CN106282937A - 一种抗菌耐磨的不锈钢刀具及其制备方法 - Google Patents

一种抗菌耐磨的不锈钢刀具及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗菌耐磨的不锈钢刀具及其制备方法，包括刀柄和刀面，所述刀面包括不锈钢基板；所述不锈钢基板的外表面上采用真空镀膜方法沉积有一层银薄膜。该制备方法包括以下步骤：1)前处理；2)镀膜；3)组装。本发明具有较高的抗菌性能、高耐磨性、高耐腐蚀性和高强度的特点。

Description

一种抗菌耐磨的不锈钢刀具及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种刀具，特别是涉及一种抗菌耐磨的不锈钢刀具及其制备方法。
背景技术
不锈钢具有优良的性能，广泛应用于日常生活的各个领域，如餐具、毛巾架、洗手池、电梯、栏杆扶手、门把手、餐厅推车、食品台、货柜、医院的手术推车等。日常生活中，刀具是必不可少的。为了满足防腐蚀的要求，刀具大量采用不锈钢制造。现有市场上的不锈钢刀具基本都是不锈钢表面，存在如下问题：1)不锈钢含有Cr、Cu等重金属元素，在日常使用过程中容易出现重金属溢出的现象，容易与粘性食物粘连，而且不易清洗，残留痕迹；2)普通不锈钢不具有抗菌功能，有害细菌易在不锈钢制品上孳生，用于人类日常接触的不锈钢制品上，尤其是像容易造成细菌的接触传播，给人体健康带来隐患。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是为了提供一种抗菌耐磨的不锈钢刀具及其制备方法，它具有较高的抗菌性能、高耐磨性、高耐腐蚀性和高强度的特点。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种抗菌耐磨的不锈钢刀具，包括刀柄和刀面，其特征在于：所述刀面包括不锈钢基板；所述不锈钢基板的外表面上采用真空镀膜方法沉积有一层银薄膜。
一种抗菌耐磨的不锈钢刀具的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)前处理：
1-1)去杂质：将洗净的不锈钢基板放入浓盐酸中进行浸泡，浸泡时间为20分钟；
1-2)抛光处理：去杂质后的不锈钢基板放入抛光液中进行浸泡，对不锈钢刀具的表面进行化学抛光处理，使得不锈钢基板的表面形成一层铁的氧化物；抛光液的温度为75℃，浸泡时间为20s；抛光液为浓硝酸和水的混合液体，浓硝酸和水的体积比为10:90；
1-3)中和处理：将经过步骤1-2)处理后的不锈钢基板放入碱性溶液中浸泡，对不锈钢基板表面残留的酸性溶液进行中和处理；
2)镀膜：将经过步骤1)前处理后的不锈钢基板放置于真空室内，采用真空镀膜方法在不锈钢基板表面上沉积一层银薄膜；所述真空镀膜方法，按以下步骤进行：
2-1)抽真空：启动抽真空系统，控制真空室的真空度达到6×10-3Pa；
2-2)不锈钢基板预热：开启加热器将真空室内的不锈钢基板加热至120℃，使得不锈钢基板表面的金属原子结构发生改变，使得金属原子处于活跃状态；
2-3)向真空室内通入惰性气体，气压控制在1.6-1.8Pa；
2-4)在真空室内设置银靶材，在银靶材上施加600-800V的负电压，使得银靶材释放出银离子；
2-5)银离子被释放出的同时放出能量，发生辉光放电，产生等离子体；等离子体内的银离子在电场的作用下向不锈钢基板加速，与不锈钢基板表面冲撞后，不锈钢基板上的金属离子被溅出来，使得等离子体内的银离子替换掉不锈钢基板上被溅出的金属离子、并沉积于不锈钢基板表面上，形成一层银薄膜，得到具有银薄膜的不锈钢基板；
3)组装：将具有银薄膜的不锈钢基板与刀柄进行组装，最终得到不锈钢刀具。
作为优选，所述不锈钢基板的化学成分包括以下重量百分比的元素：C：0.34-0.36％、N：0.20-0.25％、Si：1.0-1.2％、Mn：3.5-3.6％、Cr：20.0-21.0％、Cu：1.6-1.8％、Zn：0.5-0.6％、Ag：0.10-0.12％、Ni：9.0-10.0％、Mo：3.6-3.8％、Nb：1.2-1.4％、Ti：1.8-2.0％、余量为铁及杂质。
作为优选，所述不锈钢基板的化学成分包括以下重量百分比的元素：C：0.35％、N：0.20％、Si：1.0％、Mn：3.6％、Cr：20.0％、Cu：1.6％、Zn：0.5％、Ag：0.10％、Ni：9.0％、Mo：3.6％、Nb：1.2％、Ti：1.8％、余量为铁及杂质。
作为优选，所述不锈钢基板的制备方法包括如下步骤：
