CN112831730A - 具有抗菌性的医用不锈钢及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于不锈钢技术领域，具体涉及具有抗菌性的医用不锈钢及其制备方法，按重量百分比计，该不锈钢的化学成分如下：C:0.05—0.07、Mn：1‑3、Cr:15—22、Ti：0.5—1、Mo：0.8—1，N：0.3—0.4、Cu：3—5、P＜0.03、S＜0.03、Ag：2‑3，余量为铁，钢中杂质元素含量符合医用不锈钢国家标准中的相应要求，具有比较好的抗菌效果，满足医疗用途。

Description

具有抗菌性的医用不锈钢及其制备方法
技术领域
本发明属于不锈钢技术领域，具体涉及具有抗菌性的医用不锈钢及其制备方法。
背景技术
不锈钢因具有优异的强韧性及抗弯曲疲劳强度、良好的加工性能、成本低廉等优势，广泛应用于人工关节(骻、膝、肩、踝、肘、腕、指关节等)、骨创伤产品(髓内钉、钢板、螺钉等)、脊柱矫形内固定系统等骨科植入物产品，以及口腔正畸产品(托槽、带环、矫治弓丝、支抗用种植体)和心血管支架等介入治疗器械产品等医疗器械。316L、317L、304等是医用不锈钢中的典型代表。然而，作为常见的术后并发症，有关医用不锈钢等医疗器械引发的细菌感染已经成为21世纪医学领域内亟待解决的重要问题之一。据统计，美国骨科植入物相关感染的年发病率达到4.3％左右。根据世界卫生组织(WHO)颁布的《院内感染防治实用手册》中的有关数据，每天全世界有超过1400万人在遭受院内感染的痛苦，其中60％的细菌感染与使用的医疗器械有关。骨科等术后感染会直接造成患者伤口经久不愈，经常会导致手术失败，甚至导致慢性骨髓炎等并发症，不仅给患者带来了巨大的身心痛苦和沉重的经济负担，也会对医院和社会等造成不同程度的负面影响。因此研究开发自身具有细菌抗感染功能的新型医用材料，以消除或减少相关医疗器械引发的细菌感染性疾病具有重要的社会经济意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述缺陷，提供具有抗菌性的医用不锈钢及其制备方法，具有比较好的抗菌效果，满足医疗用途。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：
具有抗菌性的医用不锈钢，按重量百分比计，该不锈钢的化学成分如下：C:0.05—0.07、Mn：1-3、Cr:15—22、Ti：0.5—1、Mo：0.8—1，N：0.3—0.4、Cu：3—5、P＜0.03、S＜0.03、Ag：2-3，余量为铁，钢中杂质元素含量符合医用不锈钢国家标准中的相应要求。
优选的，按重量百分比计，该不锈钢的化学成分如下：C:0.05、Mn：2、Cr:22、Ti：1、Mo：1、N：0.4，Cu：5、P＜0.03、S＜0.03、Ag：3，余量为铁。
优选的，按重量百分比计，该不锈钢的化学成分如下：C:0.07、Mn：3、Cr:15、Ti：1、Mo：1、N：0.3，Cu：3、P＜0.03、S＜0.03、Ag：2，余量为铁。
优选的，所述的在不锈钢的表面覆盖有TiO2薄膜。
具有抗菌性的医用不锈钢的制备方法，包括如下热处理步骤：
步骤1，按如下配比准备原料：C:0.05—0.07、Mn：1-3、Cr:15—22、Ti：0.5—1、Mo：0.8—1，N：0.3—0.4，Cu：3—5、P＜0.03，S＜0.03、Ag：2-3、其余为铁，将铁以及C、Mn、、Cr、、Ti、、Mo、N、Cu、、P、S完全熔融为钢水后，向钢水中吹入氮气；
步骤2，步骤1的钢水在1000—1100℃保温1—1.5h，使不锈钢中的铜充分溶解，然后冷却至室温，使不锈钢中的铜处于过饱和状态；重新加热前述不锈钢至680-780℃并保温4-5小时，使过饱和的铜从不锈钢中析出足够量的富铜相，富铜相在不锈钢基体中均匀和弥散分布；
步骤3，再次将钢水加热至1050—1100℃，加入Ag，保温2—3h，随后冷却至室温，不锈钢取出后进行淬火处理；
步骤4，经步骤3处理的不锈钢再经两次回火处理，随空冷后取出不锈钢；
步骤5，将TiO2以磁控溅射的形式溅射到不锈钢的表面，形成TiO2薄膜。
本发明的有益效果是：采用上述方案，本发明在不锈钢中添加了铜元素、银元素，配合本制备方法，在不锈钢基体中均匀弥散分布有棒状或颗粒状富铜析出相，从而赋予该不锈钢抗细菌感染功能，银成分的加入则获得了杀菌抗菌作用，具有广谱抗菌功能的医用不锈钢新材料。
具体实施方式
实施例1：具有抗菌性的医用不锈钢，按重量百分比计，该不锈钢的化学成分如下：C:0.05、Mn：2、Cr:22、Ti：1、Mo：1、N：0.4，Cu：5、P＜0.03、S＜0.03、Ag：3，余量为铁，钢中杂质元素含量符合医用不锈钢国家标准中的相应要求，不锈钢的表面覆盖有TiO2薄膜。
