一种抗菌不锈钢及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种抗菌不锈钢及其制备方法，所述方法包括：将不锈钢进行前处理后置于酸性溶液中，采用交变电流进行氧化、着色处理，然后进行封孔处理，得到抗菌不锈钢。本发明专利技术采用交变电流的方式可实现不锈钢表面的交替氧化与着色，且不锈钢的氧化与着色可在同一溶液中进行，通过多种抗菌元素的协同作用，使得不锈钢具备优异的抗菌、防霉、耐蚀性能，通过工艺参数变化来调节不锈钢产品的颜色，再通过封孔处理可提高不锈钢表面的耐磨性和光泽性；所述方法简便，绿色环保，不使用含铬溶液，减轻环境污染，满足WEES和ROHS指令的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种抗菌不锈钢及其制备方法
本专利技术属于金属材料表面处理
，涉及一种抗菌不锈钢及其制备方法。
技术介绍
不锈钢是一种具有优异的耐蚀性、耐磨性及韧性的合金材料，力学性能优异，化学稳定性好，在建筑行业、家具器具、厨房设备、汽车工业、办公用品等方面具有广泛的应用。随着生活水平的提高，人们对环境和自身健康越来越重视，不锈钢材料在使用过程中若接触油脂等会促使细菌滋生，对人们健康带来不利影响。然而，普通的不锈钢一般不具备抗菌能力，使其在某些领域的应用受到极大的限制。因此，抗菌不锈钢的研究与开发在近些年来成为了新型功能性不锈钢的研究热点，其不仅可保持不锈钢基体的力学性能和表面光洁度，而且具有光谱稳定的抗菌效果。抗菌不锈钢按其制造方法的不同，大致可以分为：表面涂层型抗菌不锈钢、添加抗菌金属元素的合金型抗菌不锈钢、复合型抗菌不锈钢以及真空镀膜型抗菌不锈钢。表面涂层型抗菌不锈钢的涂层结合力不稳定，不能在高温下应用，且表面涂层容易风化脱落，抗菌材料的抗菌持久性不强；合金型抗菌不锈钢，在熔炼过程中银和铜易在晶界析出，导致不锈钢开裂，使之难以成形，同时抗菌材料的杀菌作用通常在材料表面发生，基体内部的抗菌金属并未起抗菌作用；复合型抗菌不锈钢制作复杂，其对轧制的过程要求比较严格，不锈钢层与铜层的结合力不强，容易分离脱落且抗菌效果不佳；真空镀膜型抗菌不锈钢成本较高，而且其表面银的变色问题，也难以解决。基于单一改性方法存在的缺陷，研究者对抗菌不锈钢的研究采用多种改性方式相结合来提高其性能。CN103276426A公开了一种耐蚀抗菌氧化膜不锈钢的制造方法，所述方法包括：在不锈钢基体上先钝化处理形成一层钝化膜，再在酸性溶液中处理形成一层尖晶石氧化膜，最后经过封孔处理后干燥即制得所述不锈钢。CN108950498A公开了一种抗菌不锈钢板材的制备方法，包括以下步骤：不锈钢板材先进行抛光处理和化学溶液浸渍处理，然后进行渗钼处理和热轧致密处理，再在外表面形成一层钝化层以及一层抗菌层，最终得到抗菌不锈钢。上述方法中均有使用含铬溶液，不符合绿色化学的要求，前者镀膜方式单一，后者处理步骤较多，多种作用难以协调，无法充分发挥作用。综上所述，抗菌不锈钢的制备还需寻求合理、高效的方法，使其既具备抗菌、耐蚀、颜色多样的性能，又能够满足绿色化学的要求。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种抗菌不锈钢及其制备方法，所述方法采用无铬酸性溶液，以交变电流的方式实现了不锈钢的交替氧化与着色，通过多种抗菌元素的协同作用，使得不锈钢具备优异的抗菌、耐蚀性能，同时颜色多样，可调节，扩展了其应用范围。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：一方面，本专利技术提供了一种抗菌不锈钢的制备方法，所述方法包括：将不锈钢进行前处理后置于酸性溶液中，采用交变电流进行氧化、着色处理，然后进行封孔处理，得到抗菌不锈钢。本专利技术中，不锈钢先进行前处理，以使其表面平整、洁净，然后在酸性电解液中通入交变电流，不锈钢交替作为阳极、阴极，其表面分别形成氧化膜和沉积膜，使不锈钢的氧化和着色可在同种溶液中完成，多种元素起到协同抗菌防霉作用，最后通过封孔处理，提高了不锈钢表面的光泽性与平整性。所述方法操作简便，绿色环保，所得不锈钢产品抗菌、耐蚀性能优异，颜色多样，可有效满足市场的需求。以下作为本专利技术优选的技术方案，但不作为本专利技术提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好的达到和实现本专利技术的技术目的和有益效果。作为本专利技术优选的技术方案，所述前处理依次包括机械抛光、化学除油和电化学抛光。优选地，所述机械抛光为采用砂纸进行表面打磨。优选地，所述化学除油采用除油液进行。优选地，所述除油液的组成包括苛性碱、碱金属的碳酸盐和碱金属的磷酸盐，优选为氢氧化钠、碳酸钠和磷酸钠。本专利技术中，除油液一般选择碱性溶液，有利于去除不锈钢表面的油渍，采用除油液进行处理时，温度一般为40～60℃，处理时间较短，一般2～3min即可。作为本专利技术优选的技术方案，所述电化学抛光处理在抛光液内进行，以不锈钢为阳极，以石墨为阴极。优选地，所述抛光液的组成包括磷酸、硫酸和丙三醇。优选地，所述磷酸、硫酸和丙三醇的体积比为(11～14):(5～8):1，例如11:5:1、11:8:1、12:7:1、13:6:1、14:5:1或14:8:1等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。本专利技术中，所用的磷酸与硫酸均为浓酸，其中磷酸质量分数选择85％，硫酸的质量分数则为98％。