基于陽極氧化的430抗菌不銹鋼制備研究.pdf

1、不銹鋼具有良好的力學(xué)性能、耐腐蝕性、可加工性以及光潔的外觀，而被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。不銹鋼在復(fù)雜的環(huán)境中使用時(shí)容易沾染灰塵、污跡等，成為滋養(yǎng)細(xì)菌的溫床。然而，普通的不銹鋼不具備抗菌性能，在一定程度上限制了不銹鋼的使用。一些特殊的領(lǐng)域，比如廚衛(wèi)餐具、生物醫(yī)學(xué)等，對(duì)不銹鋼的潔凈、無菌要求甚高，因此研發(fā)具有抗菌性能的不銹鋼具有重要的意義。
　　本文研究了純鐵在氟化銨、水、乙二醇(ethylene glycol，Eg)組成的溶液中制備多孔

2、型陽極氧化膜的工藝，并在此基礎(chǔ)上研究了不銹鋼在相同體系下制備微納米表面的工藝。以不銹鋼多孔陽極氧化膜為模板，利用電化學(xué)沉積方法，向微納米結(jié)構(gòu)沉積銅，制備了抗菌不銹鋼。采用掃描電鏡(SEM)、X射線衍射儀(XRD)、能譜儀(EDX)、光電子能譜儀(XPS)、視頻光學(xué)接觸角測(cè)量?jī)x對(duì)試樣的表面形貌、物相結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分以及疏水性能進(jìn)行表征。研究結(jié)果如下:
　　1.純鐵制備多孔陽極氧化膜的最優(yōu)工藝:氟化銨濃度為0.1 mol/L，水的含量為

3、3vol.％，電壓為50V，電解液溫度為0℃，氧化時(shí)間為2h。在該工藝條件下，純鐵表面可制備出蜂窩狀的有序多孔陽極氧化膜，納米孔的直徑約為100nm。電解液含水量和溫度是純鐵陽極氧化膜表面形貌的關(guān)鍵影響因素:電解液含水量過高促進(jìn)氧化膜的化學(xué)溶解，多孔結(jié)構(gòu)有序性下降;純鐵在0℃下陽極氧化，可有效減少裂紋的形成。
　　2.不銹鋼在含有0.15mol/L氟化銨，0.05～0.4mol/L水的乙二醇溶液中，外加電壓為60V，保持電解液溫度

4、為20℃，陽極氧化15～30min可在表面制備直徑為3～5μm的微孔，微孔內(nèi)形成了直徑約為100nm左右納米孔，納米孔呈有序的蜂窩狀排布。然而，在該工藝條件下納米孔只能在微孔內(nèi)形成。向電解液中添加適量十二烷基苯磺酸鈉可在不銹鋼表面大面積制備具有微米尺度的多孔結(jié)構(gòu)，微孔的直徑約為2～5μm，但微孔內(nèi)沒有形成納米孔。
　　3.以具有微米尺度的不銹鋼多孔陽極氧化膜為載體，利用電化學(xué)沉積法向微孔內(nèi)沉積銅顆粒，制備出了抗菌不銹鋼。沉積過程中

5、，電流密度對(duì)抗菌層的形貌影響較大，電流密度過小導(dǎo)致抗菌層不均勻;電流密度過大導(dǎo)致抗菌層沉積速度過快，致使其成片脫落?？咕囼?yàn)采用大腸桿菌和金黃色葡萄球菌作為實(shí)驗(yàn)菌種，經(jīng)測(cè)試，不銹鋼的殺菌率可達(dá)到99％以上。
　　4.不銹鋼在氟化銨、水和乙二醇組成的電解液中陽極氧化可著金黃色，經(jīng)過退火處理后，金黃色著色膜可轉(zhuǎn)變?yōu)榧t褐色;同時(shí)，試樣經(jīng)陽極氧化后，表面可形成微納米結(jié)構(gòu)，使不銹鋼具備一定的疏水性，退火處理對(duì)不銹鋼的疏水性影響不大。利用這一