太钢研发成功系列抗菌不锈钢

太钢集团公司在大力发展不锈钢生产的同时，为提升不锈钢的技术含量，适应市场对抗菌材料的需要，组织力量研制出系列抗菌不锈钢。这些研发的抗菌不锈钢与同类普通不锈钢相比，其综合力学性能、腐蚀性能及加工性能毫不逊色，但具有特殊的抗菌作用，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、铜绿假单细胞菌及白念珠菌的抗菌率均大于99％。这项工作填补了国内抗菌不锈钢材料的空白。抗菌不锈钢的抗菌作用来自于能抗菌的金属离子，如银、铜离子等。因此抗菌不锈钢是在同类不锈钢成分的基础上，添加了适量的铜、银等合金成分。     

沉积扩散法制备不锈钢抗菌渗铜层的研究

采用沉积扩散法在0Cr18Ni9奥氏体不锈钢和2Cr13马氏体不锈钢表面制备抗菌渗铜层,讨论了不同的扩散工艺参数对这两种不锈钢抗菌渗铜层抗菌性能和抗菌持久性的影响。用小角度X射线衍射(GXRD)分析了渗铜层的相组成。研究结果表明,用沉积扩散法在不锈钢表层制备含ε-Cu相的抗菌渗铜层,其对大肠杆菌和黄色葡萄球菌具有良好的抗菌性能。     

马氏体抗菌不锈钢的微观组织及其抗菌性能

含Cu马氏体抗菌不锈钢经特殊的抗菌热处理析出ε-Cu相,采用覆膜法研究其抗菌性能.实验结果表明:马氏体抗菌不锈钢对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌易于杀灭;鼠伤寒杆菌需要一定时间杀灭;白色念株菌需要较长时间杀灭.这与细菌的细胞壁组织结构、细胞壁厚度和其属性有关.抗菌不锈钢对细胞壁较薄、肽聚糖含量较低、组织疏松、金属离子易穿透细胞壁的细菌易于杀灭;反之,细菌不易于杀灭.随着抗菌作用时间的延长,铜离子浓度的提高,抗菌不锈钢的杀菌效力显著提高.马氏体抗菌不锈钢经表面打磨或磨损仍然具有相同的抗菌性能.     

金属离子型抗菌不锈钢组织及其抗菌性能的研究

分析了高铜马氏体不锈钢和加银奥氏体不锈钢的组织及抗菌性能。通过HREM分析显示,高铜马氏体不锈钢经抗菌热处理后(600℃时效0.5 h),基体弥散分布着大量小于40 nm的球状-εCu相,与基体存在共格关系。随时效时间增长,-εCu相逐渐脱溶成为独立的富铜相。SEM分析显示加Ag奥氏体不锈钢固溶后富Ag质点分布在晶界。等离子质谱法显示表面涂覆液膜24 h后Cu2 、Ag 抗菌离子析出浓度分别达到75×10-4%和0.15×10-4%,这是高铜和加银不锈钢具有100%抗菌率的原因。     

