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%(質量分數)的銅，經過時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成分見表2。中國科學家在20世紀末就開始系統(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(質量分數)
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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，同時在制造過程中采取特殊的時效熱處理，使不銹鋼自表面到內部均勻彌散的析出微細的含銅相(ε-Cu相)，由于在不銹鋼表面與環(huán)境介質接觸時有銅離子溶出而發(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。進一步的研究結果表明，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+形式溶出并與細菌作用，導致細菌死亡。
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數達到一定的比例，才能起到最佳的抗菌效果。同時，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相在時效彌散析出的同時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。需要進一步探索適當的時效熱處理、鍛造和軋制工藝。
雖然抗菌不銹鋼問世的時間較短，但是用抗菌不銹鋼加工的產品自投放市場以來，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備、食品工業(yè)相關的容器以及醫(yī)療器械等產品已經全方位地推向市場。目前，中國抗菌材料產業(yè)初步形成。開發(fā)以金屬材料為載體、抗菌時間持久，能夠規(guī)模生產的抗菌材料，一定會產生巨大的經濟效益。抗菌材料的研制拓寬了金屬材料的應用領域，同時對材料的生產成本影響不大，這種新型的抗菌材料將具有十分廣闊的市場前景。
（未完待續(xù)）
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