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抗菌不锈钢的分类

来源:至德钢业 日期:2020-05-29 22:49:06 人气:199

抗菌不锈钢的种类有许多,而且分类的方法也多样化。按照基体的不同进行分类,可以分为铁素体、马氏体和奥氏体抗菌不锈钢;按照制备方法进行分类,可以分为整体添加型抗菌不锈钢、复合抗菌不锈钢板、表面涂层型抗菌不锈钢、表面改性型抗菌不锈钢。以下按照制备方法分类来进行介绍:

整体添加型抗菌不锈钢

整体添加型抗菌不锈钢是指在烧结、冶炼等工序时在基体内添加具有抗菌性能的金属元素,再经热处理后得到具有抗菌性能的不锈钢。此种不锈钢由表及里都均匀分布着抗菌析出相,目前AgCu作为添加元素的研究比较广泛。

含铜抗菌不锈钢不但抗菌性能优异,而且本身力学性能、加工性能良好,可以很好的推广到餐具、刀具和器具上。中科院金属所是国内率先研究含铜抗菌不锈钢的机构,研究人员采用真空感应炉在传统不锈钢中分别加入1.8%~2.2%3。6%~4。1%Cu,最终制备出抗菌性能优异的奥氏体抗菌不锈钢和铁素体抗菌不锈钢。银的抗菌性能要比铜好很多,而且不需要进行特殊的抗菌热处理,但是含银抗菌不锈钢对元素的含量要求极为严格,尤其是S的含量。日本川崎制铁公司通过控制浇注速度使得此种不锈钢的AgAg氧化物、Ag硫化物能够在基体中均匀分布。在不锈钢中添加二元或多元抗菌金属元素可以极大的改善抗菌不锈钢的综合抗菌性能。宝钢开发了一种含Ag-Cu二元合金的节镍奥氏体抗菌不锈钢,其中Ag的质量分数为5%~15%,该钢种在厨房、表面装饰和器皿上得到了应用。

复合抗菌不锈钢板

复合抗菌不锈钢是通过一定的加工工艺将抗菌金属板和不锈钢板进行复合处理得到的一种抗菌不锈钢。复合抗菌不锈钢板主要应用于刀具的制作,它具有韧性高、结构美观、容易加工、抗菌性持久等优点。日本爱知钢公司联合本国一家轧制工厂成功推出一种用于加工食材的刀具,该刀具可以有效的避免细菌病毒在食物间传播。宝山钢铁股份有限公司成功研制出了一种由碳钢基板和表面抗菌不锈钢覆盖层轧制而成的抗菌不锈钢板,在复合抗菌不锈钢板表层均匀分布着CuZnAg连续相,该钢板抗菌效果良好,而且耐腐蚀、易加工。

表面涂层型抗菌不锈钢

表面涂层型抗菌不锈钢主要是通过喷涂、溶胶—凝胶、磁控溅射等工艺在不锈钢基体表面涂覆上一层具有抗菌性能的材料。

TiO2的抗菌性能取决于其光催化活性。在一定波长的紫外光照射下,TiO2可以使绝大部分有机物降解,因此可以杀死由有机复合物构成的细菌。但是,TiO2只能够吸收波长小于387nm的紫外线光波段,而且此类波段的紫外光在太阳光中只占4%。为了解决这一问题,研究者发现通过掺杂改性可以将TiO2可吸收波段扩展到可见光区,而氮掺杂是目前最为实用的方法。李娜等采用射频磁控溅射法在医用不锈钢表面制备纳米TiO2-xNx薄膜,利用TiO2的抗菌特性,开发了一种应用于口腔的不锈钢抗菌材料。此种纳米TiO2-xNx薄膜表面形貌均匀致密,薄膜结晶度良好,存在TiO2的抗菌特性锐态矿相结构,氮元素质量比为0.13%。而且纳米TiO2-xNx薄膜对变形链球菌的抗菌率为97。79%,对粘性放线菌的抗菌率为49.42%,对白色念珠菌的抗菌率为96.84%,这3种菌种均属于口腔常见致病菌。北京科技大学的彭帅采用溶胶—凝胶法在不锈钢表面制备出了含银的SiO2薄膜,在经热处理后,该抗菌不锈钢对金黄色葡萄球菌的抑菌率为100%。韦春贝等采用双靶磁控溅射制备出了TiN/Cu-Zn纳米多层膜抗菌不锈钢,然后研究者研究了TiN/Cu-Zn纳米多层膜抗菌不锈钢的表面腐蚀性与抗菌性能的关系,以及TiN/Cu-Zn纳米多层膜结构对抗菌性能的影响。研究者发现Cu-Zn膜层比较薄时,只有TiN层的沉积时间在10~15s(厚度约3。3nm~5nm)时,TiN/Cu-Zn纳米多层膜不锈钢才具备一定的抗菌性能,而超过25sTiN/Cu-Zn纳米多层膜不锈钢的抗菌效果很差。而当Cu-Zn层较厚时,不锈钢均具有较好的抗菌性能。

表面改性型抗菌不锈钢

表面改性抗菌不锈钢一般是通过渗金属、离子注入等方法在不锈钢基体表面扩散渗入CuAgZn等元素,致使不锈钢具备抗菌性能。该制备方式的优点在于抗菌层与不锈钢基体以冶金方式结合,抗菌元素沿不锈钢表面以下一定深度呈阶梯分布,抗菌层与基体没有明显分界面,结合能力强。但是表面改性技术制备的不锈钢抗菌层一般较薄,在医用器械、食品工业、饮食服务等领域,往往无法满足实际需求。王紫阳等[27]采用MEVVA源和高能气体离子源对刀具不锈钢分别进行了Ag离子、N离子和Ag/N离子复合注入,并对处理后的试样进行了耐磨、硬度及抗菌性能研究。结果表明,注入Ag离子可以使不锈钢获得抗菌性,注入N离子提高了不锈钢的硬度和耐磨性,复合注入Ag/N离子使刀具不锈钢不但具有了良好的抗菌性,而且摩擦系数减小了25%,硬度提高了57%,复合注入Ag/N离子后的刀具不锈钢对大肠杆菌的杀菌率为95%。徐晋勇等通过双辉等离子渗金属技术在不锈钢表面进行铜铟钼三元共渗,制备出了表面含有铜铟钼合金层的抗菌不锈钢。研究发现合金层表面均匀致密、平整光滑、无孔洞裂纹,基体表面的合金层由渗层和表面的沉积层共同构成。基体与表面沉积层之间存在一条明显的过渡线,而这条过渡线就是渗层,即扩散层,渗层与基底属于冶金结合。渗铜铟钼不锈钢的抗菌效果持久,对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌作用20h后,抗菌率达99.9%。KoutaroShiraishi等在不锈钢表面进行了等离子源离子注入制备了抗菌性TiO2涂层,并将试样暴露在紫外线下与金黄色葡萄球菌接触进行抗菌实验测试,30分钟时细菌存活量为45。8%,45分钟时为28。6%,60分钟后细菌全部被杀死。

本文标签:不锈钢 

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