[发明专利]一种具有纳米氮化钛涂层的抗菌不锈钢刀具的制备方法

说明书

本发明公开了一种具有纳米氮化钛涂层的抗菌不锈钢刀具的制备方法，具体为：首先，利用氨气还原法制备纳米氮化钛颗粒；之后在不锈钢基体中加入具有抗菌功能的金属元素，进行固溶处理，得到抗菌不锈钢基体；最后，利用冷喷涂技术，将纳米氮化钛颗粒复合到抗菌不锈钢刀具材料基体上，得到具有纳米氮化钛涂层的抗菌不锈钢刀具。本发明将氮化钛涂层和抗菌不锈钢结合制成的氮化钛涂层增强抗菌不锈钢刀具材料，同时具有高硬度、高强度、高耐磨、抗细菌和不生锈的良好特性。

技术领域

本发明属于不锈钢刀具制备技术领域，具体涉及一种具有纳米氮化钛涂层的抗菌不锈钢刀具的制备方法。

背景技术

氮化钛涂层是应用范围最广的硬质涂层之一，同时也是最早的被开发的二元过度金属氮化物涂层。由于氮化钛具有熔点高、硬度大、高温条件下化学性质不活泼等特点，氮化钛涂层可作为一种耐磨及硬质薄膜而广泛用于各种切削工具和机械零部件。抗菌不锈钢成本低、抗菌性能优异可以应用到许多领域中。例如铁素体抗菌不锈钢可用于餐厨具、家电等方面，奥氏体抗菌不锈钢可应用于餐厨具、家电、食品工业、医疗器械等方面，马氏体抗菌不锈钢可用于制造餐厨刀具等。

传统不锈钢刀具在切削工具和机械零部件的时候，由刀具前刀面高速移动切削而产生的热量和摩擦，会使得刀具处于一种高温加工环境中，而且切削力的大小往往会随着使用上下波动，对刀具不同位置的磨损程度不同。因此需要定期更换刀具，更换刀具需要成本同时会影响工业生产进度。在一般要求的车削加工中，硬质合金是各机械制造厂首选的刀具材料，但在某些精加工场合，传统硬合金刀具材料的耐磨性和刃口的锋利程度很难同时满足工件的小尺寸公差、高表面质量和高生产效率的要求。随着社会的不断进步，人们的生活水平逐渐提高，防菌、抗菌的健康意识逐渐增强，对抗菌产品的需求不断增大。因此研究开发新型纳米氮化钛涂层增强抗菌不锈钢刀具材料是非常有必要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有纳米氮化钛涂层的抗菌不锈钢刀具的制备方法，解决了现有不锈钢刀具硬度低、抗菌效果差的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种具有纳米氮化钛涂层的抗菌不锈钢刀具的制备方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1，利用氨气还原法制备纳米氮化钛颗粒；

步骤2，在不锈钢基体中加入具有抗菌功能的金属元素，进行固溶处理，得到抗菌不锈钢基体；

步骤3，利用冷喷涂技术，将纳米氮化钛颗粒复合到抗菌不锈钢刀具材料基体上，得到具有纳米氮化钛涂层的抗菌不锈钢刀具。

本发明的特点还在于，

步骤1中，具体为：将粒径为40nm的锐钛矿相二氧化钛纳米颗粒放入真空管式炉中进行热处理，得到纳米氮化钛颗粒；纳米氮化钛颗粒的粒径为50～100nm。

热处理时，以氮气作为保护气体，以5℃/min的速率升温至800℃，保温5h，保温过程中通入氨气，氨气的流量为100ml/min，热处理完成后自然降温。

步骤2中，具体为：

步骤2.1，在不锈钢基体表面添加金属粉末，之后置于真空冶炼炉中冶炼，浇铸成铸锭，之后再将铸锭表面剥皮，修掉2～3mm，锻造成25*160*180mm的锻坯；

金属粉末为铜粉末、银粉末、或者铈粉末；

金属粉末与不锈钢基体的质量比为1.0～3.0：100；

锻造工艺条件：保温时间为2h，终锻温度大于950℃；

步骤2.2，将锻坯热轧成4mm的厚热轧板；

热轧工艺条件：保温温度为1250℃，时间2h，终轧温度在950℃以上；

步骤2.3，将厚热轧板放入箱式炉内，进行抗菌热处理，随炉升温至750℃，保温7h，空冷；