RU2794905C1 - Способ получения антибактериальных металлических фильтров из сферического порошка коррозионно-стойкой стали с серебром - Google Patents
Способ получения антибактериальных металлических фильтров из сферического порошка коррозионно-стойкой стали с серебром Download PDFInfo
- Publication number
- RU2794905C1 RU2794905C1 RU2022119330A RU2022119330A RU2794905C1 RU 2794905 C1 RU2794905 C1 RU 2794905C1 RU 2022119330 A RU2022119330 A RU 2022119330A RU 2022119330 A RU2022119330 A RU 2022119330A RU 2794905 C1 RU2794905 C1 RU 2794905C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- silver
- spherical powder
- corrosion
- metal filters
- antibacterial metal
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Изобретение относится к области металлургии. Способ получения антибактериальных металлических фильтров включает выплавку слитка коррозионно-стойкой стали 03Х17Н10М2 с добавлением 0,2 мас.% серебра, гомогенизационный отжиг слитков, первичную деформацию литых заготовок, ротационную ковку, промежуточный отжиг, волочение прутка, распыление проволоки и спекание сферического порошка. Причем в качестве исходного компонента при спекании используют сферический порошок фракции 160-250 мкм. Обеспечивается получение металлических фильтров с антибактериальными свойствами. 4 ил., 1 пр.
Description
Изобретение относится к области металлургии, в частности к технологии получения антибактериальных металлических фильтров методом спекания сферического порошка коррозионно-стойкой стали с серебром.
Бактерицидное воздействие серебра распространяется на многие типы бактерий, поэтому его используют в качестве антибактериального агента. Коррозионно-стойкая сталь занимает важное место среди различных материалов в мире. Широкое применение такие стали получили благодаря сопротивлению общей коррозии, высокотемпературному окислению, долговечности, высокой прочности и пластичности. Недавние исследования показали, что присутствие серебра в составе нержавеющей стали приводит к тому, что полученный материал может подавлять рост бактерий путем контактного бактериостаза. В связи с этим, применение коррозионно-стойкой стали, имеющей в своем составе серебро, становится возможным и при создании антибактериальных фильтров. Эффект оказывается даже в том случае, если в воде присутствует уже сформировавшаяся колония микроорганизмов. В производстве спеченных фильтров целесообразнее выбирать порошки с частицами сферической формы, так как материал из таких порошков обладает лучшей проницаемостью, поддающейся регулировке и регенерации.
Классическая схема обеззараживания воды предусматривает наличие отдельного специализированного под антибактериальное воздействие элемента, от устройства для озонирования воды до ультрафиолетового излучателя. Однако современная порошковая металлургия позволяет создать фильтр с необходимой для конкретного назначения пористостью, используя сферический порошок с бактерицидными свойствами. Это позволяет объединить слои фильтра, отвечающие за улавливание нерастворимых примесей и бактерий в один. Это значительно упростит и удешевит производство оборудования, уменьшит его габариты и упростит эксплуатацию и установку.
Известно изобретение RU 2627454 C2 «Пористые структуры с управляемой рандомизацией и способы их изготовления». Изобретение относится к области создания пористых структур для медицинских имплантатов. Способ изготовления пористой структуры включает в себя этап создания модели пористой структуры, а также этап ее изготовления в соответствии с созданной моделью путем воздействия на плавкий материал источником энергии. Изобретение обеспечивает повышение пористости и прочности пористых структур, что позволяет им выдерживать весовые нагрузки и обеспечивать врастание ткани. В изобретении указывается излишне усложненное создание моделей.
Известно изобретение RU 2379317 C2 «Полиэтиленовый формовочный порошок и изготовленные из него пористые изделия». Изобретение относится к формовочному порошку, содержащему частицы полиэтилена, способу получения пористых изделий и пористому спеченному изделию. Изделия обладают превосходной пористостью и высокой прочностью и могут быть использованы в качестве пористых элементов, в том числе в качестве пористых фильтрующих элементов. В данном изобретении используется полиэтилен с различной молекулярной массой.