银、铜复合添加对2205双相不锈钢耐硫酸盐还原菌腐蚀行为的影响

目的 通过添加铜、银元素赋予2205双相不锈钢协同抗菌效果,以提高材料的抗菌性能和耐微生物腐蚀能力。方法 采用金相显微镜（OM）和扫描电镜（SEM）研究铜、银添加对材料显微组织变化和两相比例的影响,使用能谱（EDS）分析元素分布。采用电化学测试,包括动电位极化曲线（PD）、开路电位（OCP）、线性极化电阻（LPR）和交流阻抗谱（EIS）,表征添加铜、银后材料耐蚀性能的改变和在硫酸盐还原菌（SRB）体系中耐微生物腐蚀的能力。采用莫特肖特基测试（MS）表征表面钝化膜缺陷密度的变化。使用扫描电镜观察浸泡试样表面生物被膜和腐蚀产物,并采用EDS分析腐蚀产物主要成分。通过共聚焦显微镜（CLSM）观察活死染色后表面生物被膜内细菌的生长情况,分析含铜、银材料的协同抗菌性能。结果 添加铜元素会使2205双相不锈钢中奥氏体含量增多,银元素主要以银富集相分布于基体材料中。电化学测试显示,2205试样的腐蚀电流密度和维钝电流密度分别为10.30 mA/cm2和1.19 μA/cm2,而2205-Cu和2205-Cu-Ag的自腐蚀电流密度分别为13.73 mA/cm2和28.85 mA/cm2,维钝电流密度分别为1.54 μA/cm2和2.31 μA/cm2,添加铜和银元素都会导致自腐蚀电流密度和维钝电流密度上升。此外,铜银元素会使钝化膜掺杂浓度上升,2205试样的钝化膜掺杂浓度为2.81×1020 cm-3,而2205-Cu和2205-Cu-Ag钝化膜掺杂浓度分别为4.46×1020 cm-3和4.97×1020 cm-3。由于协同抗菌效应,在硫酸盐还原菌参与腐蚀的体系中,2205-Cu-Ag试样的耐蚀性能远好于2205-Cu和2205试样,在第14天时,2205、2205-Cu和2205-Cu-Ag的极化电阻值分别为37.27、41.51、72.90 kΩ?cm2。通过活死染色和扫描电镜图片可看出,2205-Cu-Ag表面的腐蚀产物较少,生物被膜稀疏且死亡细菌多于2205和2205-Cu试样。结论 铜、银的添加会改变2205双相不锈钢的两相比例,降低耐蚀性,并使钝化膜致密性降低。但同时含铜、银的材料具有明显的协同抗菌效果,能够有效抑制金属表面生物被膜的附着,显著提升了材料耐硫酸盐还原菌导致的微生物腐蚀性能。     

AISI304不锈钢渗铜后的微观组织及抗菌性能

以CuO＋NH4Cl为渗剂对AISI 304不锈钢表面进行化学渗铜处理,获得了具有优良抗菌性能的渗铜层。用扫描电镜及小掠射X射线衍射仪分析了渗层深度、微观组织及相组成。试验结果表明,当渗铜处理温度大于900℃后,渗铜层深度及渗层中富铜相Cu9.9Fe0.1及Cu3.8Ni的生成量快速增加。渗层中富铜相生成量越多,不锈钢的抗菌效果越佳,尤其是金黄色葡萄球菌。AISI304不锈钢经950℃保温4h渗铜处理后得到了较深的渗铜层,铜以富铜相形式均匀分布于渗层,具有优良的抗大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的效果。     

含Ag抗菌双相不锈钢组织及抗菌性能研究

分别添加纯Ag和Cu-Ag合金颗粒制备了含Ag抗菌双相不锈钢并进行了不同温度固溶处理.借助ESEM,XRD和TEM观察并分析组织中含Ag相显微结构及分布.采用覆膜法测试了材料广谱抗菌性能,并与CD4MCu不锈钢及含Cu抗菌双相不锈钢的抗菌效果进行了对比.结果表明,经1050和1150℃固溶处理,添加纯Ag制备的材料基体上都分布着8μm左右的含Ag相颗粒,提高固溶温度并不能使其在基体中的固溶性得到改善.1150℃固溶后,不锈钢组织中还分布着直径约为45 nm的含Ag相颗粒.添加Cu-Ag合金制备的不锈钢经1050和1150℃固溶处理,温度升高能增强含Ag相在基体中的溶解程度,且添加的合金颗粒越小,含Ag相越易固溶.添加150~300μm Cu-Ag合金制备的不锈钢经1150℃固溶处理,含Ag相在g相上几乎完全固溶,而在a相上呈弥散态分布,且其平均粒径直径约18 nm.抗菌性能检测表明,添加不同粒度CuAg合金制备的2种不锈钢都具有优异的抗菌性能,添加纯Ag颗粒制备的不锈钢抗菌性能良好,CD4MCu不具备抗菌能力.     

Analysis on Internal Oxidation Technology of Al in Cu—Al Pre--Alloyed Powders

通过在铁素体和奥氏体不锈钢中添加适量Cu，经过特殊的抗菌处理，使不锈钢具有了优良的抗菌特性．探索了含Cu不锈钢经过抗菌处理后抗菌析出相的分布和形貌，抗菌检测结果表明，含有一定量Cu的铁素体和奥氏体不锈钢显示出了很强的广谱抗菌性能．在生物电镜下观察到抗菌钢表面细菌形态的改变与组织液溢出现象．     

