CN109338345A - 一种医用高氮无镍不锈钢的环保型表面钝化处理方法 - Google Patents

一种医用高氮无镍不锈钢的环保型表面钝化处理方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109338345A
CN109338345A CN201811454850.3A CN201811454850A CN109338345A CN 109338345 A CN109338345 A CN 109338345A CN 201811454850 A CN201811454850 A CN 201811454850A CN 109338345 A CN109338345 A CN 109338345A
Authority
CN
China
Prior art keywords
stainless steel
passivation
passivation treatment
nitrogen nickel
free stainless
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201811454850.3A
Other languages
English (en)
Inventor
王青川
杨依训
杨柯
谭丽丽
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institute of Metal Research of CAS
Original Assignee
Institute of Metal Research of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institute of Metal Research of CAS filed Critical Institute of Metal Research of CAS
Priority to CN201811454850.3A priority Critical patent/CN109338345A/zh
Publication of CN109338345A publication Critical patent/CN109338345A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C22/00—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25F—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC REMOVAL OF MATERIALS FROM OBJECTS; APPARATUS THEREFOR
    • C25F3/00—Electrolytic etching or polishing
    • C25F3/16—Polishing
    • C25F3/22—Polishing of heavy metals
    • C25F3/24—Polishing of heavy metals of iron or steel

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Treatment Of Metals (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)

Abstract

本发明公开了一种医用高氮无镍不锈钢的环保型表面钝化处理方法，其特征在于：使用的钝化液为去离子水；钝化处理方法为：将医用高氮无镍不锈钢放入去离子水中，钝化处理温度为50～95℃，钝化时间为0.5～10h。通过本方法处理的无镍不锈钢可以获得优异的耐腐蚀性能，同时该方法环保无污染，工艺步骤简单，成本大大降低，更加安全。本发明钝化处理方法对提高无镍不锈钢材料与相关器件的耐腐蚀性能具有广泛的应用价值。

