[发明专利]具有生物安全性的医用不锈钢表面抗菌钝化液及钝化工艺

说明书

技术领域

本发明属于医用不锈钢材料表面处理技术领域，特别提供一种具有生物安全性的医用不锈钢表面抗菌钝化液及钝化处理工艺，该钝化工艺使得医用不锈钢材料在保持表面钝化原有耐蚀性的前提下具有很强的杀菌抑菌功能，可广泛应用于医用不锈钢材料领域

背景技术

医用不锈钢与工业结构用不锈钢相比，由于其使用环境较为苛刻，要求其在人体内保持优良的耐腐蚀性，避免晶间腐蚀、应力腐蚀等局部腐蚀现象发生，防止造成植入器件失效断裂，保证植入器械的安全性，因此对其材料的耐蚀性有着严格要求，常用牌号有316L和317L不锈钢。

医用不锈钢由于其使用环境，要求具有一定的强度来满足其组织支撑要求，而不锈钢在固溶状态下的强度和硬度值均偏低，因此一般均通过冷加工变形增加组织位错密度，进而提高其强度和硬度来满足实际使用要求，但是这种冷加工状态的不锈钢增加了医用不锈钢应力腐蚀的敏感性。研究认为，不锈钢的耐蚀性能主要来自其表面钝化膜中Cr的氧化物和氢氧化物的保护作用。因此现有医用不锈钢一般均需要进行表面钝化以提高其耐蚀能力。传统的钝化方法是采用硝酸、铬酸等强酸钝化，然而这种钝化方法虽然能大幅提高金属材料的耐蚀性能，但钝化液本身是对人体有害且污染环境的，且钝化后的不锈钢并不具有杀菌灭菌功能，并不能解决外科植入医疗器械使用过程存在的细菌感染问题，植入物时间越久，腐蚀程度越严重，腐蚀可能会对不锈钢力学性能和生物相容性产生强烈的影响，不仅会影响到材料或器件的使用寿命，还会由于金属溶出物引起种植体周围组织的局部坏死和炎症反应，造成发炎、过敏和致癌等全身反应，影响宿主的健康。

外科植入医疗器械引发的细菌感染已经成为医学领域内亟待解决的重要问题之一，据统计，美国骨科植入物相关感染的年发病率达到4.3％左右。根据世界卫生组织(WHO)颁布的《院内感染防治实用手册》中的有关数据，每天全世界有超过1400万人在遭受院内感染的痛苦，其中60％的细菌感染与使用的医疗器械有关。骨科等术后感染会直接造成患者伤口经久不愈，经常会导致手术失败，甚至导致慢性骨髓炎等并发症，不仅给患者带来了巨大的身心痛苦和沉重的经济负担，也会对医院和社会等造成不同程度的负面影响。

对医用不锈钢的表面钝化处理，目前，仍然没有一种能同时满足耐蚀性、环保和抗菌性能要求的表面钝化工艺。因此，拟申请新工艺的提出将在很大程度上解决现有矛盾，对社会进步和经济发展起到一定的积极作用。

发明内容

为弥补上述传统钝化方法的不足，本发明提供了一种既能保证医用不锈钢的耐蚀性能，又能够使不锈钢具有抗菌功能的表面抗菌钝化液以及钝化工艺，该钝化液对环境友好，因此形成了一种具有生物安全性的环境友好型抗菌钝化工艺，操作过程无须佩戴防毒口罩，从而解决了现有技术中的不足和缺陷，达到了绿色环保的目的。

本发明具体提供了一种具有生物安全性的医用不锈钢表面抗菌钝化液，其特征在于：所述钝化液是以柠檬酸、双氧水、乙醇、无水硫酸铜和去离子水为原料混合而成。

其中，各种原材料的配比按重量百分比计为：

优选配比为：

最优配比为：

本发明所述钝化液具有无毒、无环境污染、无致癌的化学成份等特点，利用该钝化液对不锈钢产品的表面进行钝化处理时，不用进行酸洗活化，即可形成耐腐蚀性极强的钝化膜并兼具发挥抗菌功能。

在本发明的具有生物安全性的医用不锈钢表面抗菌钝化液的成分设计部分，无水硫酸铜是钝化液中最重要的化学试剂，其在钝化液当中可以同柠檬酸试剂发生反应，柠檬酸中的三个羧基与一个铜离子形成配位键，铜离子位于中心位置，生成具有环状结构的络合物，得到柠檬酸铜Cu₃(C₆H₅O₇)₂和氢气，对形成钝化膜的医用不锈钢具有抗菌性的作用，因此本发明中无水硫酸铜的加入使得医用不锈钢的耐蚀性和抗菌性达到了平衡。

本发明所述钝化液中含有柠檬酸，由于其物理性能、化学性能、衍生物的性能优异，柠檬酸被广泛应用于食品、医疗设备、日化等行业中最重要的有机酸。对操作人员来说，柠檬酸不需要特殊的操作设备或安全装置，同时溶液系统也不会腐蚀其他设备。另外，柠檬酸能去除有害的铁和铁的氧化物，而不会去除很多的铬等其他重金属，可减少废物处理的费用。