抗菌不锈钢的开发与人们生产和生活息息相关,开发防止微生物腐蚀的功能化抗菌金属材料已成为近年来研究的热点课题,这一研究具有广阔的应用前景和科学意义。采用双层辉光等离子表面冶金技术,结合空心阴极放电效应,对06Cr19Ni10不锈钢进行铜(Cu)、铟(In)共渗,制备出了表面含Cu-In合金层的抗菌不锈钢。研究内容如下:　　1.阴极、源极结构　　(1)源极材料采用板状状合金（Cu:In=85:15)和粉末合金(Cu:In=70:30)搭配,解决了高温易导致源极熔化的问题,同时保证了Cu、In元素供应量。优化源极结构,形成空心阴极效应,加强源极元素的溅射量。　　(2)采用方形辅助阴极,与工件之间形成不等电位空心阴极、等电位空心阴极效应,进一步加强溅射,提高升温和保温的效率。方形辅助阴极设计为径向距离可调,两极间距离和两工件距离可独立控制。　　2.工艺参数的优化　　(1)研究了工作气压、阴极两板间距、保温温度、保温时间等渗金属实验工艺参数对渗层表面铜、铟含量、渗层厚度、沉积层厚度的影响。以渗层铜、铟含量尽量高,渗层尽量厚,沉积层尽量薄为原则,确定了304不锈钢表面渗铜、铟双辉实验最佳工艺参数。　　极限真空度1～3 Pa,工作气体Ar2,工作气压33Pa左右,源极电压–900V左右,工件电压–450 V左右,保温温度1000℃,保温时间4.5 h。　　3.渗层结构分析　　(1)通过使用硫酸对试样渗层截面进行金相腐蚀,发现试样渗层截面出现了白亮层(厚度15~20μm)和渗层暗带大于65μm。通过EDS分析发现渗层暗带为珠光体组织。沿渗层表层向基体方向,铜、铟元素含量递减。铟原子递减梯度较慢,铜原子递减梯度较快,铬向基体表层迁移。　　(2)进行 XRD分析,在渗层表面发现了 Cu,InCrO3,CCuO3,Mn2.17Ni0.7Cu0.13O4等含有铜、铟元素的物质。　　4.渗层性能分析　　(1)根据抗菌行业标准 QB/T2591-2003,采用薄膜密贴法对试样进行抗菌试验检测,结果表明,在最佳工艺参数下制备的表面含 Cu、In不锈钢对大肠杆菌和葡萄球菌的抗菌率都达到90％以上。当渗层中 In含量为0.11%时,不锈钢有优良的抗菌性能;当 In含量达0.35%时,不锈钢具有强抗菌作用,抗菌率超过95%。　　(2)对试样进行抗菌持久性实验,结果表明,表面磨损后,试样的抗菌作用仍超过95%。对渗后试样和未处理试样在3.5%的NaC溶液中进行电化学腐蚀对比试验,结果显示,渗后试样耐腐蚀性能显著提高。　　(3)对试样进行摩擦实验,发现渗后试样的摩擦系数随载荷的增加而减小。渗层磨损量和磨损率均小于未处理试样,渗后试样摩擦磨损性能明显提高。渗后试样的磨损机理为粘着磨损和磨粒磨损,在低载荷下主要是粘着磨损,高载荷下主要是磨粒磨损。在磨损过程中,渗层中的软质相 Cu起到润滑作用,硬质相起到强有力的支撑作用,使渗 Cu-In不锈钢表现出良好的耐磨性。