專(zhuān)利名稱(chēng)：一種抗菌耐磨不銹鋼滲鍍層的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供了一種抗菌耐磨不銹鋼滲鍍層的制備方法，屬于不銹鋼表面防護(hù)涂層 技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
抗菌不銹鋼按抗菌性產(chǎn)生方式分為兩種鍍膜式和自身抗菌式。前者可以改造 已有的不銹鋼產(chǎn)品，即在不銹鋼上鍍上帶有殺菌性的金屬材料，或其它有殺菌作用的無(wú)機(jī) 材料，但缺點(diǎn)是易磨損、易老化、剝落，隨溫差及外在環(huán)境的變化而改變，從而使不銹鋼失去 抗菌性；后者則是在不銹鋼生產(chǎn)過(guò)程中添加一些具有抗菌作用的金屬元素(通常為銀、銅 等)，再通過(guò)特殊的處理使不銹鋼本身產(chǎn)生抗菌性，但低熔點(diǎn)銀、銅合金元素的添加，易導(dǎo)致 不銹鋼整體力學(xué)性能的劣化。目前，已有利用利用雙層輝光離子滲金屬技術(shù)在金屬基體表面滲鍍氮摻雜TiO2膜 的方法，如中國(guó)專(zhuān)利CN200810055484. 4，但這種技術(shù)的首先在雙層輝光離子滲金屬爐中生 成Ti膜，然后通過(guò)加熱與空氣中的氮和氧反應(yīng)，生成氮摻雜TiO2膜，這種方法的缺點(diǎn)是，生 成的氮摻雜TiO2在金屬基體上分布不均勻，而且氮和氧與鈦膜反應(yīng)的過(guò)程不可控制，容易 出現(xiàn)不合格的滲鍍氮摻雜TiO2膜的不銹鋼工件。本發(fā)明同時(shí)公開(kāi)了一種碳氮兩元素共摻雜二氧化鈦的制備方法。它利用雙層輝 光離子滲金屬技術(shù)在不銹鋼基體工件表面形成碳氮化鈦滲鍍層，再在抽成真空的馬弗爐 中，通入氧氣與不銹鋼基體工件的滲鍍層發(fā)生反應(yīng)，得到碳氮兩元素共摻雜的二氧化鈦滲 鍍層，與未經(jīng)摻雜的二氧化鈦相比，由于碳氮之間的協(xié)同作用，使二氧化鈦的帶隙能變得更 窄，因此對(duì)可見(jiàn)光的響應(yīng)增強(qiáng)，在可見(jiàn)光下的活性明顯提高。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種在不銹鋼基體工件上滲鍍一層分布均勻 的抗菌耐磨不銹鋼滲鍍層的制備方法，而且反應(yīng)的過(guò)程可以控制。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種抗菌耐磨不銹鋼滲鍍層的 制備方法，按下述步驟制備；第一步把不銹鋼基體工件置入雙層輝光離子滲金屬爐中，以純鈦板作為濺射靶， 工作氣體為氬氣，反應(yīng)氣體或?yàn)榈獨(dú)?，或?yàn)榈獨(dú)夂图淄榈幕旌蠚怏w，進(jìn)行滲鍍；第二步將滲鍍后的不銹鋼基體工件放在抽成真空的馬弗爐中，通入氧氣與不銹 鋼基體工件的滲鍍層發(fā)生反應(yīng)，其加熱溫度范圍控制在400 600°C，保溫時(shí)間為1. 5 2 小時(shí)，然后冷卻至室溫，完成。反應(yīng)氣體為氮?dú)鈺r(shí)，不銹鋼基體工件和濺射靶之間距離15 16cm，氣壓35 40Pa，氬氣與氮?dú)獍戳髁勘? 1通入到雙層輝光離子滲金屬爐中，濺射靶電壓1000 1100V,不銹鋼基體工件電壓550 600V，不銹鋼基體工件溫度950 1000°C，滲鍍時(shí)間2 3h，在不銹鋼基體工件上形成氮化鈦滲鍍層。
反應(yīng)氣體為氮?dú)夂图淄榈幕旌蠚怏w時(shí)，不銹鋼基體工件和濺射靶之間距離15 16cm，氣壓35 40Pa，氬氣、氮?dú)狻⒓淄榘戳髁勘? 1 2通入到雙層輝光離子滲金屬 爐中，濺射靶電壓1000 1100V，不銹鋼基體工件電壓550 600V，不銹鋼基體工件溫度 950 1000°C，滲鍍時(shí)間2 3h，在不銹鋼基體工件上形成碳氮化鈦滲鍍層。所述的不銹鋼基體工件的金相組織為奧氏體。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的有益效果是1、本發(fā)明利用雙層輝光離子滲金屬技術(shù)在不銹鋼基體工件表面形成滲鍍層，滲鍍 層與不銹鋼基體工件間具有良好的結(jié)合強(qiáng)度，而且本發(fā)明在雙層輝光離子滲金屬爐中通入 反應(yīng)氣體，反應(yīng)氣體或?yàn)榈獨(dú)?