提高17-4PH 无锡不锈钢抗菌性能的有效措施
时间：2019-06-13
作者：无锡不锈钢板
浏览：0
17-4PH无锡不锈钢是一种马氏体沉淀硬化型无锡不锈钢，具有良好的力学性能和耐腐蚀性能，广泛用于制作外科手术刀、手术剪、手术镊、肠钳、刮匙等器械。这类不锈钢由于基体中的铜析出相(ε-Cu)而具有抗菌性能，是一种新型生物功能材料。但是常规热处理后17-4PH无锡不锈钢尽管析出一定数量的富Cu相，但是因体积分数较小而难以释放出杀菌所需的铜离子浓度；而常用的高温长时间时效处理虽然能满足抗菌性能的需要，但是高温时效易使析出相过快长大而导致其钉扎位错的作用减弱，同时，在基体中还容易形成一定数量的逆转变奥氏体，导致强度的降低，降低了马氏体不锈钢高强度高硬度的实际使用价值。
最近，辽宁科技大学王帅等人研究了热处理工艺对17-4PH无锡不锈钢抗菌性能的影响，提出了提高17-4PH 不锈钢抗菌性能的有效措施。他们将17-4PH不锈钢在1040℃固溶处理后再在不同温度下进行不同的时效处理，研究大肠杆菌的杀菌率随时效条件的变化。
研究表明，在时效时间4 h条件下，随着时效处理温度的升高， 17-4PH 无锡不锈钢对大肠杆菌的杀菌率逐渐增加。时效温度为600℃时，杀菌率达到最大，此后温度继续升高，抗菌性能保持不变。同样， 随着时效时间的延长，不锈钢对大肠杆菌的杀菌率也随之提高，482℃时效6 h以及552℃时效4 h以上的杀菌率均超过90％，表现出优异的抗菌性能。研究证明，ε-Cu 相的析出量和形态对不锈钢抗菌性能具有重要影响，析出相的体积分数越大抗菌性能越好，且尺寸较大的长棒状ε-Cu相比尺寸较小的短棒状或者球状ε-Cu相的抗菌性能更为优异。随着时效程度的加深，钢中距离较近的析出相逐渐合并，析出相不断长大粗化，体积变大，抗菌性能随之增强。但是，提高时效温度或增加时效时间，虽然使17-4PH不锈钢的杀菌率增加，但是都会降低其硬度，尤其是提高时效温度会明显降低硬度。
实验发现，样品在固溶处理后接着进行液氮温度下的冷处理，可以有效提高17-4PH无锡不锈钢其抗菌性能，在温度较低和时效时间较短时的效果尤为明显。这是因为冷处理后马氏体相变不锈钢中的位错密度明显增加，过饱和空位和位错促进了Cu元素的扩散，在位错应力场的作用下Cu原子趋于聚集在位错处，因此促进了富Cu相的析出， 从而有效地提高17-4PH不锈钢的抗菌性能。另一方面，冷处理后晶格发生畸变，畸变后的马氏体组织更加细小，从而使强度提高。
综合起来看，17-4PH无锡不锈钢经过液氮处理＋482℃时效处理4 h后硬度最高，但抗菌性能不够理想; 而在552℃及以上温度进行时效处理时尽管具有较佳的抗菌性能， 但硬度较低; 液氮冷处理＋482℃时效处理6 h后不仅具有优异的抗菌性能， 且保持着较高的硬度。由此可以确定，17-4PH不锈钢的最佳抗菌热处理工艺为1040℃固溶处理/0.5 h +液氮冷处理/0.5 h + 482℃时效处理/6 h。