[发明专利]一种含铜银抗菌高熵合金、其制备方法及用途

说明书

本发明提供一种含铜银抗菌高熵合金、其制备方法及用途。本发明含铜银抗菌高熵合金的通式为Al_0.15Co_0.4Cr_0.9FeNi_xCu_yAg_z，其中0.3≤x≤0.5，0.3≤y≤0.5，0.01≤z≤0.1，x，y和z为摩尔比。其制备步骤如下：将各组分按照配比堆放后采用真空电弧熔炼，获得含铜银抗菌高熵合金。本发明含铜银抗菌高熵合金铸态下具有优异的抗菌性能，在37℃与大肠杆菌/金黄色葡萄球菌共培养24小时后会表现出高达99.63％的抗菌率，抗菌效率远超传统含铜304抗菌不锈钢，同时具有优异的抗拉强度和一定的拉伸塑性，其铸态样品室温下极限抗拉强度超过650MPa，工程应变超过10％。

技术领域

本发明涉及合金技术，尤其涉及一种含铜银抗菌高熵合金、其制备方法及用途。

背景技术

病原菌感染及并发炎症严重威胁人类的生命健康安全，具有优异理化性能和抗菌性能抗菌金属材料在医疗卫生、食品加工等领域得到了广泛的应用，大大提高了人们的生活质量。尽管有严格的消毒程序，医疗器械、食品加工设备等公共接触的金属表面依然有较高的病菌传播感染的风险。因此对细菌的粘附、生长和增殖具有较强抑制能力的抗菌金属材料越来越受到人们的重视。

合金型抗菌金属材料是目前常用的抗菌金属材料，通过与具有抗菌功效的铜、银或锌元素进行合金化，使其整个基体都分布着抗菌元素，达到合金内部和表面同样具有抗菌效力的结果，高效且持久。现有的合金型抗菌金属材料主要以不锈钢、钛合金等为基体，通过合金化加入抗菌元素铜或银，再经过复杂的热处理工艺使基体中形成均匀分布的富铜或富银析出相，当含铜或含银抗菌合金与环境介质接触时，表面溶出的铜离子或银离子将迅速起到灭菌作用，使合金获得优异的抗菌性能。然而，现有的合金型抗菌金属材料制备工艺复杂，且抗菌性能会受到热处理工艺的影响。此外，铜、银等抗菌元素在多数合金中的固溶度较低，形成的析出相会影响合金原本的理化性能，降低材料的使用寿命，无法满足新型抗菌金属材料的使用要求。此外，目前少有抗菌金属材料同时采用铜和银进行双抗菌元素的合金化，更加高效稳定的合金型抗菌金属材料亟待设计开发。

发明内容

本发明的目的在于，针对传统含铜银抗菌合金理化性能容易受含铜或含银析出相的影响，且需通过复杂的热处理工艺获得抗菌功效的问题，提出一种含铜银抗菌高熵合金，该合金同时含有铜、银两种抗菌元素，该合金铸态下抗菌性能远超传统含铜304抗菌不锈钢，同时具有良好的室温拉伸力学性能。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种含铜银抗菌高熵合金，其通式为Al_0.15Co_0.4Cr_0.9FeNi_xCu_yAg_z，其中0.3≤x≤0.5，0.3≤y≤0.5，0.01≤z≤0.1，x，y和z为摩尔比。

进一步地，所述通式Al_0.15Co_0.4Cr_0.9FeNi_xCu_yAg_z中，0.35≤x≤0.45，0.3≤y≤0.45，0.01≤z≤0.07。

本发明的另一个目的还公开了一种所述含铜银抗菌高熵合金的制备方法，包括以下步骤：将Al、Co、Cr、Fe、Ni、Cu和Ag按照配比堆放后采用真空电弧熔炼，获得含铜抗菌高熵合金。

进一步地，将Al、Co、Cr、Fe、Ni、Cu和Ag按照配比堆放时，所述Al、Cu和Ag放在最下面，所述Co、Cr、Fe和Ni放在最上面。

进一步地，在真空电弧熔炼过程中，抽真空至3×10^-3Pa–5×10^-3Pa，然后反冲氩气至0.03MPa–0.05MPa，能很好的保护所熔炼的合金不发生氧化。