，或?yàn)榈獨(dú)夂图淄榈幕旌蠚怏w，這就提高了滲鍍層在不銹鋼基 體工件表面分布的均勻程度。2、將滲鍍后的不銹鋼基體工件放在抽成真空的馬弗爐中，通入氧氣與不銹鋼基體 工件的滲鍍層發(fā)生反應(yīng)，這一過(guò)程中的氧氣是可以控制的，不會(huì)影響滲鍍層制備工藝參數(shù) 的穩(wěn)定性。本發(fā)明的反應(yīng)氣體為氮?dú)鈺r(shí)，在馬弗爐中對(duì)滲鍍了氮化鈦金屬基體工件進(jìn)行加 熱處理，通入的氧氣與氮化鈦滲鍍層發(fā)生反應(yīng)，因?yàn)門(mén)i-O鍵的穩(wěn)定性高于Ti-N鍵，所以生 成氮摻雜的銳鈦礦型TiO2滲鍍層，使得TiO2的帶隙變窄，在不降低TiO2紫外光活性的同時(shí)， 具有可見(jiàn)光活性。3、本發(fā)明的反應(yīng)氣體為氮?dú)夂图淄榈幕旌蠚怏w時(shí)，利用雙層輝光離子滲金屬技術(shù) 在不銹鋼基體工件表面形成碳氮化鈦滲鍍層，再在抽成真空的馬弗爐中，通入氧氣與不銹 鋼基體工件的滲鍍層發(fā)生反應(yīng)，得到碳氮兩元素共摻雜的二氧化鈦滲鍍層，與未經(jīng)摻雜的 二氧化鈦相比，由于碳氮之間的協(xié)同作用，使二氧化鈦的帶隙能變得更窄，因此對(duì)可見(jiàn)光的 響應(yīng)增強(qiáng)，在可見(jiàn)光下的活性明顯提高。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明實(shí)施例1 一種抗菌耐磨不銹鋼滲鍍層的制備方法，按下述步驟制備；第一步把金相組織為奧氏體的不銹鋼基體工件置入雙層輝光離子滲金屬爐中， 以純鈦板作為濺射靶，工作氣體為氬氣，反應(yīng)氣體為氮?dú)?，進(jìn)行滲鍍，不銹鋼基體工件和濺 射靶之間距離15cm，氣壓35Pa，氬氣與氮?dú)獍戳髁勘? 1通入到雙層輝光離子滲金屬爐 中，濺射靶電壓1000V，不銹鋼基體工件電壓550V，不銹鋼基體工件溫度950°C，滲鍍時(shí)間 3h，在不銹鋼基體工件表面形成氮化鈦滲鍍層；第二步將滲鍍后的不銹鋼基體工件放在抽成真空的馬弗爐中，通入氧氣與不銹 鋼基體工件的滲鍍層發(fā)生反應(yīng)，其加熱溫度范圍控制在400°C，保溫時(shí)間為1.5小時(shí)，然后 冷卻至室溫，在不銹鋼基體工件表面形成氮摻雜TiO2滲鍍層。實(shí)施例2 —種抗菌耐磨不銹鋼滲鍍層的制備方法，按下述步驟制備；第一步把金相組織為奧氏體的不銹鋼基體工件置入雙層輝光離子滲金屬爐中， 以純鈦板作為濺射靶，工作氣體為氬氣，反應(yīng)氣體為氮?dú)?，進(jìn)行滲鍍，不銹鋼基體工件和濺 射靶之間距離16cm，氣壓40Pa，氬氣與氮?dú)獍戳髁勘? 1通入到雙層輝光離子滲金屬爐 中，濺射靶電壓1100V，不銹鋼基體工件電壓600V，不銹鋼基體工件溫度1000°C，滲鍍時(shí)間 2h，在不銹鋼基體工件表面形成氮化鈦滲鍍層；
第二步將滲鍍后的不銹鋼基體工件放在抽成真空的馬弗爐中，通入氧氣與不銹 鋼基體工件的滲鍍層發(fā)生反應(yīng)，其加熱溫度范圍控制在600°C，保溫時(shí)間為2小時(shí)，然后冷 卻至室溫，在不銹鋼基體工件表面形成氮摻雜TiO2滲鍍層。實(shí)施例3 —種抗菌耐磨不銹鋼滲鍍層的制備方法，按下述步驟制備；第一步把金相組織為奧氏體的不銹鋼基體工件置入雙層輝光離子滲金屬爐中， 以純鈦板作為濺射靶，工作氣體為氬氣，反應(yīng)氣體為氮?dú)夂图淄榈幕旌蠚怏w時(shí)，不銹鋼基體 工件和濺射靶之間距離16cm，氣壓40Pa，氬氣、氮?dú)?、甲烷按流量? 1 2通入到雙層 輝光離子滲金屬爐中，濺射靶電壓1100V，不銹鋼基體工件電壓600V，不銹鋼基體工件溫度 IOOO0C，滲鍍時(shí)間2h，在不銹鋼基體工件上形成碳氮化鈦滲鍍層。第二步將滲鍍后的不銹鋼基體工件放在抽成真空的馬弗爐中，通入氧氣與不銹 鋼基體工件的滲鍍層發(fā)生反應(yīng)，其加熱溫度范圍控制在400°C，保溫時(shí)間為1.5小時(shí)，然后 冷卻至室溫，在不銹鋼基體工件表面形成碳氮共摻雜TiO2滲鍍層。