抗菌涂層以及含有該涂層的金屬制品的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本申請主要涉及抗菌涂層以及含有該涂層的制品。本申請還涉及制備所述抗菌涂 層和含有該涂層的金屬制品的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有技術(shù)中抗菌金屬主要是以：（1)合金形態(tài)存在，即抗菌金屬和其它金屬一同鑄 造形成合金；以及(2)獨(dú)立涂覆在于金屬或非金屬的表面上，形成抗菌金屬層。
[0003] 橫田毅等人在專利申請W0 99/64640 A1中公開了一種具有抗菌性能的不銹鋼。其 通過用不同連鑄速率的連鑄方法，得到了含有不同化學(xué)成分的通過煉鋼技術(shù)制得的不銹 鋼，其中含有10%重量比以上的鉻、0.001-0.30%重量比的銀以及0.0005%重量比以上的 氧化銀。
[0004] 櫪原美佐子等人在專利申請W0 99/47721 A1中公開了一種抗菌性的不銹鋼材。其 通過熔煉而得到具有不同化學(xué)成分的不銹鋼，其中含有10%重量比以上的鉻、0.0001-1 % 重量比的銀。該鋼材含有合計面積率0.001 %以上的銀粒子、銀氧化物和銀硫化物中的至少 一種。
[0005] 黃德歡等人在專利申請CN 1687200 A中公開了一種無機(jī)載納米銀粉體在制作抗 菌塑料中方法。其中采用改性劑對無機(jī)超細(xì)粉體為載體的納米銀粉體進(jìn)行改性，再將改性 后的銀粉體旋涂到經(jīng)過處理的塑料表面上，可以達(dá)到分散均勻且不改變塑料原有的力學(xué)性 質(zhì)的效果。
[0006] 茂啟次郎等人在專利申請W0 99/25898 A1中公開了一種制造抗菌金屬制品的方 法。所述方法包括在金屬制品表面涂敷抗菌成分微粒的懸浮液或溶液，并在不加熱的條件 下壓制所得的金屬制品的涂覆表面。
[0007] 然而，以上方法存在一定的不足之處：
[0008] (1)用抗菌金屬加入銀或銅做成的合金產(chǎn)品，制造過程十分復(fù)雜及困難，并且在整 體金屬中銀或銅的含量不能太少，因而成本很高。
[0009] (2)用抗菌金屬涂上基體形成薄膜涂層，本來是最能合乎生產(chǎn)和效果成本。因?yàn)榭?以把要應(yīng)用的所有抗菌金屬集中在基體的表面，而基體不存在有任何抗菌物質(zhì)。至于基體 也不一定要是金屬，可以是布、紙、木、玻璃、塑料、陶瓷等等。以上作為基體的任何產(chǎn)品，用 途是十分的廣泛。但其缺點(diǎn)就是粘合劑(如果使用的話)和抗菌金屬都不能耐磨、耐沖擊，并 且所有使用的粘合劑也不能耐高溫（< 260°C)。
[0010] 挺塗
[0011] 本申請旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足之一，提供抗菌涂層、含有該涂層的制品以及 其制備方法。
[0012] 因此，一方面，本申請涉及抗菌涂層，其包含抗菌有效量的銀粉和不銹鋼粉末，其 中所述銀粉與不銹鋼粉末以物理摻雜的形式存在于所述抗菌涂層中。
[0013] 另一方面，本申請還涉及金屬制品，其中基材表面涂覆有抗菌涂層，所述抗菌涂層 包含抗菌有效量的銀粉和不銹鋼粉末，其中所述銀粉與不銹鋼粉末以物理摻雜的形式存在 于所述抗菌涂層中。