渗铜法制备抗菌不锈钢工艺及组织性能的研究

采用膏剂渗铜法制备18-8型抗菌不锈钢,研究了膏剂配方、渗铜工艺对18-8型不锈钢组织和性能的影响。结果表明,不锈钢采用60%CuO＋7%Na3AlF3＋33%Al2O3或75%CuO＋7%Na3AlF3＋18%Al2O3膏剂,900℃×8h加热后缓冷的表层组织为典型的岛状组织,Cu主要分布于岛状组织的边缘;渗铜层硬度略大于心部,并且具有优良的抗菌性能,杀菌率可达99.99%。     

铜离子注入不锈钢中的剂量与抗菌性

Cu离子由MEVVA离子注入机引出注入 0Cr18Ni9不锈钢 ,采用 6 0～ 10 0keV的能量、(0 2～ 2 0 )× 10 1 7cm- 2 剂量。计算了不同能量下Cu离子的饱和注入量、Cu注入不锈钢中浓度分布和注入层表面的Cu离子浓度。分析了注入能量、注入剂量与抗菌性能的关系 ,注入后表面的Cu离子浓度与抗菌性能的关系。计算表明 ,在不同注入能量下 ,饱和注入量是不同的。当注入量接近饱和注入量时 ,试样具有最佳的抗菌性能 ,抗菌效果与注入层表面的铜含量密切相关。     

抗菌不锈钢材料的开发

文章综述了抗菌不锈钢材料的开发现状。包括加铜和加银的搞菌不锈钢，表面涂层抗菌不锈钢以及抗菌复合不锈钢板。另外还探讨了各类抗菌不锈钢的特点和抗菌作用原理。     

含铜马氏体抗菌不锈钢的研究

在马氏体不锈钢中添加适量铜,经过固溶和时效处理,在不锈钢中弥散析出ε-Cu相,可赋予不锈钢优良的抗菌性能.用透射电镜观察了析出相的形貌分布,还用电子能谱分析了析出相的组成.抗菌检测结果表明,含铜马氏体不锈钢对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有高效杀灭作用,而仅经过固溶处理的不锈钢则没有杀菌作用.耐蚀性测试结果表明,含铜不锈钢的耐点蚀性能下降,其原因在于钝化膜与ε-Cu相之间存在腐蚀电位而发生电偶腐蚀.     

渗铜法制备抗菌不锈钢渗层工艺的研究

使用自制的渗铜剂在奥氏体不锈钢 0Cr18Ni9表面获得≥ 5 0 μm深度的抗菌层。研究了渗铜工艺对渗层的影响 ,获得了最佳热处理工艺为 90 0℃× 8h缓慢冷却。研究表明获得的渗层具有良好的抗菌性能。     

不同周期渗银后表面型抗菌不锈钢的组织及性能

选用银作为抗菌元素,使用双辉离子渗金属技术及活性屏渗氮碳的复合技术,进行不锈钢表面改性,以期获得长效抗菌表面型不锈钢。文中重点研究了复合工艺中的渗银处理周期对材料组织及性能的影响。试验使用扫描电镜获得样品形貌;能谱检测元素含量;使用压痕及划痕试验定性测量膜层结合力;进行摩擦磨损试验并计算磨损率;进行腐蚀试验评价耐腐蚀性能。渗银及氮碳共渗复合处理的结果发现,一周期试样的膜层结合力优于两周期试样;两种工艺下的试样在进行划痕试验,膜层足以对抗50 N载荷,不致磨穿;一周期及两周期试样的磨损率较未处理不锈钢试样均有所降低;一周期试样的耐腐蚀性能明显优于两周期的。     

表面抗菌不锈钢的研究进展

抗菌不锈钢是一种新型的抗菌材料,拥有抗菌性强、耐高温塑性好、自身无菌等良好的特性,在医疗、食品、公共卫生等领域有很好的应用前景.在实际应用中,抗菌不锈钢主要应用其表面的抗菌性能,因此,表面抗菌不锈钢较之其他产品有更高的研究价值.综述了表面抗菌不锈钢的研究进展,主要包括表面涂层型抗菌不锈钢和表面改性型抗菌不锈钢的制备工艺,以及不同类产品的抗菌能力.结果表明,目前表面抗菌不锈钢在制备及使用过程中所面临的问题主要是对生产设备和技术要求高,产品耐磨性差,当前的技术难以达到大量制备表面抗菌不锈钢的要求.结合电沉积法的特点及扩散特性,以及利用电沉积扩散法在制备抗菌不锈钢方面的应用情况,指出利用电沉积扩散法在不锈钢基体表面制备抗菌镀层将是未来制备表面抗菌不锈钢的主要发展方向.     