Наиболее близким к заявленному изобретению является патент RU 2591248 C2 «Способ очищения жидкости с использованием магнитных наночастиц». Изобретение относится к использованию магнитных наночастиц для избирательного удаления биопрепаратов, молекул или ионов из жидкостей. Химический состав включает магнитные наночастицы, поверхности которых функционализированы амином и дополнительно веществом, выбранным из веществ, реверсивно вступающих в реакцию и реверсивно соединяющихся с предопределенной мишенью в жидкости на водной основе. Диаметр наночастиц находится в диапазоне от 1 нм до 500 нм.
Способ получения химического состава включает взаимодействие магнитной наночастицы с (3-аминоалкил)-триэтоксисиланом. Частицы используются меньшего размера, а получение происходит по другой технологии, что может отразиться на пропускной способности.
Задача данного изобретения состоит в создании способа получения антибактериальных металлических фильтров из сферического порошка коррозионно-стойкой стали 03Х17Н10М2 с добавлением 0,2% серебра.
Техническим результатом является наличие антибактериальных свойств. Технический результат достигается благодаря использованию антибактериального сферического порошка коррозионно-стойкой стали 03Х17Н10М2 с добавлением 0,2% серебра фракции 160 мкм-250 мкм.
Достижение технического результата включает в себя следующие этапы:
1) Выплавка слитка коррозионно-стойкой стали 03Х17Н10М2 с добавлением 0,2 мас. % Ag в аргонодуговой печи в течение 3-ех переплавов.
2) Гомогенизационный отжиг слитков в вакуумной печи в течение 9 часов при температуре 1050°С.
3) Первичная деформация литых заготовок высотой 10-15 мм методом теплой прокатки при предварительном подогреве до температуры 1100°С на двухвалковом стане до прутка 10 мм2.
4) Ротационная ковка на радиальных ковочных машинах прутка 10×10 мм до прутка диаметром 2,4 мм.
5) Промежуточный отжиг при температуре 900С в проходной трубчатой электропечи в течение 2 минут прутка диаметром 2,4 мм. Травление серной кислотой в пропорции 1:10. Нанесение буры в качестве под смазочного слоя.
6) Волочение прутка диаметром 2,4 мм до проволоки диаметром 1 мм на воздухе в холодную.
7) Распыление проволоки диаметром 1 мм на установке плазменного распыления проволоки (Патент №2749403 РФ) для получения сферического порошка.
8) Получение фильтров спеканием сферического порошка фракции 160 мкм - 250 мкм методом свободного спекания в тигле при температурах 1000°С, 1100°С, 1200°С.
Сущность изобретения
Технология получения антибактериальных металлических фильтров из сферического порошка коррозионно-стойкой стали 03Х17Н10М2 с добавлением 0,2% серебра.
В качестве исходного материала использовали сталь 03Х17Н10М2 с содержанием углерода (С) 0,03%, хрома (Cr) 17%, никеля (Ni) 10%, марганца (Mn) 1,5%), молибдена (Мо) 2%, кремния (Si) 0,5%, фосфора (Р) менее 0,05%, серы (S) менее 0,04%, азота (N) менее 0,08% и модифицировали 0,2% Ag.
Для получения антибактериального сферического порошка состава 03Х17Н10М2 с 0,2% Ag выплавлялись слитки в течение 3-ех переплавов по 50 грамм, которые сплавлялись в единой слиток массой 200 грамм и отжигался при температуре 1050°С в течение 9 часов. Было установлено, что дальнейшее увеличение переплавов не увеличивает гомогенность состава. Затем слитки прокатывали до получения прутка размером 10×10 мм и с помощью ковки доводили до диаметра 2,4 мм. Далее применяли промежуточный отжиг при температуре 900°С в течение 2 минут для увеличения пластичности. При таком отжиге пластичность материала достигала более 50%, поэтому целесообразность увеличения температуры отжига отсутствует. Далее пруток травили серной кислотой в пропорции 1:10 для снятия окалины и оставшейся смазки, наносилась бура в качестве подсмазочного слоя для адгезии смазки и поверхности прутка. Волочение до диаметра 1 мм осуществлялось с шагом 0,1-0,2 мм в холодную. Методом плазменного распыления проволоки (Патент №2749403 РФ) получали сферический порошок. Варьируя мощность электрической дуги и расхода газа можно влиять на выход фракции менее 160 мкм, пригодной для аддитивного производства. Установлено, что с увеличением мощности электрической дуги и расхода газа выход фракции менее 160 мкм увеличивается и достигает 75%. Фракцию не пригодную для аддитивного производства (160 мкм-250 мкм) спекают методом свободного спекания в тигле при температурах 1000°С-1200°С для получения фильтров.
