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本课题采用双辉技术并结合空心阴极放电效应,在304不锈钢表面进行渗镀铜铟元素,制备出表面含有铜铟合金渗镀层的表面抗菌型304不锈钢。课题对铜铟合金的源极结构、304不锈钢工件的挂钩结构进行设计;对基于本试验条件下的部分工艺参数、渗镀层组织形貌特征、硬度进行了研究;对表面含有铜铟合金渗镀层304不锈钢进行了电化学腐蚀试验、往复摩擦磨损试验、抗菌性对比试验,并与基体试样性能做了对比研究。 试验结果表明: (1)在304不锈钢表面渗镀铜铟元素后,会在基体表面形成一层铜铟合金渗镀层,该合金渗镀层由扩散层与沉积层构成。 (2)基于本实验条件下制备出含表面铜铟合金渗镀层的304不锈钢试样的最佳工艺参数为:工作气压30 Pa、源极电压-950V、工件(阴极)电压-650V、极间距15 mm、保温温度1050℃、保温时间4h。能够获得满足性能要求的铜铟合金渗镀层厚度可达35μm的304不锈钢试样。 (3)双辉技术渗镀铜铟的304不锈钢表面平整光滑、均匀致密、没有明显孔洞和裂纹等现象,合金渗层的304不锈钢基体之间结合性良好。 (4)经过XRD的研究分析,含铜铟合金渗镀层的304不锈钢试样的表面物相为:Fe、Cu、Cu7In3、Cr6Fe18Mn5、In2O3、CuO、CCuO3等;其表面硬度可达到325 HV,且由表层向内部的硬度呈现梯度分布。 (5)分别在1mol/L H2SO4溶液、1mol/L NaOH溶液、3.5%NaCl溶液中进行了电化学腐蚀试验。结果表明:304不锈钢基体的相对腐蚀速率是表面含有铜铟合金渗镀层的304不锈钢试样的3.51、2.9倍,而在1mol/L H2SO4溶液中,表面含铜铟合金渗层的304不锈钢试样的相对腐蚀速率是304不锈钢基体的1.21倍。 (6)往复摩擦磨损试验结果表明:当载荷分别为10N、20N、30N的作用下,表面含铜铟合金渗镀层的304不锈钢试样和基体试样的磨损量分别为:0.0429 mm3和0.0622 mm3、0.0569 mm3和0.0766 mm3、0.0693 mm3和0.0978 mm3。 (7)抗菌性试验表明:表面含铜铟合金渗镀层的304不锈钢表面对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有良好的抗菌性能,对大肠杆菌的抗菌率则超过了97%,对金黄色葡萄球菌的抗菌率超过了95%,表明了表面含铜铟合金渗镀层的304不锈钢具有抗菌性能;而304不锈钢基体没有抗菌性能。