[发明专利]一种抗菌耐磨的采茶刀片涂层及其制备方法

说明书

本发明属于抗菌涂层技术领域，公开了一种抗菌耐磨的采茶刀片涂层及其制备方法。本发明的涂层在采茶刀片不锈钢基体表面依次为过渡层Ti层、氮化物层TiAlN层、纳米银粒子改性TiAlN层、二氧化钛层。本发明的涂层不仅赋予了基体良好的硬度以及耐磨性，还使刀片具有优异的抗菌效果，抗菌率可达99％，抗菌活性值可达3.8，延长了抗菌的时间，提高了采茶刀片在实际使用中的使用寿命以及抗菌性能。本发明的制备方法采用磁控溅射技术沉积不同的膜层，可控性好，膜厚均匀，相对于传统的热喷涂以及电镀技术不会产生废水和废气，绿色环保，有益于促进绿色经济发展。

技术领域

本发明涉及抗菌涂层技术领域，尤其涉及一种抗菌耐磨的采茶刀片涂层及其制备方法。

背景技术

茶叶在中国具有悠久的历史，其作为一种常规的饮品在日常生活中被广泛饮用，目前人们对于茶叶的需求促进了茶叶种植规模不断扩大，相应的大规模的产量也促进了机械化的茶叶采摘工艺。在机械采茶过程中，使用的刀片通常为普通不锈钢材质，而采茶刀片作为一种消耗品，其使用寿命直接影响茶叶加工的成本以及采摘进程，频繁更换刀片在提高采摘成本的基础上也会使大规模茶园错过最佳采摘时机，从而使茶叶品质下降。同时，在采摘时刀片直接与茶叶接触，当采摘下茶叶后刀片上残留有大量残渣以及汁液，在长期使用后在刀片表面会产生大量细菌，污染茶叶，进而对人体健康产生一定影响，不利于绿色发展。

目前，对于抑菌性能的提升可以通过涂层或镀层使刀片表面形成抗菌层，例如，专利201310437298.8公开了一种抗菌性菜刀，其通过热喷涂工艺在刀体表面形成了镍-铝底料层以及抗菌层，该涂层使菜刀对细菌具有良好的杀灭和抑制作用。但该涂层仅提供了抗菌层，并不能提高刀体的力学性能以及使用寿命，且热喷涂工艺会产生一些化学反应的副产物，降低抗菌膜层的性能。

因此，如何提供一种制备工艺简单、具有良好抗菌性能且可以提高刀片使用寿命的涂层具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种抗菌耐磨的采茶刀片涂层及其制备方法，解决现有的刀体抗菌涂层不能同时实现抗菌和提高力学性能以及抗菌效果较差的问题。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种抗菌耐磨的采茶刀片涂层，所述涂层在采茶刀片基体表面依次为过渡层、氮化物层、纳米银粒子改性氮化物层、二氧化钛层；所述采茶刀片基体为不锈钢，所述过渡层为Ti层，所述氮化物层为TiAlN层，所述纳米银粒子改性氮化物层为纳米银粒子改性TiAlN层。

优选的，在上述一种抗菌耐磨的采茶刀片涂层中，所述过渡层的厚度为50～500nm；所述氮化物层的厚度为100～480nm；所述纳米银粒子改性氮化物层的厚度为0.3～3μm；所述二氧化钛层的厚度为0.2～2.5μm。

优选的，在上述一种抗菌耐磨的采茶刀片涂层中，所述纳米银粒子改性氮化物层中，纳米银粒子在纳米银粒子改性氮化物层中的原子百分比为15～30％，Ti在纳米银粒子改性氮化物层中的原子百分比为23～41％，Al在纳米银粒子改性氮化物层中的原子百分比为10～25％，其余为N。

本发明还提供了一种抗菌耐磨的采茶刀片涂层的制备方法，包括以下步骤：

(1)沉积过渡层：通入氩气调节真空度，开启Ti溅射靶，在基体表面溅射沉积形成过渡层；

(2)沉积氮化物层：通入氩气和氮气调节真空度，同时开启Ti溅射靶和Al溅射靶，在过渡层表面溅射沉积形成氮化物层；

(3)沉积纳米银粒子改性氮化物层：通入氩气和氮气调节真空度，同时开启Ti溅射靶、Al溅射靶和Ag溅射靶，在氮化物层表面溅射沉积形成纳米银粒子改性氮化物层；

(4)沉积二氧化钛层：通入氩气调节真空度，开启TiO₂溅射靶，在纳米银粒子改性氮化物层表面溅射沉积形成二氧化钛层，得到沉积涂层的基体；