CN107326300A - 一种耐蚀抗菌医用外科器件马氏体不锈钢及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐蚀抗菌医用外科器件马氏体不锈钢及其制备方法，该不锈钢具有如下成分及其质量百分比(％)：Al 0.6‑2.0，Cu 2.5‑3.5，Mo 3.0‑5.0，Ni 8.0‑10.0，Cr 11.5‑13.5，C≤0.03，Si≤0.5，Mn≤0.5，P≤0.03，S≤0.02，余量为Fe和不可避免的杂质；采用常规的真空感应熔炼方法，经热锻热轧，再经冷轧和合适的时效处理即可制备获得，时效硬度可达到56HRC以上；该合金材料具有较高的硬度和优良的耐磨、抗感染、耐蚀性能，可加工成各种形状的刀剪产品，应用于对抗感染和耐蚀要求较高的医疗手术器具领域、以及需要抗菌的食用器皿、厨房用具等领域。

Description

一种耐蚀抗菌医用外科器件马氏体不锈钢及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种耐蚀抗菌医用外科器件马氏体不锈钢合金材料，属钢铁合金材料技术领域。

背景技术

含铜不锈钢在时效过程中析出的ε-Cu相可以赋予材料抗菌功能，国内外很多学者已经成功研发出了一些具有抗菌性的奥氏体、铁素体和马氏体不锈钢，但目前抗菌不锈钢主要应用在医用外科器件方面，并且以马氏体不锈钢为主。因此，研究开发具有抗感染、耐腐蚀同时强度达到新型外科器件标准的马氏体不锈钢是目前要解决的一个重要问题。瑞典的Sandvik公司生产的1RK91具备较高的强度和耐蚀性，是一种优良的医用外科器件材料。1RK91已通过Vitro(细胞毒性)试验，该钢不具有任何潜在的细胞毒性，因而可以和人体组织、血液或者体液接触，达到了相关皮肤刺激和过敏试验标准的要求，但该钢不具有抗菌功能。1RK91具有优异的综合性能，目前主要在电动剃须刀网孔刀片和医用缝合针等方面应用。

虽然国内外已成功研发出了一些具有抗菌性的奥氏体、铁素体和马氏体不锈钢，但目前国内使用的医用外科器件仍然由以马氏体不锈钢为主的2Cr13或3Cr13等制造，即使有进口的由抗菌NSSAM2材料制造的医用外科器件，与马氏体不锈钢2Cr13或3Cr13等一样，仍然存在耐蚀性较差易生锈等问题。鉴于此，ASTM A959-2009及ASTM F899-2009中的S46910马氏体不锈钢材料能有效地弥补2Cr13、3Cr13或抗菌NSSAM2等不锈钢材料的不足，作为高端刀剪等抗菌器械材料，其强度、硬度、韧性和耐蚀性均达到了国际最高标准，在我国还是新产品，尤其在医疗领域的应用。但其价格太高，大大限制了它的应用范围。

因此，科研人员在该背景下，通过努力和反复试验，发明了一种耐蚀抗菌医用外科器件马氏体不锈钢合金材料，产业化后产品要求具有抗菌相等效球尺寸≥50nm，同时HRC≥52。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐蚀抗菌医用外科器件马氏体不锈钢及其制备方法，该不锈钢具有抗菌相等效球尺寸≥50nm，同时HRC≥52。。

本发明是通过如下技术方案来实现的：

一种耐蚀抗菌医用外科器件马氏体不锈钢，该不锈钢具有如下成分及其质量百分比(％)：Al 0.6-2.0，Cu 2.5-3.5，Mo 3.0-5.0，Ni 8.0-10.0，Cr 11.5-13.5，C≤0.03，Si≤0.5，Mn≤0.5，P≤0.03，S≤0.02，余量为Fe和不可避免的杂质。

其还含有Ti元素，Ti元素含量质量百分比为Ti 1.3-2.0。

该不锈钢具有如下成分及其质量百分比(％)：Al 1.1-1.5，Cu 3.0-3.5，Mo 4.0-5.0，Ni 8.5-9.5，Cr 11.5-12.5，C：0.02-0.03，Si≤0.3，Mn≤0.3，P≤0.02，S≤0.01，Ti1.3-1.7，余量为Fe和不可避免的杂质。

其制备方法包括如下步骤：

a.采用常规的真空感应熔炼方法，各成分按质量百分比进行配料,将配料后的原料进行真空感应熔炼，得到合金熔体；

b.将步骤a中制备的合金熔体浇铸成型，将浇铸得到的合金铸锭依次经热锻、热轧，再经冷轧和时效处理，最终制得耐蚀抗菌医用外科器件马氏体不锈钢棒材或板材。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

本发明耐蚀抗菌医用外科器件马氏体不锈钢具有较高的硬度、抗感染、耐蚀耐磨性能；本发明生产成本低，替代进口，与国外同类钢种相比本发明的价格降低50％以上；主要应用于医疗手术器具刀剪材料领域，以及需要抗菌的食用器皿、厨房用具等领域。

