3 抗菌不銹鋼
抗菌不銹鋼是指在某些不銹鋼中加入適量有抗菌效果的元素(如銅)，經(jīng)抗菌性處理后使其具有穩(wěn)定的加工性和良好抗菌性的一種新型不銹鋼。近十多年來抗菌不銹鋼得到快速發(fā)展，日本日新制鋼公司首先在不銹鋼中加入1.5-4.0%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的銅，經(jīng)過時(shí)效熱處理后該材料具有顯著的抗菌能力，他們從1996年起先后研發(fā)成功奧氏體、鐵素體及馬氏體這3個系列的抗菌不銹鋼，各類含銅抗菌不銹鋼的化學(xué)成分見表2。中國科學(xué)家在20世紀(jì)末就開始系統(tǒng)研究抗菌不銹鋼的組織和性能，利用銅在不銹鋼中的抗菌性效果，開發(fā)出了具有抗菌性同時(shí)不降低其加工性的抗菌不銹鋼。
表2 含Cu不銹鋼的典型組分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))
|
鋼種 |
C |
Si |
Mn |
Ni |
Cr |
N |
Cu |
|
NSSAM1 |
0.01 |
0.30 |
0.20 |
- |
17.0 |
0.01 |
1.5 |
|
NSSAM2 |
0.30 |
0.50 |
0.50 |
- |
13.0 |
0.02 |
3.0 |
|
NSSAM3 |
0.04 |
0.50 |
1.80 |
9.0 |
18.0 |
0.03 |
3.8 |
含銅抗菌不銹鋼中添加了比傳統(tǒng)含銅不銹鋼多0.5-1.0%的銅，同時(shí)在制造過程中采取特殊的時(shí)效熱處理，使不銹鋼自表面到內(nèi)部均勻彌散的析出微細(xì)的含銅相(ε-Cu相)，由于在不銹鋼表面與環(huán)境介質(zhì)接觸時(shí)有銅離子溶出而發(fā)揮抗菌效果。在使用過程中。即使這種不銹鋼表面磨損，其新鮮表面還會繼續(xù)溶出銅離子，因而能繼續(xù)保持優(yōu)良的抗菌性。進(jìn)一步的研究結(jié)果表明，富銅相均勻彌散地分布在抗菌不銹鋼的表面上，抗菌不銹鋼在與大腸桿菌接觸后，富銅相中的銅以Cu2+形式溶出并與細(xì)菌作用，導(dǎo)致細(xì)菌死亡。
此類合金的研究目前集中在2個方面：(1)如何形成高度細(xì)小彌散的富ε-Cu相。僅有固溶的銅是不夠的，鋼中的銅只有形成ε-Cu相，并且相的形狀、尺寸及其在基體中所占的體積分?jǐn)?shù)達(dá)到一定的比例，才能起到最佳的抗菌效果。同時(shí)，在不銹鋼表面或金屬表面通常還存在一層鈍化層或氧化層，它們也會影響抗菌性能；(2)富ε-Cu相在時(shí)效彌散析出的同時(shí)也會帶來組織相對變化和降低耐腐蝕性能及加工性能等問題。因此。需要進(jìn)一步探索適當(dāng)?shù)臅r(shí)效熱處理、鍛造和軋制工藝。
雖然抗菌不銹鋼問世的時(shí)間較短，但是用抗菌不銹鋼加工的產(chǎn)品自投放市場以來，很快就受到人們的青睞。在日本，用抗菌不銹鋼制作的成套廚房設(shè)備、食品工業(yè)相關(guān)的容器以及醫(yī)療器械等產(chǎn)品已經(jīng)全方位地推向市場。目前，中國抗菌材料產(chǎn)業(yè)初步形成。開發(fā)以金屬材料為載體、抗菌時(shí)間持久，能夠規(guī)模生產(chǎn)的抗菌材料，一定會產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益?？咕牧系难兄仆貙捔私饘俨牧系膽?yīng)用領(lǐng)域，同時(shí)對材料的生產(chǎn)成本影響不大，這種新型的抗菌材料將具有十分廣闊的市場前景。
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