不锈钢是目前人类应用最广的金属材料之一,因其具有良好的耐蚀性、力学性能以及可加工性而被广泛应用于各个领域。但是在厨卫餐具、医疗器械等特殊领域中,普通不锈钢在使用时容易沾染灰尘、污渍等,成为滋养细菌的温床,威胁人们的健康,因此研究具有抗菌性能的不锈钢产品具有广阔的应用前景。不锈钢的阳极氧化作为一种表面改性方法逐渐成为研究的热点,通过阳极氧化在不锈钢表面构建的微纳米多孔结构具有良好的潜藏性,可以作为载体进行功能性物质的沉积和附着,从而制备出具备特定功能的不锈钢材料,为抗菌不锈钢的制备提供了新思路。本文以304不锈钢为研究对象,选用磷酸-乙二醇的环保电解液体系,系统研究了磷酸含量、电解液温度、氧化电压和氧化时间等参数对不锈钢表面纳米多孔膜结构形成的影响,初步分析了不锈钢表面纳米多孔膜结构的形成机理,进而从中优选出最佳工艺参数。以优选的阳极氧化参数制备的不锈钢表面纳米多孔膜为载体,通过交流电沉积法向纳米孔中引入Ag、Cu等抗菌元素,制备不锈钢表面含Ag、含Cu抗菌膜;通过溶胶凝胶法制备掺Ag二氧化钛溶胶,并将其旋涂在纳米多孔膜表面,经热处理后制备不锈钢表面掺Ag二氧化钛抗菌膜。研究了相关工艺参数对不锈钢表面抗菌膜微观形貌、耐磨性能、耐蚀性能、抗菌性能和疏水性能的影响。研究结果如下:1.制备不锈钢表面纳米多孔膜的优选工艺为:磷酸乙二醇体积配比为3:7,电解液温度为0℃,氧化电压为15V,氧化时间为1h。此时可以在不锈钢表面形成排列紧密、均匀有序的纳米多孔氧化膜结构,膜层厚度为2～3μm,孔径尺寸为100nm左右。2.交流电沉积过程中,沉积电压过低或时间过短时,沉积层较薄且沉积物在纳米孔中分布不均匀,影响抗菌效果;沉积电压过高或时间过长时,表面沉积层被酸性电解液腐蚀形成密集的腐蚀微孔,部分区域因沉积物质还原过快而导致沉积层成片脱落。经研究表明,制备不锈钢表面含Ag抗菌膜的优选工艺为:沉积电压5V,沉积时间2min,此时对大肠杆菌的杀菌率可以达到99.9%;制备不锈钢表面含Cu抗菌膜的优选工艺为:沉积电压10V,沉积时间5min,此时对大肠杆菌的杀菌率可以达到92.0%。3.不锈钢表面的纳米多孔膜结构有利于提高掺Ag二氧化钛溶胶与不锈钢基板之间的浸润性,经热处理烧结后,掺Ag二氧化钛膜层与不锈钢基体牢固结合,不易发生膜层开裂。同时Ag离子的掺杂大大增加了二氧化钛的抗菌效果,当溶胶中Ag/Ti O2质量百分比达到4%以上时,不锈钢表面掺Ag二氧化钛抗菌膜对大肠杆菌的杀菌率达到了95%以上。4.通过交流电沉积以及溶胶凝胶旋涂制备的不锈钢表面抗菌功能膜的耐蚀性能和耐磨性能相对于普通不锈钢均有明显的提升,表面状态也由原来的亲水性转变为疏水性。不锈钢表面良好的疏水性能够减少污渍在表面的停留,不仅具有自清洁的效果,而且在一定程度上减少细菌在表面的生长繁殖,对提高不锈钢表面的抗菌性能有一定的帮助。