本发明的机理如下所述：

一定量Cu的加入，固溶于基体材料中，经特殊的热处理后形成ε-Cu，不仅起到固溶强化作用，还表现出了广谱的抗感染力，显著提高了该系列马氏体不锈钢的强度和杀菌能力。Al的加入可以在表面形成致密的Al₂O₃薄膜，提高材料的高温抗氧化性，Ti的加入一方面可以净化钢液，另一方面细化组织，提高材料的强度和塑性。

附图说明

图1为本发明实施例一时效处理后ε-Cu相的TEM形貌；其中(a)为ε-Cu相，(b)为(a)中A区域ε-Cu相的高分辨形貌；(c)为(a)中析出相衍射斑点。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

实施例一：一种耐蚀抗菌医用外科器件马氏体不锈钢，具有如下成分及其质量百分比(％)：

其制备方法包括如下步骤：

a.采用常规的真空感应熔炼方法，按上述成分及质量百分比进行配料,配料后进行真空感应熔炼，得到合金熔体；

b.将步骤a中制备的合金熔体浇铸成型，将浇铸得到的合金铸锭依次经热锻、热轧，再经冷轧和时效处理，最终制得耐蚀抗菌医用外科器件马氏体不锈钢棒材或板材。

经过实验测试，结果表明，本实施例制备的耐蚀抗菌医用外科器件马氏体不锈钢合金材料的时效硬度最高达到56HRC，室温拉伸抗拉强度达到2300MPa。同时，基体组织中还有纳米级的抗菌相ε-Cu相，图1为时效处理后ε-Cu相的TEM形貌。相比国外同类钢种，本实施例制备的耐蚀抗菌医用外科器件马氏体不锈钢合金材料的价格降低50％以上，可以应用于医疗手术器具刀剪材料领域，以及需要抗菌的食用器皿、厨房用具等领域。

实施例二：一种耐蚀抗菌医用外科器件马氏体不锈钢，具有如下成分及其质量百分比(％)：

其制备方法包括如下步骤：

a.采用常规的真空感应熔炼方法，按上述成分及质量百分比进行配料,配料后进行真空感应熔炼，得到合金熔体；

b.将步骤a中制备的合金熔体浇铸成型，将浇铸得到的合金铸锭依次经热锻、热轧，再经冷轧和时效处理，最终制得耐蚀抗菌医用外科器件马氏体不锈钢合金材料棒材或板材。

经过实验测试，结果表明，本实施例制备的耐蚀抗菌医用外科器件马氏体不锈钢合金材料的时效硬度最高达到58HRC，室温拉伸抗拉强度达到2400MPa。同时，基体组织中还有纳米级的抗菌相ε-Cu相。相比国外同类钢种，本实施例制备的耐蚀抗菌医用外科器件马氏体不锈钢合金材料的价格降低50％以上，可以应用于医疗手术器具刀剪材料领域，以及需要抗菌的食用器皿、厨房用具等领域。

实施例只是为了便于理解本发明的技术方案，并不构成对本发明保护范围的限制，凡是未脱离本发明技术方案的内容或依据本发明的技术实质对以上方案所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明保护范围之内。

Claims (4)

1.一种耐蚀抗菌医用外科器件马氏体不锈钢，其特征在于，该不锈钢具有如下成分及其质量百分比(％)：Al 0.6-2.0，Cu 2.5-3.5，Mo 3.0-5.0，Ni8.0-10.0，Cr 11.5-13.5，C≤0.03，Si≤0.5，Mn≤0.5，P≤0.03，S≤0.02，余量为Fe和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述耐蚀抗菌医用外科器件马氏体不锈钢，其特征在于：其还含有Ti元素，Ti元素含量质量百分比为Ti 1.3-2.0。

3.根据权利要求2所述耐蚀抗菌医用外科器件马氏体不锈钢，其特征在于：该不锈钢具有如下成分及其质量百分比(％)：Al 1.1-1.5，Cu 3.0-3.5，Mo4.0-5.0，Ni 8.5-9.5，Cr11.5-12.5，C：0.02-0.03，Si≤0.3，Mn≤0.3，P≤0.02，S≤0.01，Ti 1.3-1.7，余量为Fe和不可避免的杂质。

4.一种制备如权利要求1、2或3所述的耐蚀抗菌医用外科器件马氏体不锈钢的方法，其特征在于，所述的制备方法包括如下步骤：

a.采用常规的真空感应熔炼方法，各成分按质量百分比进行配料,将配料后的原料进行真空感应熔炼，得到合金熔体；

b.将步骤a中制备的合金熔体浇铸成型，将浇铸得到的合金铸锭依次经热锻、热轧，再经冷轧和时效处理，最终制得耐蚀抗菌医用外科器件马氏体不锈钢棒材或板材。