优选地，所述电化学抛光处理的温度为50～80℃，例如50℃、60℃、70℃或80℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；时间为5～10min，例如5min、6min、7min、8min、9min或10min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，所述电化学抛光处理的电流密度为20～60A/dm2，例如20A/dm2、30A/dm2、40A/dm2、50A/dm2或60A/dm2等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为20A/dm2。本专利技术中，电化学抛光处理时，不锈钢作为阳极，经电化学抛光后表面被平整，可以使得不锈钢表面形成的膜层更加致密均匀，且提高膜层的耐蚀性和耐磨性。作为本专利技术优选的技术方案，所述酸性溶液为无铬酸性溶液。本专利技术中，所用酸性电解液不含铬元素，主要是由于铬的使用，尤其是六价铬会对环境带来严重影响，而根据《报废电子电气设备指令》(WEES指令)和《在电子电气设备中限制使用某些有害物质指令》(ROHS指令)的要求，也应减少铬元素的使用。优选地，所述酸性溶液的组成包括硫酸、钼盐、硝酸银和镧系金属盐。本专利技术中，所述酸性溶液的组成中，所述酸类，除了硫酸，还可使用硼酸；钼盐与铬盐具有相似的化学性质，是取代铬元素的最好选择之一，同时钼还可以提高不锈钢膜层表面的光泽；银具有优良的抗菌防霉性能，且银离子可以激活空气或水中的氧，产生羟基自由基及活性氧离子，具有较强的氧化能力，能在短时间内破坏细菌的增殖能力，抑制或杀灭细菌；镧系金属元素可以起催化作用，提高银的抗菌作用，同时提高耐蚀性能。优选地，所述酸性溶液的组成还包括镍盐和/或锰盐。本专利技术中，镍、锰也是通常使用的两种元素，其本身也具有较强的抗菌、防霉性能。优选地，所述酸性溶液中各组分的浓度为硫酸300～500g/L，例如300g/L、350g/L、400g/L、450g/L或500g/L等；钼盐40～60g/L，例如40g/L、45g/L、50g/L、55g/L或60g/L等；硝酸银1～3g/L，例如1g/L、1.5g/L、2g/L、2.5g/L或3g/L等；镧系金属盐5～10g/L，例如5g/L、6g/L、7g/L、8g/L、9g/L或10g/L等；镍盐5～20g/L，例如5g/L、8g/L、10g/L、12g/L、16g/L或20g/L等；锰盐5～20g/L，例如5g/L、8g/L、10g/L、12g/L、16g/L或20g/L等；以上数据在各自范围内并不仅限于所列举的数值，各自数值范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，所述钼盐包括钼酸铵和/或钼酸钠。优选地，所述镧系金属盐包括铈盐，优本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗菌不锈钢的制备方法，其特征在于，所述方法包括：将不锈钢进行前处理后置于酸性溶液中，采用交变电流进行氧化、着色处理，然后进行封孔处理，得到抗菌不锈钢。

【技术特征摘要】
1.一种抗菌不锈钢的制备方法，其特征在于，所述方法包括：将不锈钢进行前处理后置于酸性溶液中，采用交变电流进行氧化、着色处理，然后进行封孔处理，得到抗菌不锈钢。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述前处理依次包括机械抛光、化学除油和电化学抛光；优选地，所述机械抛光为采用砂纸进行表面打磨；优选地，所述化学除油采用除油液进行；优选地，所述除油液的组成包括苛性碱、碱金属的碳酸盐和碱金属的磷酸盐，优选为氢氧化钠、碳酸钠和磷酸钠。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述电化学抛光处理在抛光液内进行，以不锈钢为阳极，以石墨为阴极；优选地，所述抛光液的组成包括磷酸、硫酸和丙三醇；优选地，所述磷酸、硫酸和丙三醇的体积比为(11～14):(5～8):1；优选地，所述电化学抛光处理的温度为50～80℃，时间为5～10min；优选地，所述电化学抛光处理的电流密度为20～60A/dm2，优选为20A/dm2。4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述酸性溶液为无铬酸性溶液；优选地，所述酸性溶液的组成包括硫酸、钼盐、硝酸银和镧系金属盐；优选地，所述酸性溶液的组成还包括镍盐和/或锰盐；优选地，所述酸性溶液中各组分的浓度为硫酸300～500g/L、钼盐40～60g/L、硝酸银1～3g/L、镧系金属盐5～10g/L、镍盐5～20g/L、锰盐5～20g/L；优选地，所述钼盐包括钼酸铵和/或钼酸钠；优选地，所述镧系金属盐包括铈盐，优选为硝酸铈和/或硫酸铈；优选地，所述镍盐和/或锰盐包括硫酸镍、硫酸锰、硝酸镍或硝酸锰中任意一种或至少两种的组合。5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述交变电流为...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜阅，徐传孟，程兆俊，薛烽，白晶，张力，
申请(专利权)人：同曦集团有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32