磁控溅射TiN-Cu-Zn纳米多层膜腐蚀和抗菌性能研究

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
磁控溅射TiN/Cu-Zn 纳米多层膜腐蚀和抗菌性能研究
采用双靶磁控溅射的方法在不锈钢表面沉积了TiN/ Cu-Zn 纳米多层膜, 研究了多层结构对膜层耐腐蚀性能和抗菌性能的影响,以及表面腐蚀与抗菌的关系。

结果表明,Cu-Zn 层比较薄时,膜层的耐腐蚀性能比较好,随着Cu-Zn 层厚度的增加耐腐蚀性能显著下降。

Cu-Zn 层薄时,膜层抗菌性能对TiN 层厚度较为敏感;而当Cu-Zn 层较厚时,抗菌性能对TiN 层厚度不敏感,均具有较好的抗菌性能。

存在合适的多层结构,如TiN 层厚度为3.3～5nm 左右,Cu-Zn 层厚度约为4nm 时,使得膜层具有良好的抗菌性能和耐腐蚀性能。

近年来,随着人们对健康生存环境的日益关注,各种抗菌材料迅速发展起
来。

不锈钢广泛应用于食品工业、医疗卫生以及日常生活中,对不锈钢进行抗菌
处理有重要的意义。

TiN 镀层由于硬度高、抗磨损、化学稳定性及热稳定性好和色泽华丽等优点,已广泛应用于不锈钢的表面功能化。

为了使TiN 膜层具有良好的抗菌效果,已有研究在TiN 中掺杂抗菌离子Ag 等。

本文利用磁控溅射的方法在不锈钢表面制备了TiN/ Cu-Zn 多层膜,拟通过多层结构来调制膜层的腐蚀性能,进而调制抗菌性能。

选择Cu-Zn 作为金属层是由于Cu、Zn 具有良好的抗菌效果,可以获得双相抗菌元素以提高膜层的抗菌效果和广谱抗菌性。

1、实验部分基体材料为市场工业用SUS201/ 8k 光面不锈钢板材。

实验前用丙酮酒精超声清洗,浸酸,冲洗烘干后放入真空室中。

本底真空度为5 乘以10 - 3 Pa ,沉积前用氩气进行射频清洗20min。

在沉积过程中转动靶台使样品在Ti 靶(99.9 %) 和黄铜靶H62 (99.5 %)之间转动,通过控制靶台在溅射靶前停留的时间控制单层厚度。

Ti 靶采用直流磁控溅射, 电流为0.6A;黄铜靶采用射频磁控溅射,射频功率为300W。

采用氮气和氩气的混合气体,其流量分别为2 和6cm3-。