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提高不锈钢抗菌性能有强招!

17-4PH不锈钢是一种马氏体沉淀硬化型不锈钢,具有良好的力学性能和耐腐蚀性能,广泛用于制作外科手术刀、手术剪、手术镊、肠钳、刮匙等器械。这类不锈钢由于基体中的铜析出相(ε-Cu)而具有抗菌性能,是一种新型生物功能材料。但是常规热处理后17-4PH不锈钢尽管析出一定数量的富Cu相,但是因体积分数较小而难以释放出杀菌所需的铜离子浓度;而常用的高温长时间时效处理虽然能满足抗菌性能的需要,但是高温时效易使析出相过快长大而导致其钉扎位错的作用减弱,同时,在基体中还容易形成一定数量的逆转变奥氏体,导致强度的降低,降低了马氏体不锈钢高强度高硬度的实际使用价值。

最近,辽宁科技大学王帅等人研究了热处理工艺对17-4PH不锈钢抗菌性能的影响,提出了提高17-4PH 不锈钢抗菌性能的有效措施。他们将17-4PH不锈钢在1040℃固溶处理后再在不同温度下进行不同的时效处理,研究大肠杆菌的杀菌率随时效条件的变化。

研究表明,在时效时间4 h条件下,随着时效处理温度的升高, 17-4PH 不锈钢对大肠杆菌的杀菌率逐渐增加。时效温度为600℃时,杀菌率达到最大,此后温度继续升高,抗菌性能保持不变。同样,随着时效时间的延长,不锈钢对大肠杆菌的杀菌率也随之提高,482℃时效6 h以及552℃时效4 h以上的杀菌率均超过90%,表现出优异的抗菌性能。研究证明,ε-Cu 相的析出量和形态对不锈钢抗菌性能具有重要影响,析出相的体积分数越大抗菌性能越好,且尺寸较大的长棒状ε-Cu相比尺寸较小的短棒状或者球状ε-Cu相的抗菌性能更为优异。随着时效程度的加深,钢中距离较近的析出相逐渐合并,析出相不断长大粗化,体积变大,抗菌性能随之增强。但是,提高时效温度或增加时效时间,虽然使17-4PH不锈钢的杀菌率增加,但是都会降低其硬度,尤其是提高时效温度会明显降低硬度。

实验发现,样品在固溶处理后接着进行液氮温度下的冷处理,可以有效提高17-4PH不锈钢其抗菌性能,在温度较低和时效时间较短时的效果尤为明显。这是因为冷处理后马氏体相变不锈钢中的位错密度明显增加,过饱和空位和位错促进了Cu元素的扩散,在位错应力场的作用下Cu原子趋于聚集在位错处,因此促进了富Cu相的析出,从而有效地提高17-4PH不锈钢的抗菌性能。另一方面,冷处理后晶格发生畸变,畸变后的马氏体组织更加细小,从而使强度提高。

综合起来看,17-4PH不锈钢经过液氮处理+482℃时效处理4 h后硬度最高,但抗菌性能不够理想;而在552℃及以上温度进行时效处理时尽管具有较佳的抗菌性能,但硬度较低;液氮冷处理+482℃时效处理6 h后不仅具有优异的抗菌性能,且保持着较高的硬度。由此可以确定,17-4PH不锈钢的最佳抗菌热处理工艺为1040℃固溶处理/0.5 h +液氮冷处理/0.5 h + 482℃时效处理/6 h。

上海逸翔金属材料有限公司是一家经营不锈钢材料的经销商和制作商,与江苏几家有专业资质的厂家相结合,加工和生产不锈钢、不锈铁、合金钢等特殊材料产品;本公司与各大钢厂和库存商建立了良好的合作关系,目前已成为国内石油、化工、装饰工程、环保防汛、液压罐,液体罐,疫苗罐,发酵罐等机械加工制作行业的优质定点供应商;经过多年的积累和充实,目前在上海仓库备有价值数百万元的不锈钢材料的现货库存。

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