近年来,不论是食品业、医疗卫生业还是一般家庭,卫生防菌意识日益提高,世界市场对于抗菌制品的需求正在不断增长。不锈钢在食品工业、医疗卫生业乃至一般家庭都有广泛的应用,如果不锈钢具有抗菌杀菌性能,必定受到消费者的欢迎。目前日本已开发出大量添加银,铜,锌等经特殊处理的抗菌不锈钢,具有抗菌效果良好,时效性长的优点。
我国在抗菌材料领域的研究和应用起步比较晚,沈阳金属研究所也相继开发了铁素体系抗菌不锈钢和奥氏体系抗菌不锈钢w,四川大学研究了高碳马氏体抗菌不锈钢的抗菌性能。但是以低碳马氏体不锈钢为基体的研究较少,本文着重分析铜对低碳马氏体不锈钢的影响,探索以1Cr13为基体的抗菌不锈钢的研制。
1试验材料及方法试验用1Cr13Cu1.5马氏体不锈钢是由中频感应炉熔炼。铸锭经1100°Cx 5h均匀化处理后锻成10mm厚板材。用扫描电镜分析了合金的组织形貌,采用失重法测定了合金的耐蚀性。
合金的抗菌效果采用涂覆法测定,对比材料为原1Cr13不锈钢。
试验马氏体不锈钢1Cr13Cu1. 5的化学成分/%余2试验结果与分析铜对不锈钢组织和硬度的影响不同含Cu量和热处理工艺的不锈钢的试样组织形貌固溶600°C时效5h aL1100CagedaL600for5h.从可以看出,1Cr13的淬火和回火组织除了主要是马氏体基体外,在晶界上和晶内还有一些第二相存在,根据能谱分析可知,这些第二相为铬和碳、铬和铁的化合物。而1Cr13Cu1.5的淬火和回火组织,可以看到有白色块状、点状的析出物,这些析出物与lCrl3中的第二相不相同,通过的X射线分析可知为铜的析出物。微观组织的变化将引起不锈钢性能的改变。
通过硬度对比可知,加铜的不锈钢的硬度有所提高。这是因为铜的析出物粒子分布在基体内部和附着在基体表面,位错线难以切过粒子,在粒子处受阻而发生弯曲,从而起到对位错的钉扎作用,造成硬度上升。经过高温时效后,析出物长大粗化,较近距离的析出相逐渐合并,尺寸增大,形状由球状演变为圆头杆状,富铜相之间的距离增大,位错可以在析出相之间弓弯,造成强化效果减弱,硬度下降W.表2试验不锈钢的洛氏硬度/试样淬火回火表3试样在硝酸中的腐蚀速率/g*m-2h-1从表3的数据可以看出,1Cr13在硝酸中的腐蚀速率安低丁ICrlJCUl.5的满蚀速半,淬火态下试样的腐蚀速率不锈钢耐蚀性变钢基体间的电倡高,所以Cu或S加速了不锈钢的了不锈钢钝化性降低,表面容:缩短不锈钢体型不锈钢经过织,尤其铜的加,进行,从而使马I钢中所含元素的钢所含钝化元素化性强的元素。
钝化膜的稳出,一部分铬以量从而导致钝化23抗菌性能用菌液涂覆锈钢经oo°c|菌性能。易出现点蚀,造成不锈钢钝化区间的绣钢内部金相结构的的影响。马氏:热处理强化,其金相组织为多相组入形成了Cu新相,不利于钝化的氏体不锈钢的钝化性不强。不锈因此,铬含量的高低直接影响钝化定性。但从XRD实验结果可以看CnC3形式析出,降低了钢中铬的含表4不锈钢对大肠杆菌的抗菌效果试样原始菌量/个24h后菌量/个抗菌率/:区间缩短法测试了3溶处理600*5h时效后试样的抗从实验结果可以看出,1Cr13不锈钢对大肠杆菌基本没有抗菌性,而1Cr13Cu1.5不锈钢对大肠杆菌的抗菌率达95%.XRD分析得知:热处理后大量的富铜相弥散析出是抗菌效果的主要原因,富铜相的多少决定抗菌性的好坏。在表面附着的液体中,Cu2+容易析出,析出的Cu2+与细菌接触时便会进入细菌的细胞内与细菌中的酵素结合,破坏细菌胞内的酶系统,造成微生物固有成分破坏或者产生功能障碍,影响细菌正常的新陈代谢,从而使细菌死亡%钢具有抗菌性,而且这种抗菌性高达95%.铜的加入改变了不锈钢的微观组织形态,并且使硬度提高,起到强化的效果。