Пример 1.
Антибактериальные фильтры получены спеканием сферического порошка фракции 160 мкм - 250 мкм методом свободного спекания в тигле при температурах 1000°С, 1100°С, 1200°С. За счет использования тиглей различной формы появляется возможность изменение геометрической формы фильтра (рисунок 1). Проницаемость образцов одинаковая и составляет 25,1 Дарси. Это может свидетельствовать о схожей пористой структуре образцов при обжиге 1000°С, 1100°С, 1200°С, а также о то, что характерные размеры частиц используемого порошка, и размеры пор у всех трех образцов будут примерно равны (рисунок 2).
Сферический порошок коррозионно-стойкой стали 03Х17Н10М2, модифицированный 0,2% Ag, получен за счет выплавки в аргонодуговой печи, прокатке на двухвалковом стане, ротационной ковке, волочению, промежуточной термообработке и плазменному распылению.
Для получения сферического порошка выплавлялись слитки в течение 3-ех переплавов по 50 грамм, которые сплавлялись в единой слиток массой 200 грамм и отжигался при температуре 1050°С в течение 9 часов. Затем слитки прокатывали до получения прутка размером 10×10 мм и с помощью ковки доводили до диаметра 2,4 мм. Далее применяли промежуточный отжиг при температуре 900°С в течение 2 минут для увеличения технологических свойств. Далее пруток травили серной кислотой в пропорции 1:10 и наносилась бура. Волочение до диаметра 1 мм осуществлялось с шагом 0,1-0,2 мм в холодную. Методом плазменного распыления проволоки получали сферический порошок. Варьируя мощность электрической дуги и расхода газа можно влиять на выход фракции менее 160 мкм, пригодной для аддитивного производства.
На рисунке 3 можно наблюдать влияние мощности электрической дуги (б) и расхода газа (а) на выход фракции менее 160 мкм. Максимальный выход фракции менее 160 мкм наблюдается при расходе газа 250 л/мин и мощности электрической дуги 7 кВт и составляет 75%. Дальнейшее увеличение мощности не увеличивало выход фракции менее 160 мкм. Большая фракция (160-250 мкм) используется для создания пористых фильтров.
Для определения антибактериальной активности создавали бактериальные суспензии, в которые помещали металл. В результате на образцах можно увидеть антибактериальный эффект вокруг материала в сравнение с контролем. На фотографии можно увидеть стерильную зону вокруг изучаемого материала и тем самым подавление роста и развития штаммов бактерий Pseudomonas marginalis (рисунок 4 (а - контроль, б - материал в бактериальной суспензии)), который является возбудителем бактериальной гнили и Clavibacter michiganensis subsp. Michiganensis - возбудитель заболевания бактериальный рак томата (рисунок 4 (в - контроль, г - материал в бактериальной суспензии)).
