專(zhuān)利名稱(chēng)：基于陽(yáng)極氧化多孔氧化膜的不銹鋼表面抗菌層的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種基于陽(yáng)極氧化多孔氧化膜的不銹鋼表面抗菌層。
背景技術(shù)：
不銹鋼在人類(lèi)日常生活中應(yīng)用十分廣泛，如食品工業(yè)的運(yùn)輸箱、餐車(chē)、食品架、食 品加工機(jī)械，醫(yī)療器械如手術(shù)工具、手術(shù)推車(chē)，公共設(shè)施如電梯、樓梯扶手、欄桿，家庭用品 如水槽、櫥柜、碗柜、洗衣機(jī)內(nèi)膽、淋浴器、水箱、門(mén)把手、拉手等。普通不銹鋼不具有抗菌功 能，有害細(xì)菌易在不銹鋼制品上孳生，容易造成細(xì)菌的接觸傳播，給人體健康帶來(lái)隱患。在 人類(lèi)日常接觸的不銹鋼制品上采用抗菌不銹鋼，將可抑制細(xì)菌孳生，避免接觸傳播?，F(xiàn)已開(kāi) 發(fā)的含銅或含銀整體抗菌不銹鋼抗菌持久、不怕磨損，但由于使用大量的銀或銅，材料成本 高。由于大部分場(chǎng)合下起抗菌作用的都是不銹鋼表面，利用噴涂、輥涂、溶膠-凝膠、復(fù)合 鍍、磁控濺射等工藝在不銹鋼表面涂覆抗菌材料可降低抗菌不銹鋼成本，但抗菌涂層與基 體間主要是機(jī)械嵌合，結(jié)合力不夠高，使用過(guò)程中容易發(fā)生剝落。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有不銹鋼表面抗菌涂層存在的剝落問(wèn)題，提出一種基于陽(yáng)極氧 化多孔氧化膜的不銹鋼表面抗菌層。同時(shí)提出一種基于不銹鋼表面陽(yáng)極氧化多孔氧化膜植 入抗菌金屬元素制備不銹鋼表面抗菌層的方法。植入的抗菌金屬元素可以是銀、銅等具有 抗菌功能的金屬元素。本實(shí)用新型提供的一種基于陽(yáng)極氧化多孔氧化膜的不銹鋼表面抗菌層，該不銹鋼 表面抗菌層是在不銹鋼表面有一層多孔氧化膜，多孔氧化膜的孔中是抗菌金屬元素。上述多孔氧化膜膜厚是5. 3 60 μ m，多孔氧化膜的孔呈圓柱狀，孔直徑100 400nm，孔密度 1. 0 12X109/cm2。上述孔中的抗菌金屬元素的直徑與多孔氧化膜的孔直徑相同；其長(zhǎng)度是5 40 μ m,小于多孔氧化膜膜的厚度。本實(shí)用新型還提供的一種制備表面抗菌不銹鋼的方法先在不銹鋼表面采用陽(yáng)極 氧化法制備多孔氧化膜，然后以多孔氧化膜為載體，在含有抗菌金屬離子的電解液中進(jìn)行 交流電解沉積，利用抗菌金屬離子在氧化膜孔隙內(nèi)的電解還原作用，將抗菌金屬元素植入 在氧化膜的孔隙中，使氧化膜具有抗菌性，從而在不銹鋼表面制備出抗菌外層。上述不銹鋼為SUS304不銹鋼，經(jīng)電解拋光、除油、活化后進(jìn)行陽(yáng)極氧化；陽(yáng)極氧化 設(shè)備采用WYK-15010K直流穩(wěn)壓穩(wěn)流電源，用鉛板為對(duì)電極，電解液分別采用硫酸去離子水 溶液、草酸去離子水溶液或檸檬酸去離子水溶液；氧化電壓10 100V，電流密度1 2A/ dm2,電解液溫度24 35°C，氧化時(shí)間30 60min。上述電解液是硫酸、草酸或檸檬酸的去離子水溶液，其中硫酸濃度150 300g · Γ1，草酸濃度40 IOOg · Γ1，檸檬酸濃度100 400g · L1。采用SVC-500VA全自動(dòng)交流穩(wěn)壓電源對(duì)陽(yáng)極氧化多孔氧化膜進(jìn)行抗菌金屬元素沉積，交流電解沉積采用的電解液在沉積銀時(shí)采用硝酸銀和硫酸的混合液、在沉積銅時(shí)采 用硫酸銅和硫酸的混合液；沉積銀采用的工藝參數(shù)為沉積電流密度1. 5A/dm2，沉積電壓 25V,電解液溫度30°C，沉積時(shí)間20 60min ；沉積銅采用的工藝參數(shù)為沉積電流密度 1. OA/dm2，沉積電壓15V，電解液溫度25°C，沉積時(shí)間20 70min。 上述硝酸銀和硫酸的混合液中，硝酸銀濃度IOg · Γ1，硫酸濃度20g · Γ1。上述硫酸銅和硫酸的混合液中，硫酸銅濃度15g · L—1，硫酸濃度18g · Γ1。根據(jù)不銹鋼制品的抗菌要求，可植入不同的抗菌金屬元素，且多孔氧化膜的孔隙 尺寸、孔隙密度可以通過(guò)改變陽(yáng)極氧化液配方、陽(yáng)極氧化工藝進(jìn)行控制，抗菌金屬元素的植 入量可以通過(guò)改變交流電解沉積工藝進(jìn)行控制。本實(shí)用新型的有益效果在于(1)抗菌層與基體結(jié)合力強(qiáng)。由于陽(yáng)極氧化制備的多孔氧化膜與基體之間為冶金 結(jié)合，所以和涂層抗菌不銹鋼相比，該技術(shù)制備的表面抗菌層不存在剝落問(wèn)題。(2)成本低。含銀或含銅整體抗菌不銹鋼是在整體材料中添加貴金屬元素銀或銅， 銅的添加量通常為1.5% 3.8%，銀的添加量通常為0.4%左右，貴金屬用量大，成本高。 