具有抗菌性的医用不锈钢的制备方法，其特征在于，包括如下热处理步骤：
步骤1，按如下配比准备原料：C:0.05—0.07、Mn：1-3、Cr:15—22、Ti：0.5—1、Mo：0.8—1，N：0.3—0.4，Cu：3—5、P＜0.03，S＜0.03、Ag：2-3、其余为铁，将铁以及C、Mn、、Cr、、Ti、、Mo、N、Cu、、P、S完全熔融为钢水后，向钢水中吹入氮气；
步骤2，步骤1的钢水在1000—1100℃保温1—1.5h，使不锈钢中的铜充分溶解，然后冷却至室温，使不锈钢中的铜处于过饱和状态；重新加热前述不锈钢至680-780℃并保温4-5小时，使过饱和的铜从不锈钢中析出足够量的富铜相，富铜相在不锈钢基体中均匀和弥散分布；
步骤3，再次将钢水加热至1050—1100℃，加入Ag，保温2—3h，随后冷却至室温，不锈钢取出后进行淬火处理；
步骤4，经步骤3处理的不锈钢再经两次回火处理，两次回火中的第一次回火是将不锈钢工件加热至680℃，并保温6小时，第二次回火是将不锈钢工件加热至650℃，并保温3小时，随空冷后取出不锈钢；
步骤5，将TiO2以磁控溅射的形式溅射到不锈钢的表面，形成TiO2薄膜。
本发明优化了不锈钢的组成配比，在不锈钢中添加了铜元素、银元素，配合本制备方法，在不锈钢基体中均匀弥散分布有棒状或颗粒状富铜析出相，从而赋予该不锈钢抗细菌感染功能，银成分的加入则获得了杀菌抗菌作用，银成分可释放银离子，使不锈钢具备抗菌、杀菌作用，具有广谱抗菌功能的医用不锈钢新材料。
实施例2：具有抗菌性的医用不锈钢，按重量百分比计，该不锈钢的化学成分如下：C:0.07、Mn：3、Cr:15、Ti：1、Mo：1、N：0.3，Cu：3、P＜0.03、S＜0.03、Ag：2，余量为铁，钢中杂质元素含量符合医用不锈钢国家标准中的相应要求，不锈钢的表面覆盖有TiO2薄膜。
实施例3：具有抗菌性的医用不锈钢，按重量百分比计，该不锈钢的化学成分如下：C:0.05—0.07、Mn：1-3、Cr:15—22、Ti：0.5—1、Mo：0.8—1，N：0.3—0.4、Cu：3—5、P＜0.03、S＜0.03、Ag：2-3，余量为铁，钢中杂质元素含量符合医用不锈钢国家标准中的相应要求，不锈钢的表面覆盖有TiO2薄膜。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质上对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.具有抗菌性的医用不锈钢，其特征在于，按重量百分比计，该不锈钢的化学成分如下：C:0.05—0.07、Mn：1-3、Cr:15—22、Ti：0.5—1、Mo：0.8—1，N：0.3—0.4、Cu：3—5、P＜0.03、S＜0.03、Ag：2-3，余量为铁，钢中杂质元素含量符合医用不锈钢国家标准中的相应要求。
2.根据权利要求1所述的具有抗菌性的医用不锈钢，其特征在于，按重量百分比计，该不锈钢的化学成分如下：C:0.05、Mn：2、Cr:22、Ti：1、Mo：1、N：0.4，Cu：5、P＜0.03、S＜0.03、Ag：3，余量为铁。
3.根据权利要求1所述的具有抗菌性的医用不锈钢，其特征在于，按重量百分比计，该不锈钢的化学成分如下：C:0.07、Mn：3、Cr:15、Ti：1、Mo：1、N：0.3，Cu：3、P＜0.03、S＜0.03、Ag：2，余量为铁。
4.根据权利要求1所述的具有抗菌性的医用不锈钢，其特征在于，所述的在不锈钢的表面覆盖有TiO2薄膜。
5.具有抗菌性的医用不锈钢的制备方法，其特征在于，包括如下热处理步骤：
步骤1，按如下配比准备原料：C:0.05—0.07、Mn：1-3、Cr:15—22、Ti：0.5—1、Mo：0.8—1，N：0.3—0.4，Cu：3—5、P＜0.03，S＜0.03、Ag：2-3、其余为铁，将铁以及C、Mn、、Cr、、Ti、、Mo、N、Cu、、P、S完全熔融为钢水后，向钢水中吹入氮气；
步骤2，步骤1的钢水在1000—1100℃保温1—1.5h，使不锈钢中的铜充分溶解，然后冷却至室温，使不锈钢中的铜处于过饱和状态；重新加热前述不锈钢至680-780℃并保温4-5小时，使过饱和的铜从不锈钢中析出足够量的富铜相，富铜相在不锈钢基体中均匀和弥散分布；
步骤3，再次将钢水加热至1050—1100℃，加入Ag，保温2—3h，随后冷却至室温，不锈钢取出后进行淬火处理；
步骤4，经步骤3处理的不锈钢再经两次回火处理，随空冷后取出不锈钢；
步骤5，将TiO2以磁控溅射的形式溅射到不锈钢的表面，形成TiO2薄膜。
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