Description

一种医用高氮无镍不锈钢的环保型表面钝化处理方法
技术领域
本发明属于不锈钢表面处理技术领域，具体涉及一种医用高氮无镍不锈钢(HNNFS)的环保型表面钝化处理方法。
背景技术
奥氏体不锈钢具有优异的综合性能和相对低廉的价格，目前广泛用于医用植入器械以及其他医疗器械。然而，传统奥氏体不锈钢(如00Cr18Ni14Mo3)中含有大量镍元素(Ni)。不锈钢在人体环境中不可避免的腐蚀，会导致Ni离子的溶出，进而对人体产生致敏、致畸等危害。如《柳叶刀》中发表的文章研究认为，Ni等金属离子溶出引起的过敏反应可能是冠脉支架内再狭窄发生的主要原因。高氮无镍不锈钢(HNNFS)以氮(N)代替Ni，获得了优异的力学性能、耐局部腐蚀性能和生物相容性。近些年国内外陆续开发出高氮无镍不锈钢接骨螺钉和冠脉支架等医用植入器械产品，并且已经开始应用于临床。医用高氮无镍不锈钢具有广阔的临床应用前景。
在高氮无镍不锈钢中，为了提高N的溶解度，加入了大量锰元素(Mn)。研究发现，随Mn含量的提高，不锈钢的耐均匀腐蚀能力会大幅降低。这将导致高氮无镍不锈钢在人体中溶出大量Mn等金属离子，对其生物相容性可能产生不利影响。如在人体中过量的Mn离子会诱发“Mn中毒”。因此有必要提高高氮无镍不锈钢的耐均匀腐蚀性能，以进一步提高其生物相容性。
为了提高不锈钢的耐蚀性，目前普遍采用化学钝化的方法。然而传统钝化方法操作工艺复杂；另外常用硝酸、柠檬酸、乙酸酐等钝化液，易造成环境污染，且处理成本较高；钝化液的强酸性也使生产过程中的危险系数增大。因此针对高氮无镍不锈钢的实际应用，需要开发一种操作简单、环境友好、成本较低、更加安全且钝化效果好的新型钝化方法。
发明内容
本发明的目的是解决传统钝化方法存在的环保、成本和安全等问题，为医用高氮无镍不锈钢提供一种工艺简单、无污染、经济、安全且钝化效果好的新型钝化处理方法。
本发明采用以下技术方案：
一种医用高氮无镍不锈钢的环保型表面钝化处理方法，其特征在于，高氮无镍不锈钢钝化工艺中使用的钝化液为去离子水，钝化处理工艺包括如下步骤：
将医用高氮无镍不锈钢材料或器件放入去离子水中，在设定的钝化处理温度(50～95℃)和钝化时间(0.5～10h)进行钝化处理，之后干燥处理，即完成整个钝化处理过程。
作为优选的技术方案：钝化处理温度为75～95℃，钝化时间为1～2h。
按照重量百分比计，本发明所述医用高氮无镍不锈钢的成分为：Cr：15～30％，Mn：5～30％，Mo：0～5％，N：0.4～2.0％，Ni＜0.1％，余量为铁。
本发明采用去离子水即可大大提高高氮无镍不锈钢的耐均匀腐蚀性能，并获得与传统强酸钝化方式相当的钝化效果。
钝化处理前医用高氮无镍不锈钢经机械抛光或酸洗以去掉表面氧化皮，之后进行电解抛光处理。电解抛光，将高氮无镍不锈钢放入高氯酸和冰乙酸的混合液中，其中高氯酸含量为10～30％；电解液温度为10～25℃，并采用20V电压电解抛光6分钟；抛光完成后采用去离子水冲洗。中和，常温下将高氮无镍不锈钢放入5％的NaHCO3溶液中浸泡2分钟，以中和残留抛光液，之后采用去离子水冲洗，完成钝化处理前的预处理过程。
本发明的有益效果在于：
(1)目前钝化方法常用硝酸、柠檬酸、乙酸酐等钝化液，工艺复杂、污染环境、成本高、危害人体健康。本发明从根本上摒弃了传统强酸钝化的方法，采用去离子水作为钝化液，无钝化后为避免残留酸液的反复清洗步骤，操作简单、无毒性、无环境污染，且大大降低成本。
(2)本发明钝化处理方法大大降低了医用高氮无镍不锈钢在腐蚀环境中的金属离子溶出，进而提高其生物安全性。
附图说明
图1采用本发明方法钝化与未钝化样品的极化曲线对比。
具体实施方式
以下实施例将对本发明做进一步说明，但所述实施例仅仅是本发明的部分实施例。
实施例1
采用环保型表面钝化处理方法钝化医用高氮无镍不锈钢Fe-18Cr-15Mn-3Mo-0.9N，具体如下：将高氮无镍不锈钢器件放入去离子水中，钝化处理温度为75℃，钝化时间为1h，之后干燥处理，即完成整个钝化处理过程。
实施例2
采用环保型表面钝化处理方法钝化医用高氮无镍不锈钢Fe-18Cr-15Mn-3Mo-0.9N，具体如下：将高氮无镍不锈钢器件放入去离子水中，钝化处理温度为95℃，钝化时间为1h，之后干燥处理，即完成整个钝化处理过程。
实施例3
采用环保型表面钝化处理方法钝化医用高氮无镍不锈钢Fe-18Cr-15Mn-3Mo-0.9N，具体如下：将高氮无镍不锈钢材料放入去离子水中，钝化处理温度为95℃，钝化时间为5h，之后干燥处理，即完成整个钝化处理过程。
实施例4
采用环保型表面钝化处理方法钝化医用高氮无镍不锈钢Fe-18Cr-15Mn-3Mo-0.7N，具体如下：将高氮无镍不锈钢材料放入去离子水中，钝化处理温度为95℃，钝化时间为1h，之后干燥处理，即完成整个钝化处理过程。
实施例5
采用环保型表面钝化处理方法钝化医用高氮无镍不锈钢Fe-17Cr-17Mn-0.5N，具体如下：将高氮无镍不锈钢材料放入去离子水中，钝化处理温度为95℃，钝化时间为1h，之后干燥处理，即完成整个钝化处理过程。
实施例6
采用环保型表面钝化处理方法钝化医用高氮无镍不锈钢Fe-21Cr-23Mn-1Mo-1.0N，具体如下：将高氮无镍不锈钢材料放入去离子水中，钝化处理温度为95℃，钝化时间为1h，之后干燥处理，即完成整个钝化处理过程。
表1本发明实施例与对比例参数
成分 钝化液 温度(℃) 时间(h)
实施例1 Fe-18Cr-15Mn-3Mo-0.9N 去离子水 75 1
实施例2 Fe-18Cr-15Mn-3Mo-0.9N 去离子水 95 1
实施例3 Fe-18Cr-15Mn-3Mo-0.9N 去离子水 95 5
实施例4 Fe-18Cr-15Mn-3Mo-0.7N 去离子水 95 1
实施例5 Fe-17Cr-17Mn-0.5N 去离子水 95 1
实施例6 Fe-21Cr-23Mn-1Mo-1.0N 去离子水 95 1
对比例1 Fe-18Cr-15Mn-3Mo-0.9N 未钝化 - -
对比例2 Fe-18Cr-15Mn-3Mo-0.9N 去离子水 95 0.2
对比例3 Fe-18Cr-15Mn-3Mo-0.9N 去离子水 25 1
对比例4 Fe-18Cr-15Mn-3Mo-0.9N 25％硝酸 50 1
表2本发明实施例与对比例的电化学与浸泡实验结果
根据医疗器械生物学评价中金属与合金降解产物的电化学和浸泡分析方法(GB/T16886.15-2003)，对比了去离子水对高氮无镍不锈钢钝化前后的耐均匀腐蚀性能。
图1为采用去离子水在95℃对高氮无镍不锈钢Fe-18Cr-15Mn-3Mo-0.9N钝化1h后与未钝化处理的极化曲线对比结果，其中实线为实施例2钝化处理后HNNFS的极化曲线，虚线为对比例1未钝化处理的HNNFS极化曲线。如图所示，钝化处理后HNNFS的自腐蚀电位明显提高，反映不锈钢均匀腐蚀速度的自腐蚀电流降低了一个数量级，即钝化后HNNFS的耐均匀腐蚀能力大幅提高。
表1和表2分别列出了实施例和对比例的钝化处理方法以及钝化处理后的电化学和浸泡分析结果。从结果中可以看出，本发明提出的采用去离子水钝化处理后，不锈钢的均匀腐蚀速度大幅降低，最佳钝化工艺可以降低腐蚀速率一个数量级。只有当钝化的温度和时间在本发明提出的优化范围内，才能达到最佳的钝化效果。本发明提出的去离子水钝化处理方法的钝化效果与传统强酸钝化方式(如硝酸)相当，有时甚至优于传统钝化处理效果。
综上所述，本发明提出了一种医用无镍不锈钢的环保型表面钝化处理方法。本发明采用去离子水钝化处理无镍不锈钢，可以获得优异的耐腐蚀性能，同时该方法环保无污染，工艺步骤简单，成本大大降低，更加安全。针对无镍不锈钢特殊的腐蚀特征，本发明对无镍不锈钢材料与相关器件的钝化处理具有广泛的应用价值。
以上实施例仅用来说明本发明，但不限制本发明的适用范围。