該技術(shù)制備的不銹鋼表面抗菌層的厚度只有幾十微米，所以銀或銅的消耗量大大降低。同 時(shí)，由于抗菌層是在含銀或含銅溶液中形成，可以用廉價(jià)的硝酸銀或硫酸銅來(lái)代替純銀或 純銅金屬。所以該技術(shù)制備的抗菌層成本大大降低。(3)工藝簡(jiǎn)單。陽(yáng)極氧化及交流電解沉積等操作均在普通電鍍槽內(nèi)進(jìn)行，該技術(shù)容 易推廣。該技術(shù)還可用于鋁合金、鈦合金、鎂合金表面制備抗菌層。(4)抗菌層耐蝕性、耐磨性好。陽(yáng)極氧化膜具有很好的耐蝕性和耐磨性，建立在陽(yáng) 極氧化多孔氧化膜基礎(chǔ)上的抗菌層同樣具有很好的耐蝕性和耐磨性。

圖1是本實(shí)用新型的不銹鋼表面陽(yáng)極氧化多孔氧化膜的結(jié)構(gòu)圖。圖2是本實(shí)用新型的基于陽(yáng)極氧化多孔氧化膜的不銹鋼表面抗菌層的結(jié)構(gòu)圖。圖中標(biāo)號(hào)說(shuō)明1_陽(yáng)極氧化多孔氧化膜；2-孔隙；3-不銹鋼基體；4-抗菌金屬元素。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例以SUS304不銹鋼為基體材料，線切割成20mmX 20mmX Imm的試樣，經(jīng)電解拋光、除 油、活化后，進(jìn)行陽(yáng)極氧化。陽(yáng)極氧化設(shè)備采用WYK-15010K直流穩(wěn)壓穩(wěn)流電源(電壓O 150V，電流O 10A)，用尺寸為25mmX25mmX3. 6mm的鉛板為對(duì)電極，電解液分別采用硫酸 去離子水溶液、草酸去離子水溶液、檸檬酸去離子水溶液。表1為部分陽(yáng)極氧化工藝參數(shù)及 多孔氧化膜結(jié)構(gòu)參數(shù)。采用SVC-500VA全自動(dòng)交流穩(wěn)壓電源(輸出電壓220V)對(duì)陽(yáng)極氧化多孔氧化膜進(jìn) 行抗菌金屬元素沉積，電解液采用含硝酸銀的去離子水溶液。沉積的銀為單質(zhì)銀，呈圓柱 狀，直徑與多孔膜的孔徑相同，長(zhǎng)度取決于沉積時(shí)間。表2為部分多孔氧化膜沉積銀后膜孔 內(nèi)銀的結(jié)構(gòu)參數(shù)；表3為部分多孔氧化膜沉積銅后膜孔內(nèi)銀的結(jié)構(gòu)參數(shù)。[0025]采用《JISZ2801-2000抗菌加工制品一一抗菌試驗(yàn)方法和抗菌效果》標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方 法，檢測(cè)抗菌氧化膜對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、綠膿桿菌的抗菌性能。表4為部分抗菌氧化膜的抗菌性能。表1陽(yáng)極氧化工藝參數(shù)及氧化膜結(jié)構(gòu)參數(shù)
權(quán)利要求1.一種基于陽(yáng)極氧化多孔氧化膜的不銹鋼表面抗菌層，其特征在于在不銹鋼表面有 一層多孔氧化膜，多孔氧化膜的孔中是抗菌金屬元素。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不銹鋼表面抗菌層，其特征在于上述多孔氧化膜膜厚是 5. 3 60 μ m，多孔氧化膜的孔呈圓柱狀，孔直徑100 400nm,孔密度1. 0 12 X 109/cm2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不銹鋼表面抗菌層，其特征在于上述孔中的抗菌金屬元素 的直徑與多孔氧化膜的孔直徑相同；其長(zhǎng)度是5 40 μ m，小于多孔氧化膜膜的厚度。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于陽(yáng)極氧化多孔氧化膜的不銹鋼表面抗菌層，所述的不銹鋼表面抗菌層是在不銹鋼表面有一層多孔氧化膜，多孔氧化膜的孔中是抗菌金屬元素；上述多孔氧化膜膜厚是5.3～60μm，孔直徑100～400nm，孔密度1.0～12×109/cm2；上述孔中的抗菌金屬元素的直徑與多孔氧化膜直徑相同；其長(zhǎng)度是5～40μm，小于多孔氧化膜膜的厚度；該表面抗菌層與基體間為冶金結(jié)合，不存在剝落問(wèn)題，且制備工藝簡(jiǎn)單，成本低。
文檔編號(hào)C25D11/34GK201785524SQ20102024091
公開(kāi)日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2010年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月25日
發(fā)明者張艷梅, 揭曉華 申請(qǐng)人:廣東工業(yè)大學(xué)