[0014] 又一方面，本申請還涉及制備抗菌涂層的方法，其包括
[0015] (1)將抗菌有效量的銀粉與不銹鋼粉末混合;以及
[0016] (2)將所述銀粉與不銹鋼粉末的混合物熔射于待加工的表面上，
[0017] 其中所述銀粉與不銹鋼粉末以物理摻雜的形式存在于所述抗菌涂層中。
[0018] 再一方面，本申請還涉及抗菌涂層，其由下列方法制成，
[0019] (1)將抗菌有效量的銀粉與不銹鋼粉末混合;并且
[0020] (2)將所述銀粉與不銹鋼粉末的混合物熔射于待加工的表面上，
[0021 ]其中所述銀粉與不銹鋼粉末以物理摻雜的形式存在于所述抗菌涂層中。
[0022] 另一方面，本申請還涉及抗菌方法，其包括對需要產(chǎn)生抗菌作用的制品應(yīng)用抗菌 涂層，所述抗菌涂層包含抗菌有效量的銀粉和不銹鋼粉末，其中所述銀粉與不銹鋼粉末以 物理摻雜的形式存在于所述抗菌涂層中。
[0023] 在某些實(shí)施方案中，提供的涂層可以將抗菌金屬有效地涂覆在金屬制品的表面， 并且涂層可耐高溫、耐磨損、耐沖擊。
[0024]附圖簡要說明
[0025]圖1是基材上涂覆有本申請的一個實(shí)施方案的抗菌涂層(200目和2000目）的示意 圖。
[0026]圖2是一個實(shí)施方案的抗菌金屬涂層(200目和2000目）的示意圖。
[0027] 圖3示出了在平皿中放置的接種了菌液并覆蓋了薄膜的試驗(yàn)片。
[0028] 詳細(xì)說明
[0029] 以下的描述包括某些具體細(xì)節(jié)以便透徹理解各種公開的實(shí)施方案。然而，相關(guān)領(lǐng) 域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以無需一種或多種這些具體細(xì)節(jié)，或者可以使用其它方法、成分、 材料等實(shí)踐實(shí)施方案。
[0030] 除非上下文另有要求，在以下的說明書及權(quán)利要求書中，術(shù)語"包含(其對應(yīng)的英 文單詞為comprise)"及其英文單詞的變化如"comprises"和"comprising"應(yīng)解釋為開放式 的、包括的含義，即應(yīng)解釋為"包括，但不限于"。
[0031]整個說明書中所提及的"一實(shí)施方案（one embodiment)"，或"實(shí)施方案（an embodiment)"，或"在另一實(shí)施方案中"，或"某些實(shí)施方案"，或"在某些實(shí)施方案中"是指與 所述實(shí)施方案相關(guān)的所描述的具體涉及的特征、結(jié)構(gòu)或者特性被包括在至少一實(shí)施方案 中。因此，在整個本說明書中的各個地方出現(xiàn)的短語"在一實(shí)施方案中"、"在實(shí)施方案中"、 "在另一實(shí)施方案中"或者"在某些實(shí)施方案中"不必均指相同的實(shí)施方案。此外，具體特征、 結(jié)構(gòu)或者特性可以在一種或多種實(shí)施方案中以任何適當(dāng)?shù)姆绞较嘟Y(jié)合。
