一種抗菌抑菌的合金型材及其制備方法和應用技術

本發明專利技術制備了一種抗菌抑菌的合金型材及其制備方法和應用。本發明專利技術的抗菌抑菌的合金型材，在Cu

【技術實現步驟摘要】
一種抗菌抑菌的合金型材及其制備方法和應用


[0001]本專利技術屬于合金制備
，具體涉及一種抗菌抑菌的合金型材及其制備方法和應用。

技術介紹

[0002]對于耐腐蝕銅合金而言，一般要降低銅離子釋放速率甚至避免銅離子的釋放。對于抗菌抑菌銅合金而言，需要合理調控銅離子的釋放以實現對微生物原病體的滅活或抑制生長，比如對微生物病原體，通過迅速釋放大量的銅離子，以快速殺滅，而對于日常防護，則需通過緩慢釋放銅離子，并維持在一個有效抑菌濃度范圍，以便達到持久有效的抗菌抑菌效果。因此，合理調控銅離子釋放是實現銅合金精準高效抗菌抑菌的關鍵。
[0003]添加合金元素對銅合金的腐蝕和抗菌抑菌性能的影響顯著。添加鐵元素除了可以提高銅合金的強度以外，通過控制鐵含量使之在銅基體中形成Fe相，構成銅基體
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Fe相原電池，達到調控銅離子釋放的目的。
[0004]抗菌抑菌銅合金需要制作成各種醫療器件才能實現其抗菌抑菌的功能，比如醫用紗布、醫用口罩、醫用敷料等需要超細銅絲(如直徑40μm以下)和紡織線共同編織而成，醫用床欄桿、門把手等需要超薄銅箔或帶材貼敷在器件上。目前，銅合金超細絲、箔、帶等普遍采用傳統的“熔鑄+熱加工+冷加工”方法制備，即先采用熔鑄法制備銅合金坯料，然后對坯料進行加熱至高溫(900℃以上)和熱加工(熱軋、熱鍛造、熱擠壓等)開坯，對熱加工坯料進行多次的冷加工(冷軋、拉拔等)、中間退火、酸洗等工序，制備出銅合金超細絲、箔、帶。然而，傳統熔鑄法制備的合金坯料質量差，一方面鑄坯表面存在表面橘皮、偏析瘤、裂紋等缺陷，后續加工前須進行表面深度銑面，金屬損耗大；另一方面，合金坯料內部氣孔、疏松、夾渣等缺陷較多，致密度較低，導致后續冷加工困難，加工過程斷絲、斷帶現象嚴重，成材率低，產品質量差，特別是制備超細絲、超薄箔帶材的難度大。另外，制備過程需要熱加工，且冷加工(冷軋、拉拔等)、中間退火和酸洗的次數多，存在工藝流程長、能耗大、環境負擔重、生產成本高等問題。