a、按照配方配比准备好原料，将所有原料完全熔融为钢水，冷却至室温；
b、将步骤a的不锈钢取出后进行淬火处理；
c、经步骤b处理的不锈钢再经两次回火处理，随空冷后取出不锈钢，将不锈钢按照预设形状大小进行加工，得到不锈钢基板。
作为优选，在步骤2-3)中，所述惰性气体为氩、氪、氙中的任意一种。
作为优选，在步骤2-5)中，沉积时间为60-100分钟,银薄膜的厚度为90-120μm。
本发明的有益效果在于：
1、本发明先采用真空镀膜方法在不锈钢基板表面上形成一层银薄膜，具体来说，是将金属靶材或金属膜料释放出金属离子替换掉不锈钢基板上被溅出的金属离子,而传统镀膜工艺仅仅是将金属靶材或金属膜料沉积于不锈钢基板上。因此，本发明所述方法得到的银薄膜均匀并且附着力好,增强了产品表面电镀层的耐磨性，同时银薄膜的存在，使得不锈钢基板具有较高的抗菌性能、高耐磨性、高耐腐蚀性和高强度的特点。
2、本发明的不锈钢基板的化学成分包括C、N、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、Nb、Ti、Cu、Zn和Ag，余量为铁和杂质，通过严格控制每种元素的含量，使材料具有较高的抗菌性能，24h对大肠杆菌的抗菌率高达99.9％以上，还具有较高的硬度、耐磨性、耐热性和耐腐蚀性。
附图说明
图1是本发明实施例1所述的不锈钢刀具的结构示意图。
图2是本发明实施例1所述的刀面的局部剖面图。
其中，1、刀柄；2、刀面；21、不锈钢基板；22、银薄膜。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：
实施例1：
参照图1-2，本实施例提供一种不锈钢刀具，包括刀柄1和刀面2，所述刀面2包括不锈钢基板21；所述不锈钢基板21的外表面上采用真空镀膜方法沉积有一层银薄膜22。
一种不锈钢刀具的制备方法，包括以下步骤：
1)前处理：
1-1)去杂质：将洗净的不锈钢基板放入浓盐酸中进行浸泡，浸泡时间为20分钟；
1-2)抛光处理：去杂质后的不锈钢基板放入抛光液中进行浸泡，对不锈钢刀具的表面进行化学抛光处理，使得不锈钢基板的表面形成一层铁的氧化物；抛光液的温度为75℃，浸泡时间为20s；抛光液为浓硝酸和水的混合液体，浓硝酸和水的体积比为10:90；
1-3)中和处理：将经过步骤1-2)处理后的不锈钢基板放入碱性溶液中浸泡，对不锈钢基板表面残留的酸性溶液进行中和处理；
2)镀膜：将经过步骤1)前处理后的不锈钢基板放置于真空室内，采用真空镀膜方法在不锈钢基板表面上沉积一层银薄膜；所述真空镀膜方法，按以下步骤进行：
2-1)抽真空：启动抽真空系统，控制真空室的真空度达到6×10-3Pa；
2-2)不锈钢基板预热：开启加热器将真空室内的不锈钢基板加热至120℃，使得不锈钢基板表面的金属原子结构发生改变，使得金属原子处于活跃状态；
2-3)向真空室内通入惰性气体，气压控制在1.6-1.8Pa；所述惰性气体为氩、氪、氙中的任意一种。
2-4)在真空室内设置银靶材，在银靶材上施加600-800V的负电压，使得银靶材释放出银离子；
2-5)银离子被释放出的同时放出能量，发生辉光放电，产生等离子体；等离子体内的银离子在电场的作用下向不锈钢基板加速，与不锈钢基板表面冲撞后，不锈钢基板上的金属离子被溅出来，使得等离子体内的银离子替换掉不锈钢基板上被溅出的金属离子、并沉积于不锈钢基板表面上，形成一层银薄膜；得到具有银薄膜的不锈钢基板；沉积时间为60-100分钟,银薄膜的厚度为90-120μm。
3)组装：将具有银薄膜的不锈钢基板与刀柄进行组装，最终得到不锈钢刀具。
所述不锈钢基板的化学成分包括以下重量百分比的元素：C：0.35％、N：0.20％、Si：1.0％、Mn：3.6％、Cr：20.0％、Cu：1.6％、Zn：0.5％、Ag：0.10％、Ni：9.0％、Mo：3.6％、Nb：1.2％、Ti：1.8％、余量为铁及杂质。
所述不锈钢基板的制备方法包括如下步骤：
a、按照配方配比准备好原料，将所有原料完全熔融为钢水，冷却至室温；
b、将步骤a的不锈钢取出后进行淬火处理；
c、经步骤b处理的不锈钢再经两次回火处理，随空冷后取出不锈钢，将不锈钢按照预设形状大小进行加工，得到不锈钢基板。
实施例2：
本实施例的特点是：所述不锈钢基板的化学成分包括以下重量百分比的元素：C：0.34％、N：0.20％、Si：1.0％、Mn：3.5％、Cr：20.0％、Cu：1.6％、Zn：0.5％、Ag：0.10％、Ni：9.0％、Mo：3.6％、Nb：1.2％、Ti：1.8％、余量为铁及杂质。其它与实施例1相同。
实施例3：
