CN105921755A - 一种高氮无镍抗菌不锈钢表壳及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种高氮无镍抗菌不锈钢表壳及其制备方法，本发明利用Ag与高N组合，既能发挥Ag的抗菌效果，又能提高表壳的硬度、耐磨性，具有巨大的市场价值。本发明的表壳，由于除去了表壳中的镍元素，充分贯彻欧盟ROSH环保认证的要求，使因镍过敏造成的伤害降为0；且提高了表壳的安全性能，也为中国制造的表壳打进、占领国际市场做了一个很好的铺垫。另外，本发明的高氮无镍抗菌不锈钢表壳提高不锈钢表壳的力学性能，可保持不锈钢具有良好的韧性和塑性，可进一步提高不锈钢强度、屈服强度可超过2Gpa，并提高不锈钢表壳的耐磨性能。

Description

一种高氮无镍抗菌不锈钢表壳及其制备方法
技术领域
本发明涉及表壳领域，尤其涉及一种高氮无镍抗菌不锈钢表壳及其制备方法。
背景技术
近年来，镍价格走高，奥氏体不锈钢的价格不断提高，降低成本成为企业生存、发展的一种途径。镍离子是一种潜在的致敏因子，在生物体植入物附近可诱发毒性效应，发生细胞破坏和发炎反应，对生物体有致畸、致癌的危害，调查表明：有10%-20%的妇女和2%的男士受镍离子影响。故采用以氮代镍，开发高性能无镍不锈钢是手表行业发展的趋势。
现有表壳材料一般选用304L、316L不锈钢材质，但由于其硬度、耐腐蚀、耐磨性能较差，卖出一段时间后，经常收到用户的投诉。目前市场上有抗菌效果的表壳几乎没有，出现了市场空白。其根本原因就是银合金的硬度较低，容易磨损。
目前市场上不锈钢表壳的生产过程一般为设计模具---采购钢板料----开料----精切、冲孔---反复挤压、清洗、氮化-----获得表壳的坯料----后续的CNC加工-----打磨----抛光/拉丝/电镀----检验----制成成品，但该过程繁琐，生产周期长，成本高。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高氮无镍抗菌不锈钢表壳及其制备方法，旨在解决现有表壳含镍、硬度较低及容易磨损的问题。
本发明的技术方案如下：
一种高氮无镍抗菌不锈钢表壳的制备方法，其中，包括步骤：
A、将含有Ag的原料按照一定的配比称重，然后混合均匀，混合后置于球磨机中在流动氮气下进行高能球磨46~50h，得到高氮不锈钢粉末；
B、将制好的高氮不锈钢粉末和配制好的粘接剂装入双辊炼塑机于135~155℃进行混炼45~60min，得到均匀喂料；
C、将均匀喂料在注塑机上进行注射成型，得到注射表壳；其中，注射温度为150~160℃，注射压力为85~110MPa；
D、将注射表壳依次经过有机溶剂脱脂和流动N2脱脂后，在750~850℃进行烧结，得到脱脂表壳坯体；
E、将脱脂表壳坯体放入真空管式烧结炉中，然后将真空管式烧结炉的温度升至1100~1200℃后保温40~50min，再将真空管式烧结炉的温度升至1280~1360℃后，充入流动N2至0.1~0.3MPa，烧结100~150min后，随炉冷却；
F、将步骤E后表壳在1000~1400℃下固溶处理，然后水淬冷却，得到成品。
所述的高氮无镍抗菌不锈钢表壳的制备方法，其中，步骤A中，球磨时具体包括步骤：将混合后的混合料与球磨时的磨球一起置于球磨机的球磨罐中，密封好后抽真空25~35min，然后打开球磨罐上连接进气管的阀门充入氮气至0.1MPa以上，氮气的流量为1.3~1.7L/min，然后在流动氮气下进行高能球磨46~50h，得到高氮不锈钢粉末。