银离子注入马氏体不锈钢表面改性研究

利用MEVVA源强流离子注入机将银离子注入到马氏体不锈钢表面,注入能量和注入剂量分别为100keV和(0.1~8)×1017ions/cm2。选用革兰氏阳性金黄色葡萄球菌和革兰氏阴性大肠杆菌研究了银离子注入不锈钢的抗菌性能,电化学法测定了其耐蚀性能,AES分析了不锈钢注入层中主要元素的浓度分布,讨论了注入剂量与不锈钢抗菌性能及耐蚀性能的关系。研究表明:随银离子注入剂量的增加,银在注入层中的峰值浓度变化不大,但分布深度增加,马氏体不锈钢抗菌性能显著提高。在100keV注入能量、8×1017ions/cm2注入剂量条件下,银离子注入马氏体不锈钢后可以使其具有最佳的抗菌性能,但耐蚀性能略有下降。     

Ag离子注入不锈钢分布状态与抗菌性能研究

抗菌性能的发挥取决与材料表面抗菌相的分布,采用MEVVA源高能离子注入机对A304不锈钢进行不同剂量Ag的注入,利用SEM、EDX对材料表面形貌和成分进行分析和通过后期的热处理和抗菌实验发现:样品对大肠杆菌、金霉球菌的抗菌效果达到96.6%和97.1%;过饱和注入的Ag出现Ag的团聚现象,不利于抗菌效果的发挥;非饱和往复注入通过热处理后出现含Ag弥散相。Ag的充分析出是材料发挥抗菌性能的所在,而饱和注入的不锈钢则出现大量银的团聚现象。     

渗铜法制备抗菌不锈钢的抗菌性和耐蚀性

利用75%Cu 7%Na3AlF3 18%Al2O3膏剂,在900℃对18-8型奥氏体不锈钢进行8h渗铜后缓冷制备渗铜抗菌不锈钢。采用电子探针和X射线衍射仪分析其渗层组织;涂抹印迹法测定其抗菌性能;采用浸泡法和盐雾试验检验其耐蚀性能。结果表明渗铜不锈钢24 h后对大肠杆菌的杀灭率可达99.99%,抗蚀性较原始试样有略微下降,但下降程度很小,仍具有较好的耐蚀性。     

MIM生产的加铜抗菌不锈钢

含铜不锈钢的加工性和耐蚀性都很优良 ,是常用的一类不锈钢 ,特别是由于Ｃｕ离子由钢中溶出而赋予了钢以抗菌性功能 ,近年来受到广泛关注。如果增加Ｃｕ的添加量 ,由于Ｃｕ离子溶出量增大而可望进一步提高这类不锈钢的抗菌功能性 ,但往往引起强度的降低。另一方面 ,这种不锈钢目前主要是采用熔炼铸造法生产 ,尚未见到有关利用金属粉末注射成型 (ＭＩＭ )法生产的技术报道。因此 ,日本的大阪府立工业专科学校试验研究了采用ＭＩＭ法制造的加铜抗菌不锈钢的组织和性能。研究用的原料采用水雾化 18- 8型奥氏体不锈钢粉末 (平均粒径 8 0 5 μｍ)…     

含铜抗菌不锈钢的抗菌特性研究

研究了铁素体和奥氏体含铜抗菌不锈钢的抗菌特性及相关机制.实验结果表明,含铜抗菌不锈钢具有优良的广谱杀菌作用,对本文选择的大部分革兰氏阴性菌(G-)和革兰氏阳性菌(G )的杀灭率均在99.0%以上.通过铁素体抗菌不锈钢对大肠杆菌作用不同时间的研究证明,抗菌不锈钢的杀菌率和其与细菌作用时间有关,铁素体抗菌不锈钢与大肠杆菌作用150 min左右时间后的杀菌率才会达到99.9%的最大值.原子力显微镜的观察表明,抗菌不锈钢对大肠杆菌的杀灭表现为菌体内大量物质流失,细菌出现干瘪现象.电化学实验结果表明,抗菌不锈钢与大肠杆菌作用后,会由于其表面抗菌相中铜离子溶出的加快,而表现为其耐点蚀电位的下降.