表面具有金属抗菌复合膜的金属制品及其制造方法技术

一种表面具有金属抗菌复合膜的金属制品，包括金属制品基体，其特征在于：所述金属制品基体的表面上包覆有内氮化金属膜层，内氮化金属膜层上包覆有中间氮化金属膜层，中间氮化金属膜层上包覆有外氮化金属膜层；内氮化金属膜层所含的金属材料为铬、钛、锆、银、铜和锡中的一种或其中多种的组合；中间氮化金属膜层所含的金属材料为银、铜、锡、铬、钛和锆中的一种或其中多种的组合；外氮化金属膜层所含的金属材料为铬、钛和锆中的一种或其中多种的组合。本发明专利技术还提供上述表面具有金属抗菌复合膜的金属制品的一种制造方法。本发明专利技术的金属制品表面上具有金属抗菌复合膜，该金属抗菌复合膜使金属制品具有优异的抗菌性能，以及优良的耐磨性和耐腐蚀性。和耐腐蚀性。和耐腐蚀性。

【技术实现步骤摘要】
表面具有金属抗菌复合膜的金属制品及其制造方法


[0001]本专利技术涉及用金属材料对材料的镀覆
，具体涉及一种表面具有金属抗菌复合膜的金属制品及其制造方法。

技术介绍

[0002]目前已有表面涂覆有铜锡合金膜的不锈钢制品（如不锈钢餐具），这种产品的抗菌能力已得到证明。金属锡（Sn）具有很好的杀菌净化、保鲜的功效，一般来说，铜锡合金膜中锡的比例越大，则抗菌能力也越强。但是，锡的特性比较柔软，随着锡的比例增大，铜锡合金膜的耐磨性也会降低，因此对这类不锈钢制品的使用及洗涤要求非常高，不利于推广应用，同时在使用及洗涤过程中铜锡合金膜容易磨损，导致不锈钢制品（如不锈钢餐具）无法长期保持良好的抗菌能力。另外，铜锡合金膜容易因接触到的物质（如食物）中含有酸碱以及盐分而腐蚀，这同样会导致不锈钢制品（如不锈钢餐具）无法长期保持良好的抗菌能力。
[0003]授权公告号CN107475664B的中国专利技术专利说明书中公开了一种使用等离子体混合涂覆设备的餐具的制造方法，在该专利技术中，利用大面积等离子体线性电子束彻底地洗涤在产品表面存在的异物，一旦洗涤结束则对Ti、Zr靶进行电弧离子镀(Arc ion plating)，对Cu、Sn、Ag之类的填充金属靶进行溅射(Sputter)的同时向产品表面照射宽而长的线性离子束，从而将金属颗粒制造成纳米大小，将涂覆的薄膜持续地均质化，以能够沉积具有耐腐蚀性、耐磨性以及抗菌能力的薄膜，该薄膜由Ti
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Cu
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N、Zr
‑
Cu
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N、Ti
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Ag
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N、Zr
‑
Ag
‑
N、Ti
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Cu
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Sn
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N、Zr
‑
Cu
‑
Sn
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N、Ti
‑
Sn
‑
N、Zr
‑
Sn
‑
N中的任意一种构成。此外，为了兼顾抗菌能力、耐腐蚀性与耐磨性，该专利技术在所述薄膜内，以纳米颗粒大小分散的Cu、Sn、Ag金属的最大含量在10％以内。在该专利技术的研发成果中，Ti
‑
N、Zr
‑
N氮化物负责赋予耐腐蚀性与耐磨性，而由在工序中一同涂覆的Cu、Sn、Ag金属负责赋予抗菌能力的功能。
[0004]我们研究发现，该专利技术涂覆形成的由Ti
‑
Cu
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N、Zr