Claims (3)

1.一种医用高氮无镍不锈钢的环保型表面钝化处理方法，其特征在于：使用的钝化液为去离子水；钝化处理方法为：将医用高氮无镍不锈钢放入去离子水中，钝化处理温度为50～95℃，钝化时间为0.5～10h。
2.按照权利1所述的医用高氮无镍不锈钢的环保型表面钝化处理方法，其特征在：使用的钝化液为去离子水；钝化处理方法为：将医用高氮无镍不锈钢放入去离子水中，钝化处理温度为75～95℃，钝化时间为1～2h。
3.按照权利1所述的医用高氮无镍不锈钢的环保型表面钝化处理方法，其特征在：按照重量百分比计，所述医用高氮无镍不锈钢的成分为：Cr：15～30％，Mn：5～30％，Mo：0～5％，N：0.4～2.0％，Ni＜0.1％，余量为铁。
CN201811454850.3A 2018-11-30 2018-11-30 一种医用高氮无镍不锈钢的环保型表面钝化处理方法 Pending CN109338345A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811454850.3A CN109338345A (zh) 2018-11-30 2018-11-30 一种医用高氮无镍不锈钢的环保型表面钝化处理方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811454850.3A CN109338345A (zh) 2018-11-30 2018-11-30 一种医用高氮无镍不锈钢的环保型表面钝化处理方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109338345A true CN109338345A (zh) 2019-02-15

Family

ID=65318897

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811454850.3A Pending CN109338345A (zh) 2018-11-30 2018-11-30 一种医用高氮无镍不锈钢的环保型表面钝化处理方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109338345A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110952038A (zh) * 2019-11-27 2020-04-03 苏州森锋医疗器械有限公司 可生物降解铁合金、制备方法及器件
WO2021218089A1 (zh) * 2020-04-30 2021-11-04 中科益安医疗科技（北京）股份有限公司 高氮无镍奥氏体不锈钢无缝薄壁管材、

