【摘 要】
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自2019年12月新冠病毒爆发以来,至今已过去两年时间,如今病毒仍在肆虐,世界很多国家和地区都受到了严重影响,近期,我国多个地区再次出现疫情,威胁人们的身体健康,同时严重阻碍了经济发展。根据澳洲科学研究组织（Cisro）现有研究发现,在试验条件下,新冠病毒在不锈钢表面存活时间为2-7d左右,而在含Cu抗菌不锈钢表面只存活4-8h左右,说明抗菌功能材料的研发与应用尤为重要,而具有抗菌性能的不锈钢更受
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自2019年12月新冠病毒爆发以来,至今已过去两年时间,如今病毒仍在肆虐,世界很多国家和地区都受到了严重影响,近期,我国多个地区再次出现疫情,威胁人们的身体健康,同时严重阻碍了经济发展。根据澳洲科学研究组织（Cisro）现有研究发现,在试验条件下,新冠病毒在不锈钢表面存活时间为2-7d左右,而在含Cu抗菌不锈钢表面只存活4-8h左右,说明抗菌功能材料的研发与应用尤为重要,而具有抗菌性能的不锈钢更受研究者青睐。目前抗菌不锈钢的制备方法主要分为两大类,整体性抗菌不锈钢以及表面改性型抗菌不锈钢,针对整体性抗菌不锈钢存在生产工艺复杂,制造成本较高等缺点,表面改性型抗菌不锈钢成为研究热点;316L不锈钢具有价格低廉、优异的耐腐蚀性能、综合力学性能以及生物相容性能等优点,从而在石油、化工、航空、生物等领域得到了广泛应用;但是由于其硬度低、易粘着、耐磨性能差,尤其不具备抗菌性能等缺点,限制了它在生活日用、食品加工、生物医用行业抗菌材料的发展,如何才能在保持不锈钢原有耐蚀性能的前提下,赋予它良好的耐磨性能以及抗菌性能成为亟需解决的问题。本课题采用环保节能的双辉光等离子合金化技术对316L不锈钢进行表面Ag-N共渗制备抗菌不锈钢,期望在不锈钢表面形成Ag-N共渗合金层达到耐磨抗菌的效果,为此本课题进行了双辉光等离子合金化Ag-N共渗工艺探索试验,经过大量的试验积累和论证,形成了两条工艺路线,第一种工艺是采用双辉光活性屏合金化Ag-N共渗工艺进行复合共渗,即在低温（400℃）条件下,采用双辉光活性屏技术对316L不锈钢先渗Ag,再用低温渗氮技术形成Ag-N复合共渗;第二种工艺则是在高温（900℃）条件下,采用双辉光合金化Ag-N共渗技术对不锈钢先渗Ag,再用低温渗氮技术进行Ag-N复合共渗。分别对两种工艺下试样合金层的组织结构、形貌特征、摩擦学性能、耐腐蚀性能以及抗菌性能进行分析研究,主要研究结果如下:（1）316L不锈钢通过双辉光活性屏合金化Ag-N共渗技术,可在其表面形成含Ag扩散层和S相扩散层组成的Ag-N复合渗扩层,渗扩层总厚度约为25μm,含Ag扩散层厚度约为2μm;采用高温双辉光合金化Ag-N共渗技术在316L不锈钢表面形成致密的含Ag沉积层和S相扩散层组成的Ag-N复合合金层,合金层总厚度约为18μm,含Ag沉积层厚度约为7μm。（2）两种工艺下的Ag-N复合共渗试样,渗层成分浓度均由表及里逐渐降低,呈梯度分布;表面硬度相比于基体试样均有明显提高,渗层含Ag量均随渗Ag时间的增加而增多。（3）摩擦磨损性能试验表明,两种工艺下的Ag-N复合共渗试样摩擦系数总体上随试验载荷增大而减小,磨损量基本小于未经处理的基体试样,磨损机理均存在磨粒磨损和粘着磨损,且在磨损过程中,渗层中的软质相Ag起到润滑减磨作用,而硬质相S相层起到了强有力支撑作用,两工艺下的Ag-N复合共渗试样均表现出了良好的耐磨性能。（4）双辉光活性屏合金化Ag-N复合共渗试样作用金黄色葡萄球菌12h后,其抗菌率达到了99%左右,高温双辉光合金化Ag-N复合共渗试样作用大肠杆菌12h后,其抗菌率也达到了99%,从而说明两种工艺下的Ag-N复合共渗试样均表现出了良好的抗菌性能。
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