‑
Cu
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N、Ti
‑
Ag
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N、Zr
‑
Ag
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N、Ti
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Cu
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Sn
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N、Zr
‑
Cu
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Sn
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N、Ti
‑
Sn
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N或Zr
‑
Sn
‑
N构成的薄膜，虽然具有优良的抗菌能力，但是在耐腐蚀性与耐磨性这两方面仍不理想。究其原因，该薄膜中软质的Cu、Sn、Ag与硬质的Ti、Zr混杂在一起，Cu、Sn、Ag等软质材料的存在会对不锈钢制品的耐磨性和耐腐蚀性产生不利影响；而且，该薄膜为单层结构，在不锈钢制品本身材质质变以及外部机械、化学因素的共同影响下，薄膜容易受损，这也会对不锈钢制品的耐磨性和耐腐蚀性产生不利影响。而且，该专利技术为了兼顾到耐磨性和耐腐蚀性，其薄膜中Cu、Sn、Ag含量的提高受到制约，相应的，抗菌性能的提高也受到制约。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种表面具有金属抗菌复合膜的金属制品及其制造方法，这种金属制品表面上具有金属抗菌复合膜，该金属抗菌复合膜使金属制品具有优异的抗菌性能，以及优良的耐磨性和耐腐蚀性。采用的技术方案如下：一种表面具有金属抗菌复合膜的金属制品，包括金属制品基体，其特征在于：所述
金属制品基体的表面上包覆有内氮化金属膜层，内氮化金属膜层上包覆有中间氮化金属膜层，中间氮化金属膜层上包覆有外氮化金属膜层；内氮化金属膜层所含的金属材料为铬、钛、锆、银、铜和锡中的一种或其中多种的组合；中间氮化金属膜层所含的金属材料为银、铜、锡、铬、钛和锆中的一种或其中多种的组合；外氮化金属膜层所含的金属材料为铬、钛和锆中的一种或其中多种的组合。
[0006]上述内氮化金属膜层、中间氮化金属膜层和外氮化金属膜层结合在一起，组成金属抗菌复合膜。该金属抗菌复合膜中，中间氮化金属膜层起到主要的抗菌作用；外氮化金属膜层起到对中间氮化金属膜层的保护作用，减少中间氮化金属膜层受到划伤、磨损、腐蚀等损伤，增强金属抗菌复合膜的耐磨性和耐腐蚀性；内氮化金属膜层将中间氮化金属膜层与金属制品基体表面隔离，可防止金属制品基体本身材质出现质变而对中间氮化金属膜层的影响及破坏。此外，内氮化金属膜层和外氮化金属膜层也能起到抗菌作用。以上内氮化金属膜层、中间氮化金属膜层和外氮化金属膜层组成的金属抗菌复合膜，使金属制品具有优异的抗菌性能、耐磨性和耐腐蚀性。
[0007]优选方案中，上述内氮化金属膜层所含的金属材料为铬、钛和锆中的一种或其中多种的组合；中间氮化金属膜层所含的金属材料为银、铜和锡中的一种或其中多种的组合。
[0008]上述金属制品可以是餐具（如碗、盘、盆、杯、筷子、勺子等）。上述金属制品也可以是其他制品，如医用的镊子、盛器等。
[0009]优选上述金属制品基体的材料是不锈钢。上述金属制品基体的材料也可以是铝合金、锌合金等。
[0010]可采用真空离子镀膜（例如真空多弧离子镀膜技术），在金属制品基体的表面上形成上述金属抗菌复合膜。