本实施例的特点是：所述不锈钢基板的化学成分包括以下重量百分比的元素：C：0.35％、N：0.22％、Si：1.1％、Mn：3.55％、Cr：20.5％、Cu：1.7％、Zn：0.55％、Ag：0.11％、Ni：9.05％、Mo：3.7％、Nb：1.3％、Ti：1.9％、余量为铁及杂质。其它与实施例1相同。
实施例4：
本实施例的特点是：所述不锈钢基板的化学成分包括以下重量百分比的元素：C：0.36％、N：0.25％、Si：1.2％、Mn：3.6％、Cr：21.0％、Cu：1.8％、Zn：0.6％、Ag：0.12％、Ni：10.0％、Mo：3.8％、Nb：1.4％、Ti：2.0％、余量为铁及杂质。其它与实施例1相同。
采用常规的检测方法对本发明实施例1-4所制得的不锈钢刀具进行检测，具体检测结果见表1。
表1
对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种抗菌耐磨的不锈钢刀具，包括刀柄和刀面，其特征在于：所述刀面包括不锈钢基板；所述不锈钢基板的外表面上采用真空镀膜方法沉积有一层银薄膜。
2.一种如权利要求1所述的抗菌耐磨的不锈钢刀具的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)前处理：
1-1)去杂质：将洗净的不锈钢基板放入浓盐酸中进行浸泡，浸泡时间为20分钟；
1-2)抛光处理：去杂质后的不锈钢基板放入抛光液中进行浸泡，对不锈钢刀具的表面进行化学抛光处理，使得不锈钢基板的表面形成一层铁的氧化物；抛光液的温度为75℃，浸泡时间为20s；抛光液为浓硝酸和水的混合液体，浓硝酸和水的体积比为10:90；
1-3)中和处理：将经过步骤1-2)处理后的不锈钢基板放入碱性溶液中浸泡，对不锈钢基板表面残留的酸性溶液进行中和处理；
2)镀膜：将经过步骤1)前处理后的不锈钢基板放置于真空室内，采用真空镀膜方法在不锈钢基板表面上沉积一层银薄膜；所述真空镀膜方法，按以下步骤进行：
2-1)抽真空：启动抽真空系统，控制真空室的真空度达到6×10-3Pa；
2-2)不锈钢基板预热：开启加热器将真空室内的不锈钢基板加热至120℃，使得不锈钢基板表面的金属原子结构发生改变，使得金属原子处于活跃状态；
2-3)向真空室内通入惰性气体，气压控制在1.6-1.8Pa；
2-4)在真空室内设置银靶材，在银靶材上施加600-800V的负电压，使得银靶材释放出银离子；
2-5)银离子被释放出的同时放出能量，发生辉光放电，产生等离子体；等离子体内的银离子在电场的作用下向不锈钢基板加速，与不锈钢基板表面冲撞后，不锈钢基板上的金属离子被溅出来，使得等离子体内的银离子替换掉不锈钢基板上被溅出的金属离子、并沉积于不锈钢基板表面上，形成一层银薄膜，得到具有银薄膜的不锈钢基板；
3)组装：将具有银薄膜的不锈钢基板与刀柄进行组装，最终得到不锈钢刀具。
3.根据权利要求2所述的抗菌耐磨的不锈钢刀具的制备方法，其特征在于：所述不锈钢基板的化学成分包括以下重量百分比的元素：C：0.34-0.36％、N：0.20-0.25％、Si：1.0-1.2％、Mn：3.5-3.6％、Cr：20.0-21.0％、Cu：1.6-1.8％、Zn：0.5-0.6％、Ag：0.10-0.12％、Ni：9.0-10.0％、Mo：3.6-3.8％、Nb：1.2-1.4％、Ti：1.8-2.0％、余量为铁及杂质。
4.根据权利要求3所述的抗菌耐磨的不锈钢刀具的制备方法，其特征在于：所述不锈钢基板的化学成分包括以下重量百分比的元素：C：0.35％、N：0.20％、Si：1.0％、Mn：3.6％、Cr：20.0％、Cu：1.6％、Zn：0.5％、Ag：0.10％、Ni：9.0％、Mo：3.6％、Nb：1.2％、Ti：1.8％、余量为铁及杂质。
5.根据权利要求3所述的抗菌耐磨的不锈钢刀具的制备方法，其特征在于：所述不锈钢基板的制备方法包括如下步骤：
a、按照配方配比准备好原料，将所有原料完全熔融为钢水，冷却至室温；
b、将步骤a的不锈钢取出后进行淬火处理；
c、经步骤b处理的不锈钢再经两次回火处理，随空冷后取出不锈钢，将不锈钢按照预设形状大小进行加工，得到不锈钢基板。
6.根据权利要求2所述的抗菌耐磨的不锈钢刀具的制备方法，其特征在于：在步骤2-3)中，所述惰性气体为氩、氪、氙中的任意一种。
7.根据权利要求2所述的抗菌耐磨的不锈钢刀具的制备方法，其特征在于：在步骤2-5)中，沉积时间为60-100分钟,银薄膜的厚度为90-120μm。
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