[发明专利]一种具有双峰析出的430铁素体抗菌不锈钢及制备方法

说明书

本发明公开了属于医用材料制备技术领域的一种具有双峰析出的430铁素体抗菌不锈钢及制备方法；其成分范围：C 0.005%～0.01%；Si≤0.75%；Mn≤1.0%；P≤0.04%；S≤0.03%；Cr 16～18%；Ni≤0.6%；Cu 2.0～4.0%；其余为Fe和杂质。该抗菌不锈钢经过冶炼、连铸、热轧、冷轧、固溶退火、抗菌退火、时效退火的制备工艺；在制备中添加一定含量的铜，再通过抗菌退火热处理，得到微米级的铜析出，并释放一定量的铜离子，从而赋予不锈钢抗菌性能，对大肠杆菌的灭杀率高达99%；和时效度低温退火，获得强化效果的析出相及析出纳米尺寸的富铜相，提高材料的强度。

技术领域

本发明属于医用材料制备技术领域。特别涉及一种具有双峰析出的430铁素体抗菌不锈钢及制备方法。

背景技术

针对日益肆虐和耐药性增强的大肠杆菌，国内外科学家广泛开展了抗菌不锈钢的研究，通过在现有不锈钢材料中加入适量的抗菌金属元素，如铜（Cu）、银（Ag）等，使不锈钢整体产生强烈、广谱和持久的抗菌功能，表1为含铜抗菌不锈钢的抗菌效果。抗菌不锈钢兼具结构材料和抗菌功能材料的双重特点，既可作为结构材料和装饰美化材料使用，同时也具有抑菌灭菌的自清洁功能，极大地拓宽了抗菌材料的应用领域。现在应用最广泛的是在不锈钢中添加Cu元素。目前已有多种产品问世，包括抗菌不锈钢水槽、抗菌不锈钢空调托盘、抗菌不锈钢餐具、抗菌不锈钢洗衣机滚筒、抗菌不锈钢手术器械、抗菌不锈钢骨科植入物产品等。

表1 含铜抗菌不锈钢对几种微生物抗菌试验结果

抗菌不锈钢的抗菌性和安全性已经得到了确认。人体对Cu 的摄入量需求为每天2~6mg，摄入不足会影响血红蛋白的合成，导致贫血或发育迟缓，摄入过多时Cu 会沉积于中枢神经和各脏器，可能引起各种疾病。由于抗菌不锈钢在水中的溶出浓度远远低于人体需要摄入Cu 离子量的下限，因此不会因抗菌不锈钢的使用引起Cu 的过量摄入。此外，Cu²⁺在杀灭大肠杆菌的同时并不影响有益菌的生长，而且细菌细胞膜也不被破坏。经国家药品和生物制品检验所检测后表明，抗菌不锈钢完全符合国家对医药材料的毒性与人体安全性标准，部分检验结果列于表2中。

表2 抗菌不锈钢材料的安全性检验

在当前我国钢铁产能严重过剩，同质化竞争激烈的背景下，高品质特殊不锈钢功能化要求越来越高。铜元素不仅可以赋予不锈钢抗菌功能而且还是常用的析出强化元素。但是在以往的报道中含铜材料只开发了抗菌功能或者析出强化，本发明通过调控热处理工艺，在抗菌退火之后再次进行低温时效退火，获得双峰析出的富铜相，既赋予了材料抗菌功能，又提高了材料的强度。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有双峰析出的430铁素体抗菌不锈钢及制备方法，其特征在于，所述具有双峰析出的430铁素体抗菌不锈钢的化学成分按照重量百分比为： C0.005%～0.01%； Si ≤0.75%； Mn ≤1.0%；P ≤0.04%；S ≤0.03%； Cr 16～18%； Ni ≤0.6%；Cu 2.0～4.0%；其余为Fe和杂质。

所述具有双峰析出的430铁素体抗菌不锈钢的制备方法，其特征在于，工艺步骤如下：

（1）冶炼：将炼钢原料加入真空感应炉或电弧炉内熔炼并达到上述目标成分；

（2）连铸：将炼好的钢水通过连铸浇成板坯；因为铜元素具有向钢材表面扩散的特性，所以冷却速度要求尽量快，避免铜元素向板坯表面偏聚；

（3）热轧：将厚板在1250℃保温一定时间之后热轧，开轧温度为1100℃，终轧温度为900℃；因为在高温时铜元素会自发向材料表面偏聚，形成富铜区，如果温度高于铜元素的熔点，富铜区会变成液态，热加工时会产生裂纹，因此，热轧开轧温度要低于1100℃；

（4）冷轧：将热轧板进行去应力退火并酸洗之后进行冷轧；

（5）固溶及再结晶退火：将冷轧板在970℃保温一定时间，使冷轧组织完成再结晶过程并且使铜元素固溶均匀；