所述的高氮无镍抗菌不锈钢表壳的制备方法，其中，步骤A中，按质量百分比计，含有Ag的原料的成分配比为：Cr 17.62%、Mn 12.70%、Mo 2.41%、Si 0.64%、Ag 1.44%、C 0.0072%、S 0.0016%、O 0.048%、Fe 65.1332%。
所述的高氮无镍抗菌不锈钢表壳的制备方法，其中，球磨机为搅拌式高能球磨机，球磨机的容积为8L，磨球为φ7mm的淬火钢球。
所述的高氮无镍抗菌不锈钢表壳的制备方法，其中，球磨时球磨机转速为380~420r/min，球料比为（8~12）:1。
所述的高氮无镍抗菌不锈钢表壳的制备方法，其中，高氮不锈钢粉末的粒径分布为2~30μm。
所述的高氮无镍抗菌不锈钢表壳的制备方法，其中，步骤B中，按质量百分比计，粘接剂由以下组分组成：石蜡67%、高密度聚乙烯30%和硬脂酸3%。
所述的高氮无镍抗菌不锈钢表壳的制备方法，其中，步骤D中，有机溶剂为三氯乙烯。
所述的高氮无镍抗菌不锈钢表壳的制备方法，其中，步骤E中，将真空管式烧结炉的温度从室温开始以20℃/min的速度升至1100~1200℃，再将真空管式烧结炉的温度以5℃/min的速度升至1280~1360℃。
一种高氮无镍抗菌不锈钢表壳，其中，采用如上任一所述的高氮无镍抗菌不锈钢表壳的制备方法制备而成。
有益效果：本发明利用Ag与高N组合，既能发挥Ag的抗菌效果，又能提高表壳的硬度、耐磨性，具有巨大的市场价值。而采用粉末冶金注射成型的方法不但能够降低成本、提高产品的质量，而且大大缩短了生产周期。
具体实施方式
本发明提供一种高氮无镍抗菌不锈钢表壳及其制备方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种高氮无镍抗菌不锈钢表壳的制备方法，其中，包括步骤：
A、将含有Ag的原料按照一定的配比称重，然后混合均匀，混合后置于球磨机中在流动氮气下进行高能球磨46~50h，得到高氮不锈钢粉末；
所述步骤A具体为，选用原料粒度为50~56μm（如，53μm）的铬粉、钼粉、锰粉、铁粉和银粉等，按照一定的配比称重，然后混合均匀。具体地，按质量百分比计，含有Ag的原料的成分配比为：Cr 17.62%、Mn 12.70%、Mo 2.41%、Si 0.64%、Ag 1.44%、C 0.0072%、S 0.0016%、O 0.048%、Fe 65.1332%。球磨过程中为了减少氧的有害影响，开始时将混合后的混合料与球磨时的磨球一起置于球磨机的球磨罐中，密封好后抽真空25~35min（如，30min），然后打开球磨罐上连接进气管的阀门充入高纯氮气至0.1MPa以上，氮气的流量为1.3~1.7L/min（如，1.5L/min），然后在流动氮气下进行高能球磨46~50h（如，48h），球磨时球磨机转速为380~420r/min（如，400r/min），球料比为（8~12）:1（如，10:1），得到粒径分布为2~30μm的高氮不锈钢粉末。优选地，球磨机为搅拌式高能球磨机，球磨机的容积为8L，磨球为φ7mm的淬火钢球。
本发明上述铬粉、钼粉、锰粉等原料，可以提高不锈钢中氮原子的固溶度和钢的耐蚀性，而锰作为奥氏体稳定化元素，不仅提高氮的固溶度，还能够和氮一起来取代传统钢中的镍，以获得稳定的奥氏体组织。另外，本发明在高氮无镍不锈钢好的力学性能、耐磨性、耐蚀性高的基础上添加Ag元素，使表壳在具有高强度的基础之上，拥有了抗菌效果。