[0011]本专利技术还提供上述表面具有金属抗菌复合膜的金属制品的一种制造方法，其特征在于：将金属制品基体的表面清洗干净后，通过真空离子镀膜（例如真空多弧离子镀膜），先在金属制品基体的表面上形成内氮化金属膜层，然后在内氮化金属膜层上形成中间氮化金属膜层，再在中间氮化金属膜层上形成外氮化金属膜层，从而在金属制品表面形成金属抗菌复合膜。
[0012]作为一种优选方案，上述表面具有金属抗菌复合膜的金属制品的制造方法采用真空多弧离子镀膜设备实现金属抗菌复合膜的镀覆；所述真空多弧离子镀膜设备包括真空室、旋转支架、安装有内层金属靶材的内层电弧离子枪、安装有中层金属靶材的中层电弧离子枪、安装有外层金属靶材的外层电弧离子枪；真空室上设有氩气进气口、氮气进气口和抽真空出气口，氩气进气口、氮气进气口和抽真空出气口均与真空室的腔体连通，旋转支架设于真空室的腔体中并且能够相对于真空室旋转；内层金属靶材、中层金属靶材和外层金属靶材均处在真空室的腔体中；内层金属靶材的材料为铬、钛、锆、银、铜和锡中的一种或其中多种的组合；中层金属靶材的材料为银、铜、锡、铬、钛和锆中的一种或其中多种的组合；外层金属靶材的材料为铬、钛和锆中的一种或其中多种的组合；按下述步骤制造表面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种表面具有金属抗菌复合膜的金属制品，包括金属制品基体，其特征在于：所述金属制品基体的表面上包覆有内氮化金属膜层，内氮化金属膜层上包覆有中间氮化金属膜层，中间氮化金属膜层上包覆有外氮化金属膜层；内氮化金属膜层所含的金属材料为铬、钛、锆、银、铜和锡中的一种或其中多种的组合；中间氮化金属膜层所含的金属材料为银、铜、锡、铬、钛和锆中的一种或其中多种的组合；外氮化金属膜层所含的金属材料为铬、钛和锆中的一种或其中多种的组合。2.根据权利要求1所述的表面具有金属抗菌复合膜的金属制品，其特征是：所述内氮化金属膜层所含的金属材料为铬、钛和锆中的一种或其中多种的组合；中间氮化金属膜层所含的金属材料为银、铜和锡中的一种或其中多种的组合。3.根据权利要求1或2所述的表面具有金属抗菌复合膜的金属制品，其特征是：所述金属制品基体的材料是不锈钢、铝合金或锌合金。4.权利要求1
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3任一项所述的表面具有金属抗菌复合膜的金属制品的制造方法，其特征在于：将金属制品基体的表面清洗干净后，通过真空离子镀膜，先在金属制品基体的表面上形成内氮化金属膜层，然后在内氮化金属膜层上形成中间氮化金属膜层，再在中间氮化金属膜层上形成外氮化金属膜层，从而在金属制品表面形成金属抗菌复合膜。5.根据权利要求4所述的表面具有金属抗菌复合膜的金属制品的制造方法，其特征在于：所述表面具有金属抗菌复合膜的金属制品的制造方法采用真空多弧离子镀膜设备实现金属抗菌复合膜的镀覆；所述真空多弧离子镀膜设备包括真空室、旋转支架、安装有内层金属靶材的内层电弧离子枪、安装有中层金属靶材的中层电弧离子枪、安装有外层金属靶材的外层电弧离子枪；真空室上设有氩气进气口、氮气进气口和抽真空出气口，氩气进气口、氮气进气口和抽真空出气口均与真空室的腔体连通，旋转支架设于真空室的腔体中并且能够相对于真空室旋转；内层金属靶材、中层金属靶材和外层金属靶材均处在真空室的腔体中；内层金属靶材的材料为铬、钛、锆、银、铜和锡中的一种或其中多种的组合；中层金属靶材的材料为银、铜、锡、铬、钛和锆中的一种或其中多种的组合；外层金属靶材的材料为铬、钛和锆中的一种或其中多种的组合；按下述步骤制造表面具有金属抗菌复合膜的金属制品：（1）将清洗干净的金属制品基体置放于旋转支架上，通过与抽真空出气口连通的真空泵把真空室腔体抽至真空状态；（2）清洗使内层电弧离子枪接通电源，并使旋转支架相对于真空室旋转，再通过氩气进气口向真空室腔体中通入氩气，对金属制品基体进行10
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30分钟的清洗；（3）镀内氮化金属膜层完成清洗...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴慧钏，
申请(专利权)人：吴慧钏，
类型：发明
国别省市：