實(shí)施例4 一種抗菌耐磨不銹鋼滲鍍層的制備方法，按下述步驟制備；第一步把金相組織為奧氏體的不銹鋼基體工件置入雙層輝光離子滲金屬爐中， 以純鈦板作為濺射靶，工作氣體為氬氣，反應(yīng)氣體為氮?dú)夂图淄榈幕旌蠚怏w時(shí)，不銹鋼基體 工件和濺射靶之間距離15cm，氣壓350Pa，氬氣、氮?dú)狻⒓淄榘戳髁勘? 1 2通入到雙層 輝光離子滲金屬爐中，濺射靶電壓1000V，不銹鋼基體工件電壓550V，不銹鋼基體工件溫度 9500C，滲鍍時(shí)間3h，在不銹鋼基體工件上形成碳氮化鈦滲鍍層。第二步將滲鍍后的不銹鋼基體工件放在抽成真空的馬弗爐中，通入氧氣與不銹 鋼基體工件的滲鍍層發(fā)生反應(yīng)，其加熱溫度范圍控制在600°C，保溫時(shí)間為2小時(shí)，然后冷 卻至室溫，在不銹鋼基體工件表面形成碳氮共摻雜TiO2滲鍍層。
權(quán)利要求
一種抗菌耐磨不銹鋼滲鍍層的制備方法，其特征在于按下述步驟制備；第一步把不銹鋼基體工件置入雙層輝光離子滲金屬爐中，以純鈦板作為濺射靶，工作氣體為氬氣，反應(yīng)氣體或?yàn)榈獨(dú)猓驗(yàn)榈獨(dú)夂图淄榈幕旌蠚怏w，進(jìn)行滲鍍；第二步將滲鍍后的不銹鋼基體工件放在抽成真空的馬弗爐中，通入氧氣與不銹鋼基體工件的滲鍍層發(fā)生反應(yīng)，其加熱溫度范圍控制在400～600℃，保溫時(shí)間為1.5～2小時(shí)，然后冷卻至室溫，完成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗菌耐磨不銹鋼滲鍍層的制備方法，其特征在于反應(yīng) 氣體為氮?dú)鈺r(shí)，不銹鋼基體工件和濺射靶之間距離15 16cm，氣壓35 40Pa，氬氣與氮?dú)?按流量比1 1通入到雙層輝光離子滲金屬爐中，濺射靶電壓1000 1100V，不銹鋼基體工 件電壓550 600V，不銹鋼基體工件溫度950 1000°C，滲鍍時(shí)間2 3h，在不銹鋼基體工 件上形成氮化鈦滲鍍層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗菌耐磨不銹鋼滲鍍層的制備方法，其特征在于反應(yīng) 氣體為氮?dú)夂图淄榈幕旌蠚怏w時(shí)，不銹鋼基體工件和濺射靶之間距離15 16cm，氣壓35 40Pa，氬氣、氮?dú)狻⒓淄榘戳髁勘? 1 2通入到雙層輝光離子滲金屬爐中，濺射靶電壓 1000 1100V，不銹鋼基體工件電壓550 600V，不銹鋼基體工件溫度950 1000°C，滲鍍 時(shí)間2 3h，在不銹鋼基體工件上形成碳氮化鈦滲鍍層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗菌耐磨不銹鋼滲鍍層的制備方法，其特征在于所述 的不銹鋼基體工件的金相組織為奧氏體。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種抗菌耐磨不銹鋼滲鍍層的制備方法，屬于不銹鋼表面防護(hù)涂層技術(shù)領(lǐng)域；提供一種在不銹鋼基體工件上滲鍍一層分布均勻的抗菌耐磨不銹鋼滲鍍層的制備方法，而且反應(yīng)的過(guò)程可以控制；采用的技術(shù)方案是第一步把不銹鋼基體工件置入雙層輝光離子滲金屬爐中，以純鈦板作為濺射靶，工作氣體為氬氣，反應(yīng)氣體或?yàn)榈獨(dú)猓驗(yàn)榈獨(dú)夂图淄榈幕旌蠚怏w，進(jìn)行滲鍍；第二步將滲鍍后的不銹鋼基體工件放在抽成真空的馬弗爐中，通入氧氣與不銹鋼基體工件的滲鍍層發(fā)生反應(yīng)，其加熱溫度范圍控制在400～600℃，保溫時(shí)間為1.5～2小時(shí)，然后冷卻至室溫，完成；本發(fā)明應(yīng)用在不銹鋼表面滲鍍技術(shù)領(lǐng)域。
文檔編號(hào)C23C14/34GK101956165SQ201010263890
公開(kāi)日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2010年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月23日
發(fā)明者唐賓, 李秀燕, 王鶴峰 申請(qǐng)人:王鶴峰