B、将制好的高氮不锈钢粉末和配制好的粘接剂装入双辊炼塑机于135~155℃进行混炼45~60min，得到均匀喂料；
所述步骤B中，采用流动性较好的石蜡基多聚合物组元的粘接剂，其主要成分为3种热塑性树脂：石蜡（PW）、高密度聚乙烯（HDPE）、以及硬脂酸（SA）。优选地，按质量百分比计，粘接剂由以下组分组成：石蜡67%、高密度聚乙烯30%和硬脂酸3%。
本发明所述双辊炼塑机为X(S)K-160型双辊炼塑机，混炼目的在于确保浆料混合均匀。混炼时，装载量为65%，以进一步确保浆料混合均匀。
C、将均匀喂料在注塑机上进行注射成型，得到注射表壳；其中，注射温度为150~160℃，注射压力为85~110MPa；
所述步骤C具体为，将均匀喂料在PL-860型注塑机上进行注射成型，注射温度为150~160℃，注射压力为85~110MPa，得到表面光滑、没有宏观缺陷的注射表壳。
D、将注射表壳依次经过有机溶剂脱脂和流动N2脱脂后，在750~850℃进行烧结，得到脱脂表壳坯体；
所述步骤D具体为，将注射表壳经过三氯乙烯有机溶剂脱脂和流动高纯度N2热脱脂两步脱脂后，在750~850℃（如，800℃）进行烧结后，得到一定强度的无缺陷脱脂表壳坯体；
E、将脱脂表壳坯体放入真空管式烧结炉中，然后将真空管式烧结炉的温度升至1100~1200℃后保温40~50min，再将真空管式烧结炉的温度升至1280~1360℃后，充入流动N2至0.1~0.3MPa，烧结100~150min后，随炉冷却；
所述步骤E具体为，将脱脂表壳坯体放入GSL-1600X型真空管式烧结炉中，然后将真空管式烧结炉的温度从室温开始以20℃/min的速度升至1100~1200℃（如，1200℃）后保温40~50min（如，45min），再将真空管式烧结炉的温度以5℃/min的速度升至1280~1360℃后，充入高纯度流动N2至0.1~0.3MPa（如，0.2MPa），烧结100~150min后，随炉冷却。
F、将步骤E后表壳在1000~1400℃（如，1200℃）下固溶处理，然后水淬冷却，得到成品。
本发明还提供一种高氮无镍抗菌不锈钢表壳，其中，采用如上任一所述的高氮无镍抗菌不锈钢表壳的制备方法制备而成。通过本发明方法制得的表壳，由于除去了表壳中的镍元素，充分贯彻欧盟ROSH环保认证的要求，使因镍过敏造成的伤害降为0；且提高了表壳的安全性能，也为中国制造的表壳打进、占领国际市场做了一个很好的铺垫。另外，本发明的高氮无镍抗菌不锈钢表壳还具有以下性能优势：1）、提高不锈钢表壳的力学性能；2）、增强固溶强化、细晶强化效果；3）、提高手表表壳抗点腐蚀性能、降低晶界腐蚀敏感性；4）、可稳定奥氏体组织，可完全代替镍；5）、退火时，可保持不锈钢具有良好的韧性和塑性；6）、冷加工后，可进一步提高不锈钢强度、屈服强度可超过2Gpa；7）、提高不锈钢表壳的耐磨性能。此外，本发明在高氮无镍不锈钢的基础上添加Ag元素，提高了不锈钢表壳的抗菌效果。
