基于阳极氧化相关工艺在304304不锈钢管表面制备抗菌改性层,主要分为四个步骤:第一步,对304不锈钢管表面进行机械抛光、化学除油以及电解抛光等预处理;第二步,通过对304不锈钢管表面进行阳极氧化处理来制备纳米多孔膜结构;第三步,以304不锈钢管表面多孔氧化膜为载体,通过电化学沉积及溶胶凝胶法向其中引入抗菌功能离子,制备表面抗菌层;第四步,304不锈钢管表面抗菌改性层的微观形貌表征及相关性能测试。

在机械加工成型的过程中,304不锈钢管表面可能会出现毛刺、划痕及表面粗糙等缺陷,且在切割及放置的过程中不可避免会沾上油污或在表面形成氧化层。这些缺陷会对材料阳极氧化的均匀性造成严重影响,因此需要对304不锈钢管阳极材料进行表面预处理,以消除这些缺陷,获得清洁平整的表面。304不锈钢管材料的表面预处理主要分为机械打磨抛光、化学除油、电化学抛光三个步骤。

1)机械抛光

为了消除304不锈钢管表面明显的划痕、毛刺及氧化膜等缺陷,分别使用1000#1500#2000#的水磨砂纸对304不锈钢管试样进行机械打磨,随后置于抛光机上进行表面抛光处理,以使试样表面达到一定的光洁度,消除304不锈钢管表面的粗糙形态,最后用酒精清洗并吹干备用。

2)化学除油

304不锈钢管在机械加工的过程中,如果没有进行及时清洗,难免会在工件表面黏附切削油、润滑油,金刚石研磨膏等有机污染物,用手接触时也会在其表面黏附油脂,对这些油污进行清洗可以获得更好的表面状态。

除油过程保持溶液温度60~80℃,反应进行10min,可在超声波清洗器中进行,以达到更好的清洗效果。

3)电化学抛光

机械打磨抛光只是消除了304不锈钢管表面宏观的缺陷,在此基础上还需要通过电化学抛光来消除机械抛光未能处理到的凹凸区域,使得304不锈钢管表面更加光滑平整,阳极氧化过程中更有利于在试样表面获得均匀有序的纳米多孔结构。

电化学抛光的原理,目前被广泛认同的解释是黏膜理论。该理论认为,电解液中的磷酸会与金属表面溶解脱离出来的金属离子结合,在试样表面形成一层电阻率较高且厚度分布不均匀的磷酸盐膜层。由于试样表面凸起处的磷酸盐膜层相比凹陷处的膜层较薄,所以凸起处的电流密度就相对较大,304不锈钢管表面金属的溶解速率也就相对较快,即表面凸起部分金属的溶解快于凹陷部分,随反应进行,304不锈钢管表面最终达到平整的状态。本文采用的电化学抛光配方如表2-5所示,电化学抛光过程在水浴搅拌中进行,使电解液温度恒定在50℃,以304不锈钢管片作为阳极,阴极为石墨片,保持阳极与阴极面积比为1:1.5,阴阳极间距为5cm,控制电流密度为30A/dm 2,反应进行5min