[发明专利]一种抗菌防腐钛合金防护涂层及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种抗菌防腐钛合金防护涂层及其制备方法与应用。该涂层选用具有抑菌功能的铜等金属箔材或带材包裹钛或钛合金丝材，采用电弧喷涂技术在不锈钢、钛合金等材料制品表面制备抗菌防腐的特种金属防护涂层，上述金属丝材采用一种金属单丝外部包裹另一种金属箔材，借助高温电弧作用而使其两者先高温合金化而后高速沉积到待涂工件表面。该发明所制金属涂层可抵抗多种不同微生物(细菌)侵蚀和腐蚀，具有涂层厚度易调、内部组织致密均匀、结合力强以及制备方法简单高效和低成本等特点。

技术领域

本发明属于抗菌涂层技术领域，具体涉及一种抗菌防腐钛合金防护涂层及其制备方法与应用。

背景技术

钛及钛合金具有质轻、比强度高、耐高低温、抗腐蚀性能优良及生物相容性好等优点，已在舰船装备、海洋工程、海水淡化、石油化工、卫生健康、食品工程等领域获得了大量应用。

海洋环境中的微生物腐蚀已被公认为海洋工程装备和金属结构件腐蚀破坏的重要形式，严重的微生物腐蚀会导致管路阻塞、部件失效和腐蚀穿孔，从而严重威胁到船舶和海洋工程等水下装备的安全运行。海洋微生物中主要包括硫酸盐还原菌、产酸菌、产粘泥菌、产氨菌等，它们对大多数金属材料的海水腐蚀都会产生影响。

目前大多数手术工具和饮食餐具等经口和经皮使用的多种民用制品主要采用医用不锈钢制造，由于它们频繁与人体或食品直接接触，容易携带或黏附各种细菌微生物并引发多种疾病。虽然目前抗菌不锈钢材料已经面市，但不锈钢自身密度大、易溶出对人体有害的Ni和Cr离子，制约了其在医疗卫生和餐饮行业中的大量应用。

目前大量研究已发现，铜是一种很好的抑菌性材料，含铜的合金能在2小时内杀灭几乎全部的超级病菌。因此，含铜的医用不锈钢已经研制成功并在卫生餐具和手术器械等产品上获得了部分推广应用。已经开发的Ti-xCu系列和Ti6Al4VxCu系列钛合金也都具有抗菌和杀毒性能，其中铜原子和富铜合金相对金黄葡萄球菌和大肠杆菌具有优异的杀菌性能，而Ti6Al4V5Cu合金对金黄葡萄球菌的杀灭率高达98％。另外，研究发现金属银、锌也具有明显的抑菌杀毒功能。因此研发具有抑菌杀毒功能的抗菌金属材料已成为当今结构功能材料的优先发展方向之一。

目前无论是含铜的钛合金还是不锈钢的抗菌金属材料，它们都要经过专业化的合金熔铸、锻造、挤压、轧制、拉拔等多道工序制成各种板、棒、管等原材料产品，然后利用各种机械加工、焊接等手段才能生产出满足不同市场需要的各种制品。由于上述材料制品加工周期长、生产成本高而难以满足市场急需。另外由于铜元素的加入进一步强化了原合金的力学强度并降低了材料塑性，因而增加了上述材料的加工工序复杂性和质量控制难度，也导致了材料成本进一步增加。当然，利用爆炸原理对含铜钛合金抗菌板材与普通钛合金板材或不锈钢等金属板材进行二次复合，也可以得到抗菌的金属复合板材，但其工艺复杂、质量控制很严，也不利于此类抗菌金属材料制品的大面积推广。因此，若采用在传统钛合金和不锈钢等金属基体材料表面涂敷一定厚度的上述抗菌钛合金防护涂层，这不仅使该新材料制品同样达到了原有的抗菌防腐效果，也明显简化了生产工艺流程，从而可大幅降低生产制造成本。

发明内容

针对现有抗菌防腐材料制品生产方法的不足以及抗菌防腐钛合金防护涂层在海洋船舶、卫生健康和食品工程等领域广阔的应用前景和重大需求，本发明的首要目的在于提供一种抗菌防腐钛合金防护涂层。

本发明以外包覆抑菌金属箔带材的钛合金丝材为原料，采用电弧喷涂技术先使其快速高温合金化而后在工件表面喷涂形成抗菌防腐钛合金防护涂层，从而可以快速高效、低成本地制备出抗菌防腐钛合金防护涂层，该涂层可满足海洋及大气等恶劣环境下大型设备构件、管线及其他材料制品抗菌防腐的长效防护需要。

本发明的另一目的在于提供上述一种抗菌防腐钛合金防护涂层的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述一种抗菌防腐钛合金防护涂层的应用。

本发明目的通过以下技术方案实现：