综上所述，本发明提供的一种高氮无镍抗菌不锈钢表壳及其制备方法，本发明利用Ag与高N组合，既能发挥Ag的抗菌效果，又能提高表壳的硬度、耐磨性，具有巨大的市场价值。本发明的表壳，由于除去了表壳中的镍元素，充分贯彻欧盟ROSH环保认证的要求，使因镍过敏造成的伤害降为0；且提高了表壳的安全性能，也为中国制造的表壳打进、占领国际市场做了一个很好的铺垫。另外，本发明的高氮无镍抗菌不锈钢表壳提高不锈钢表壳的力学性能，可保持不锈钢具有良好的韧性和塑性，可进一步提高不锈钢强度、屈服强度可超过2Gpa，并提高不锈钢表壳的耐磨性能。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种高氮无镍抗菌不锈钢表壳的制备方法，其特征在于，包括步骤：
A、将含有Ag的原料按照一定的配比称重，然后混合均匀，混合后置于球磨机中在流动氮气下进行高能球磨46~50h，得到高氮不锈钢粉末；
B、将制好的高氮不锈钢粉末和配制好的粘接剂装入双辊炼塑机于135~155℃进行混炼45~60min，得到均匀喂料；
C、将均匀喂料在注塑机上进行注射成型，得到注射表壳；其中，注射温度为150~160℃，注射压力为85~110MPa；
D、将注射表壳依次经过有机溶剂脱脂和流动N2脱脂后，在750~850℃进行烧结，得到脱脂表壳坯体；
E、将脱脂表壳坯体放入真空管式烧结炉中，然后将真空管式烧结炉的温度升至1100~1200℃后保温40~50min，再将真空管式烧结炉的温度升至1280~1360℃后，充入流动N2至0.1~0.3MPa，烧结100~150min后，随炉冷却；
F、将步骤E后表壳在1000~1400℃下固溶处理，然后水淬冷却，得到成品。
2.根据权利要求1所述的高氮无镍抗菌不锈钢表壳的制备方法，其特征在于，步骤A中，球磨时具体包括步骤：将混合后的混合料与球磨时的磨球一起置于球磨机的球磨罐中，密封好后抽真空25~35min，然后打开球磨罐上连接进气管的阀门充入氮气至0.1MPa以上，氮气的流量为1.3~1.7L/min，然后在流动氮气下进行高能球磨46~50h，得到高氮不锈钢粉末。
3.根据权利要求1所述的高氮无镍抗菌不锈钢表壳的制备方法，其特征在于，步骤A中，按质量百分比计，含有Ag的原料的成分配比为：Cr 17.62%、Mn 12.70%、Mo 2.41%、Si 0.64%、Ag 1.44%、C 0.0072%、S 0.0016%、O 0.048%、Fe 65.1332%。
4.根据权利要求2所述的高氮无镍抗菌不锈钢表壳的制备方法，其特征在于，球磨机为搅拌式高能球磨机，球磨机的容积为8L，磨球为φ7mm的淬火钢球。
5.根据权利要求2所述的高氮无镍抗菌不锈钢表壳的制备方法，其特征在于，球磨时球磨机转速为380~420r/min，球料比为（8~12）:1。
6.根据权利要求1所述的高氮无镍抗菌不锈钢表壳的制备方法，其特征在于，高氮不锈钢粉末的粒径分布为2~30μm。
7.根据权利要求1所述的高氮无镍抗菌不锈钢表壳的制备方法，其特征在于，步骤B中，按质量百分比计，粘接剂由以下组分组成：石蜡67%、高密度聚乙烯30%和硬脂酸3%。
8.根据权利要求1所述的高氮无镍抗菌不锈钢表壳的制备方法，其特征在于，步骤D中，有机溶剂为三氯乙烯。
9.根据权利要求1所述的高氮无镍抗菌不锈钢表壳的制备方法，其特征在于，步骤E中，将真空管式烧结炉的温度从室温开始以20℃/min的速度升至1100~1200℃，再将真空管式烧结炉的温度以5℃/min的速度升至1280~1360℃。
10.一种高氮无镍抗菌不锈钢表壳，其特征在于，采用如权利要求1~9任一所述的高氮无镍抗菌不锈钢表壳的制备方法制备而成。
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