[0032]應(yīng)當(dāng)注意，如在本說明書和所附的權(quán)利要求書中所用的那樣，單數(shù)形式(其對應(yīng)的 英文單詞為"a"、"an"和"the"）包括復(fù)數(shù)形式的提及物，除非上下文內(nèi)容明確地另有所指。 因此，例如"將抗菌金屬與不銹鋼混合"包括將一種抗菌金屬(如銀)與一種不銹鋼(如鎳基 含鉻不銹鋼)混合，也包括將一種抗菌金屬(如銅)與多種不銹鋼(如鎳基含鉻不銹鋼和鈷基 含鉻不銹鋼)混合，還包括將多種抗菌金屬（如銀和銅)與一種不銹鋼(如鎳基含鉻不銹鋼） 混合，同樣也包括將多種抗菌金屬(如銀和銅）與多種不銹鋼(如鎳基含鉻不銹鋼和鈷基含 鉻不銹鋼)混合。還應(yīng)當(dāng)注意，術(shù)語"或"通常以包括"和/或"的含義使用，除非上下文內(nèi)容明 確地另有所指。
[0033] 定義
[0034]除非具有明確相反的表示，在說明書和所附的權(quán)利要求書中使用的下列術(shù)語具有 以下的意思：
[0035] 本文中使用的術(shù)語"抗菌"或"抗菌作用"指抑菌和殺菌作用的總稱，術(shù)語"抑菌"或 "抑菌作用"指抑制微生物生長繁殖的作用，術(shù)語"殺菌"或"殺菌作用"指殺死微生物營養(yǎng)體 和繁殖體的作用。
[0036] 本文中使用的術(shù)語"物理摻雜"指抗菌金屬與其它金屬（如不銹鋼)形成抗菌涂層 后，抗菌金屬粒子和其它金屬粒子在基材表面間隙互相填充形成物理粒子摻雜的涂層，即 在涂層中可以辨別抗菌粒子和金屬粒子。
[0037] 本文中使用的術(shù)語"抗菌有效量"指能夠達(dá)到期望抗菌作用的抗菌的含量。通常， 根據(jù)不同的抗菌要求，需要達(dá)到的抗菌效果可能會有所不同。例如，在本申請的某些實(shí)施方 案中，抗菌有效量的銀粉可以是指約0.01-30%的抗菌金屬銀粉。在另一些實(shí)施方案中，抗 菌有效量的銀粉可以是指約1-20%的抗菌金屬銀粉。在另一些實(shí)施方案中，抗菌有效量的 銀粉可以是指約5-10%的抗菌金屬銀粉。
[0038] 本文中使用的術(shù)語"抗菌金屬"指能夠起到抗菌作用的金屬。本領(lǐng)域常見的抗菌金 屬包括但不限于銀、銅、鋅、鈷、鎳等。
[0039]本文中使用的術(shù)語"金屬"應(yīng)當(dāng)從廣義上理解，即其包括單一一種金屬，也包括多 種金屬的混合物，還包括各種合金如鋁合金，不銹鋼。
[0040] 本文中使用的術(shù)語"不銹鋼"指具有抵抗大氣、酸、堿、鹽等腐蝕作用的合金鋼的總 稱。不銹鋼的種類繁多，按金相組織劃分時，有馬氏體型、奧氏體型、鐵素體型和雙相型不銹 鋼等。按化學(xué)成分劃分時，可分為鉻不銹鋼和鎳鉻不銹鋼兩大系統(tǒng)，分別以Crl3和Crl8Ni8 鋼為代表，其他的不銹鋼都是在這兩種不銹鋼的基礎(chǔ)上發(fā)展的。按使用介質(zhì)環(huán)境劃分有耐 硝酸不銹鋼、耐硫酸不銹鋼、耐尿素不銹鋼和耐海水不銹鋼等。按耐腐蝕性能分類可分為抗 點(diǎn)蝕不銹鋼、抗應(yīng)力腐蝕不銹鋼、抗磨蝕不銹鋼等。按功能特點(diǎn)分為無磁不銹鋼、易切削不 銹鋼、高強(qiáng)度不銹鋼、低溫和超低溫不銹鋼、超塑性不銹鋼等。
