奥氏体不锈钢，由于具有优良的耐蚀性及良好的可加工性，而广泛应用于医疗卫生、食品加工、工业生产等领域。然而，常规不锈钢不具有抗菌功能，不适宜易感染细菌、病毒等有害微生物的应用环境。针对此问题，通过表面处理，使不锈钢具有抗菌功能，不仅具有应用前景，且有理论研究价值，是目前不锈钢表面改性研究的热点。由于传统的表面改性技术，很难在不锈钢表面制备出足够厚度且膜基结合良好的抗菌改性层，并且表面抗菌不锈钢在使用过程中有可能承受各种腐蚀、磨损等多重因素的复合工况，而过薄的抗菌改性层在复杂的工况条件下，容易损耗掉，易使表面改性不锈钢失去其抗菌性能，一定程度限制了其的广泛使用。因此，在满足表面抗菌性能的前提下，改性层还应具有一定厚度，同时有必要考核其表面常规性能指标。　　 本文采用等离子表面合金化技术，在不锈钢表面通过等离子渗Cu、Ni-Cu复合渗和Ni、Cu共渗，获得表面Cu合金改性层，使不锈钢具备表面抗菌性能。合金层是与基体冶金结合的扩散层，可为具备持久抗菌性能的表面抗菌不锈钢的制备提供参考。主要研究内容如下：　　 1.研究了不同工艺对不锈钢表面Cu合金层成分和厚度的影响。结果表明，工艺参数对Cu合金化不锈钢表面Cu含量无明显影响，对合金层厚度有较大影响。通过优化工艺，1000℃可在不锈钢表面形成致密、连续的Cu渗镀复合层，厚度约26μm，表面Cu含量达到80％以上。由于Cu在不锈钢中溶解度较低，Cu合金化需要较高温度才能完成，并且制备的合金层主要为Cu镀层。考虑Ni为不锈钢的主要合金元素，并可与Cu无限互溶，因此以Ni合金层为过渡层，通过Ni-Cu复合处理，在较低温度下可在不锈钢表面形成Cu合金层。实验结果表明，900℃形成的Ni-Cu合金层厚度约25μm，为扩散层。研究了不同气压对NiCu合金层表面结构和成分的影响。随着工作气压的增大，NiCu合金层表面Cu含量逐渐增大，合金层的厚度呈先增后减趋势。　　 2.对表面合金化不锈钢的抗菌性能进行了相关测试。结果表明，表面Cu含量较高的Cu合金化不锈钢和Ni-Cu复合处理不锈钢在较短时间内便可表现出优良的抗菌效果。比较而言，表面Cu含量相对较低的NiCu合金化不锈钢，需要较长时间才可以完全杀灭测试细菌。探讨了含Cu量不同的NiCu合金化不锈钢的杀菌效果。在与细菌接触相同时间内，随着表面Cu含量的增加，合金化不锈钢的杀菌能力逐渐增强。　　 3.研究了细菌与表面合金化不锈钢作用前后DNA和菌体表面形貌的变化，分析了表面合金化不锈钢的抗菌机理。结果表明，与测试菌种作用后，表面合金化不锈钢表面有Cu离子释放。随着作用时间的延长，析出的Cu离子浓度逐渐增大。Cu离子与细菌的细胞壁发生作用，导致细胞质流出，细菌死亡。细菌被杀灭过程中，DNA并未受到破坏。　　 4.以GCr15为配副，对三种合金化不锈钢的摩擦学性能及机理进行了研究，并在相同测试条件下与不锈钢基材的摩擦磨损性能进行对比。Cu合金层表面存在高含量的Cu，且具有与基体相近的硬度，可以有效阻止钢球与不锈钢基体直接接触，显著提高不锈钢的减摩及耐磨性能。Ni-Cu复合处理层也具有较好的减摩作用，对不锈钢耐磨性也有一定程度改善，但合金层硬度较低，抗磨性能远不如Cu合金层。NiCu合金层对提高不锈钢的减摩及耐磨性能均无明显效果。　　 5.采用电化学方法，对不锈钢及三种表面改性合金在0.5mol/L的 NaCl溶液中的耐蚀性进行了对比测试分析。结果表明，在相同腐蚀条件下，三种表面合金化不锈钢的耐蚀性能均有不同程度下降，其中抗菌功能较强的Cu合金化及Ni-Cu复合处理不锈钢耐蚀性能下降明显。在腐蚀过程中，不锈钢基材、Cu合金化及NiCu合金化不锈钢表面均为点腐蚀，而Ni-Cu复合处理不锈钢则表现为均匀腐蚀。