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59157285A (ja) * 1983-02-25 1984-09-06 Hitachi Ltd マルテンサイト系ステンレス鋼の前処理法
JPS63169391A (ja) * 1987-01-07 1988-07-13 Kobe Steel Ltd 半導体製造装置用金属部材
EP0657556A1 (de) * 1993-12-10 1995-06-14 Bayer Ag Austenitische Legierungen und deren Verwendung
CN103233174A (zh) * 2013-04-26 2013-08-07 中国科学院金属研究所 一种血管支架用高氮奥氏体不锈钢及其应用
CN105256229A (zh) * 2015-10-29 2016-01-20 中北大学 一种高氮纳米贝氏体钢及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59157285A (ja) * 1983-02-25 1984-09-06 Hitachi Ltd マルテンサイト系ステンレス鋼の前処理法
JPS63169391A (ja) * 1987-01-07 1988-07-13 Kobe Steel Ltd 半導体製造装置用金属部材
EP0657556A1 (de) * 1993-12-10 1995-06-14 Bayer Ag Austenitische Legierungen und deren Verwendung
CN103233174A (zh) * 2013-04-26 2013-08-07 中国科学院金属研究所 一种血管支架用高氮奥氏体不锈钢及其应用
CN105256229A (zh) * 2015-10-29 2016-01-20 中北大学 一种高氮纳米贝氏体钢及其制备方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110952038A (zh) * 2019-11-27 2020-04-03 苏州森锋医疗器械有限公司 可生物降解铁合金、制备方法及器件
WO2021218089A1 (zh) * 2020-04-30 2021-11-04 中科益安医疗科技（北京）股份有限公司 高氮无镍奥氏体不锈钢无缝薄壁管材、

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Hu et al. Effects of solution pH and Cl− on electrochemical behaviour of an Aermet100 ultra-high strength steel in acidic environments
CN104561999A (zh) 一种在镁合金表面制备超疏水膜层的方法
CN107340170B (zh) 一种显示铸态高氮奥氏体不锈钢晶界的腐蚀方法
CN109338345A (zh) 一种医用高氮无镍不锈钢的环保型表面钝化处理方法
CN104073849B (zh) 一种烧结钕铁硼磁体表面电镀镍钨磷的工艺
CN106637353B (zh) 一种不锈钢表面钝化处理液及钝化处理方法
CN103233254A (zh) 一种耐蚀合金纤维的制备方法
CN105543740B (zh) 提高铝合金防腐蚀性能的热处理工艺
CN105648430A (zh) 一种化学泵不锈钢外壳的钝化处理工艺
JP2012047540A (ja) 材料への水素チャージ方法および材料の水素脆化特性の評価方法
JP2016108640A (ja) ステンレス鋼部品の不動態化処理方法及びステンレス鋼部品用の不動態化処理液
CN103088329B (zh) 一种铝合金涂装前处理剂
CN111155168B (zh) 节镍型奥氏体不锈钢金相的腐蚀剂
CN101058885A (zh) 一种用于HSn70－1黄铜的绿色环保型缓蚀剂
JPS596398A (ja) 光輝焼鈍フエライト系ステンレス鋼の表面処理方法
JP6040094B2 (ja) ステンレス鋼部品の不動態化処理方法
JP3471470B2 (ja) Ｃｕ含有ステンレス鋼の抗菌性改善方法
CN106435555A (zh) 一种不锈钢钝化剂及其制备方法与不锈钢钝化方法
KR102553121B1 (ko) 내식성이 개선된 냉연강판용 아연-코발트-몰리브덴 합금 도금액 및 이를 이용한 도금 방법
CN100558936C (zh) 镁合金化成处理液
JP6592624B2 (ja) ステンレス鋼部品の不動態化処理方法及びステンレス鋼部品用の不動態化処理液
CN107326324B (zh) 一种高耐蚀防拉伤气缸套表面处理用锰磷共渗液及其锰磷共渗处理方法
CN104451450B (zh) 一种辐条用不锈钢丝
CN1616715A (zh) 铜缓蚀剂
TWI571531B (zh) 抗腐蝕介孔膜之製造方法及抗腐蝕介孔膜

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190215

RJ01 Rejection of invention patent application after publication