Claims (1)
- Способ получения антибактериальных металлических фильтров из сферического порошка коррозионно-стойкой стали с серебром, включающий выплавку слитка коррозионно-стойкой стали 03Х17Н10М2 с добавлением 0,2 мас.% серебра, гомогенизационный отжиг слитков, первичную деформацию литых заготовок, ротационную ковку, промежуточный отжиг, волочение прутка, распыление проволоки и спекание сферического порошка, причем в качестве исходного компонента при спекании используют сферический порошок фракции 160-250 мкм.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2794905C1 true RU2794905C1 (ru) | 2023-04-25 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2040371C1 (ru) * | 1993-04-28 | 1995-07-25 | Владимир Натанович Лаповок | Способ изготовления фильтрующего материала |
RU2424083C1 (ru) * | 2009-12-28 | 2011-07-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Красная звезда" | Способ изготовления фильтрующего материала |
RU160451U1 (ru) * | 2015-08-04 | 2016-03-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петрозаводский государственный университет" | Фильтр для воды на основе наноанодированных металлов |
RU2746877C1 (ru) * | 2020-07-23 | 2021-04-21 | Роман Дмитриевич Лебедев | Пористый фильтрующий элемент и способ его изготовления |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2040371C1 (ru) * | 1993-04-28 | 1995-07-25 | Владимир Натанович Лаповок | Способ изготовления фильтрующего материала |
RU2424083C1 (ru) * | 2009-12-28 | 2011-07-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Красная звезда" | Способ изготовления фильтрующего материала |
RU160451U1 (ru) * | 2015-08-04 | 2016-03-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петрозаводский государственный университет" | Фильтр для воды на основе наноанодированных металлов |
RU2746877C1 (ru) * | 2020-07-23 | 2021-04-21 | Роман Дмитриевич Лебедев | Пористый фильтрующий элемент и способ его изготовления |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Ma et al. | Research progress of titanium-based high entropy alloy: methods, properties, and applications | |
KR101693814B1 (ko) | 티타늄이 포함된 산화물 분산 강화 분산동 합금 및 그의 제조방법 | |
Nishida et al. | Experimental consideration of multistage martensitic transformation and precipitation behavior in aged Ni-rich Ti-Ni shape memory alloys | |
JP7157702B2 (ja) | NiTi系合金材料、NiTi系合金材料の製造方法およびNiTi系合金材料からなる線材または管材 | |
CN101287849A (zh) | Co基合金功能性构件及其制造工艺 | |
TW201833346A (zh) | 用於製造雙相經燒結不銹鋼之不銹鋼粉末 | |
JP5592600B2 (ja) | 熱間型鍛造用の生体用Co基合金素材及びその製造方法 | |
CN111304558A (zh) | 一种纳米多孔包覆的Fe基非晶合金及其制备方法和应用 | |
CN111235429A (zh) | 一种梯度医用材料及其制备方法 | |
Xiao et al. | Morphology and mechanical, corrosive, and antibacterial behaviors of indirectly extruded Zn-0.05 wt.% Mg-(0.5, 1 wt.%) Ag alloys | |
RU2794905C1 (ru) | Способ получения антибактериальных металлических фильтров из сферического порошка коррозионно-стойкой стали с серебром | |
Kaplan et al. | Study of the structure, mechanical characteristics, and antibacterial properties of corrosion-resistant steel alloyed with silver and titanium | |
Lee et al. | Antibacterial characteristics of lotus-type porous copper | |
WO2016118358A1 (en) | Corrosion resistant article and methods of making | |
US10179943B2 (en) | Corrosion resistant article and methods of making | |
CN114293061B (zh) | 一种Cu-Fe-X系合金及其制备方法和应用 | |
WO2019056595A1 (zh) | 一种含锗无镍无磷大尺寸钯基非晶合金及其制备方法 | |
JP6789035B2 (ja) | 電極用チタン合金板 | |
CN111270122B (zh) | 铌微合金化冷轧辊的制造方法及铌微合金化冷轧辊 | |
US20050284548A1 (en) | Stainless steel product having excellent antibacterial activity and method for production thereof | |
KR20190021816A (ko) | 금속합금 분말과 그 제조방법 | |
JP4071232B2 (ja) | 電解コンデンサ用アルミニウム箔 | |
CN112210721A (zh) | 一种抗菌特超级双相不锈钢及其制备方法 | |
JP2019157261A (ja) | 耐食性CuCo合金 | |
CN113462998B (zh) | 一种Zr-Nb系合金棒材的制备方法 |