[0041] 本文中使用的術(shù)語"奧氏體"指碳溶解在γ-Fe中形成的一種間隙固溶體，呈面心 立方結(jié)構(gòu)，無磁性。奧氏體是一般鋼在高溫下的組織，其存在有一定的溫度和成分范圍。有 些淬火鋼能使部分奧氏體保留到室溫，這種奧氏體稱殘留奧氏體。在合金鋼中除碳之外，其 他合金元素也可溶于奧氏體中，并擴(kuò)大或縮小奧氏體穩(wěn)定區(qū)的溫度和成分范圍。例如，加入 錳和鎳能將奧氏體臨界轉(zhuǎn)變溫度降至室溫以下，使鋼在室溫下保持奧氏體組織，即所謂奧 氏體鋼。
[0042] 本文中使用的術(shù)語"奧氏體型不銹鋼"指在常溫下具有奧氏體組織的不銹鋼。鋼中 含Cr約18 %、Ni 8 % -10 %、C約0.1 %時，具有穩(wěn)定的奧氏體組織。奧氏體鉻鎳不銹鋼包括著 名的Crl8Ni8鋼和在此基礎(chǔ)上增加 Cr、Ni含量并加入此、〇1、3丨、他、1^等元素發(fā)展起來的高 Cr-Ni系列鋼。奧氏體不銹鋼無磁性而且具有高韌性和塑性，但強(qiáng)度較低，不可能通過相變 使之強(qiáng)化，僅能通過冷加工進(jìn)行強(qiáng)化。如加入3、0&、5^1^等元素，則具有良好的易切削性。 此類鋼除耐氧化性酸介質(zhì)腐蝕外，如果含有Mo、Cu等元素還能耐硫酸、磷酸以及甲酸、醋酸、 尿素等的腐蝕。此類鋼中的含碳量若低于0.03%或含Ti、Ni，就可顯著提高其耐晶間腐蝕性 能。高硅的奧氏體不銹鋼對濃硝酸有良好的耐蝕性。
[0043] 奧氏體型不銹鋼的實(shí)例包括但不限于201、202、205、301、302、302B、303、303Se、 304、304L、302HQ、304N、305、308、309 型不銹鋼。
[0044]本文中使用的術(shù)語"馬氏體"指碳溶解在α-Fe中形成的過飽和固溶體，呈體心正方 體結(jié)構(gòu)，具有鐵磁性，電阻率也比較高。馬氏體是一種單相的亞穩(wěn)組織。馬氏體一般呈板條 狀、透鏡片狀或二者兼而有之。其具有較高的硬度和強(qiáng)度。板條狀馬氏體韌性較好，而透鏡 片狀馬氏體韌性較差。鋼經(jīng)奧氏體化后，以超過一定的冷卻速率，在較低的溫度下發(fā)生的馬 氏體轉(zhuǎn)變產(chǎn)物。鋼的各種組織中馬氏體的比容最大。通常鋼中碳含量越高，馬氏體硬度越 高。通過淬火得到馬氏體是對鋼進(jìn)行強(qiáng)化的重要手段。超低碳鐵鎳合金中，加入適量的鈷、 鉬、鈦等合金元素，可制成高強(qiáng)高韌的馬氏體時效鋼。
[0045]本文中使用的術(shù)語"馬氏體型不銹鋼"指使用狀態(tài)下，具有馬氏體顯微組織的不銹 鋼。馬氏體型不銹鋼中含鉻量為13-18%，淬火回火狀態(tài)下使用，用于汽輪機(jī)葉片(含碳較低 的）、醫(yī)療手術(shù)工具、測量工具、彈簧等(含碳量較高的）。
[0046] 馬氏體型不銹鋼的實(shí)例包括但不限于403、410、414、416、416Se、420、431、440A、 440B、440C型不銹鋼。
[0047] 本文中使用的術(shù)語"鐵素體"指α-Fe(或δ-Fe)和以它為基礎(chǔ)的固溶體，具有體心立 方點(diǎn)陣。亞共析成分的奧氏體通過先共析析出形成鐵素體。這部分鐵素體稱為先共析鐵素 體或組織上自由的鐵素體。隨形成條件不同，先共析鐵素體具有不同形態(tài)，如等軸形、沿晶 形、紡錘形、鋸齒形和針狀等。鐵素體還是珠光體組織的基體。在碳鋼和低合金鋼的熱乳(正 火）和退火組織中，鐵素體是主要組成