技術實現思路

[0005]本專利技術旨在至少解決現有技術中存在的上述技術問題之一。為此，本專利技術提供了一種抗菌抑菌的合金型材，該合金型材表面缺陷少，制備工藝流程短。
[0006]本專利技術還提供了一種抗菌抑菌的合金型材的制備方法。
[0007]本專利技術還提供了一種抗菌抑菌的合金型材的應用。
[0008]本專利技術的第一方面提供了一種抗菌抑菌的合金型材，按質量百分比計，制備原料包括：
[0009]Fe：0.5wt％～10wt％，
[0010]X：0.05wt％～10wt％，
[0011]余量為Cu；
[0012]所述X選自Zn、Ag、Mg、Mn和Ti中的至少一種；
[0013]所述合金型材包括絲材和帶材。
[0014]本專利技術關于抗菌抑菌的合金型材中的一個技術方案，至少具有以下有益效果：
[0015]本專利技術的抗菌抑菌的合金型材，在Cu
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Fe二元合金的基礎上，通過合金化技術添加Ag、Mg、Mn、Zn、Ti等生物相容性好的元素，結合大變形量冷加工和熱處理工藝，綜合調控銅基體中合金元素和Fe相的含量和分布狀態以及銅基體晶界數量和小角度晶界占比，進而調控合金中銅離子的釋放過程，既可提高型材的抑菌抗菌性能，又對人體友好。
[0016]根據本專利技術的一些實施方式，所述絲材的直徑為10μm～30μm。
[0017]根據本專利技術的一些實施方式，所述帶材的厚度為0.05mm～0.2mm。
[0018]銀作為和銅一樣古老的金屬抗菌劑，可以增強銅合金的抑菌滅菌能力，同時刺激細胞愈合。鋅元素和鎂元素都是人體必需的微量元素，可有效防止細胞凋敝，同時起到促進Fe相均勻分布的作用。錳的主要生理功能在于它是人體內多種酶的激活劑，錳可參與100多種酶的激活作用，與人體內糖、氨基酸、蛋白質、膽固醇的合成、脂肪代謝等密切相關。金屬鈦由于其優異的生物相容性，在醫用金屬植物體中占有很高的比重，是一種重要的生物醫用材料。另外，晶界特征對銅合金腐蝕速率和銅離子釋放具有重要的影響，當合金尺寸不小于幾十μm時，晶界密度越大，即晶界數量越多，腐蝕速率和銅離子釋放速率越大；而當具有相同的晶界密度時其中小角度晶界所占比例越大，有利于減緩晶界腐蝕速率和銅離子釋放速率。因此，綜合利用合金化和晶界調控技術，開發新型抗菌抑菌銅合金，實現銅合金精準高效抗菌抑菌，對發展健康安全的醫療器件具有重要的意義。
[0019]根據本專利技術的一些實施方式，添加Ag元素，可通過Cu基體和Ag本身抗菌抑菌的協同作用，提高合金的綜合抗菌抑菌性能。
[0020]根據本專利技術的一些實施方式，Zn和Mg元素在銅基體的固溶度較大，添加Zn和Mg元素可提高合金成分均勻分布，同時可促進Cu
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Fe合金中Fe相的充分析出，有利于形成Cu基體
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Fe相原電池，調控銅離子釋放速率，到達銅合金精準高效抗菌抑菌的目的。
[0021]根據本專利技術的一些實施方式，添加Ti和Mn生物相容性好的元素，其固溶在Cu基體中，可調控Cu基體的電極電位，進而有利于控制銅離子釋放速率，同時對人體友好。
[0022]上述合金元素的含量對材料的抗菌抑菌性能和加工性能的影響顯著。若合金元素含量太低，則達不到調控銅離子釋放速率的目的；若合金元素含量太高，則存在如下問題：(1)增加了合金的成本；(2)熔鑄過程合金熔體粘度大、合金元素易揮發等，制備的坯料氣孔、縮松、夾渣等缺陷多，鑄坯質量控制難度大，后續大變形加工困難；(3)合金形成多種粗大的析出相，析出相團聚現象嚴重，合金銅離子釋放速率調控困難。
[0023]根據本專利技術的一些實施方式，鋅的添加量為0.05wt％～6.00wt％。
[0024]根據本專利技術的一些實施方式，銀的添加量為0.01wt％～2.00wt％。
[0025]根據本專利技術的一些實施方式，鎂的添加量為0.01wt％～1.00wt％。
[0026]根據本專利技術的一些實施方式，錳的添加量為0.05wt％～0.50wt％。
[0027]根據本專利技術的一些實施方式，鈦的添加量為0.05wt％～0.50wt％。
[0028]本專利技術的第二面提供了制備上述合金型材的方法，包括以下步驟：
[0029]S1：按配比稱取原料，在定向凝固爐中熔融，通過定向凝固法制備得到合金坯料；
[0030]S2：將所述合金坯料進行均勻化退火處理后，進行第一次冷加工成型，得到冷加工
成型坯料；
[0031]S3：將所述冷加工成型坯料進行第二次冷加工成型，得到冷加工成型件；
[0032]S4：對所述冷加工成型件進行型材退火處理。
[0033]本專利技術關于制備抗菌抑菌的合金型材的方法中的一個技術方案，至少具有以下有益效果：
[0034]與傳統醫用銅合金制備方法相比，本專利技術抗菌抑菌的合金型材的制備方法，制備質量高，具有無鑄造缺陷、致密度高、冷加工性能優異的特點，結合大變形量冷加工和熱本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種抗菌抑菌的合金型材，其特征在于，按質量百分比計，制備原料包括：Fe：0.5wt％～10wt％，X：0.05wt％～10wt％，余量為Cu；所述X選自Zn、Ag、Mg、Mn和Ti中的至少一種；所述合金型材包括絲材和帶材。2.根據權利要求1所述的合金型材，其特征在于，所述絲材的直徑為10μm～80μm。3.根據權利要求1所述的合金型材，其特征在于，所述帶材的厚度為0.01mm～1mm。4.一種制備如權利要求1至3任一項所述的合金型材的方法，其特征在于，包括以下步驟：S1：按配比稱取原料，在定向凝固爐中熔融，通過定向凝固法制備得到合金坯料；S2：將所述合金坯料進行均勻化退火處理后，進行第一次冷加工成型，得到冷加工成型坯料；S3：將所述冷加工成型坯料進行第二次冷加工成型，得到冷加工成型件；S4：對所述冷加工成型件進行型材退火處理。5.根據權利要求4所...

【專利技術屬性】
技術研發人員：姜雁斌，王陽剛，李周，
申請(專利權)人：中南大學，
類型：發明
國別省市：