一种强抑菌铜合金及其制备方法技术

一种强抑菌铜合金及其制备方法，本发明专利技术所述铜合金以质量百分数计包括：铜56.0~80.0%，银元素0.2~2.0%，杂质元素总含量≤0.05%，其中Pb和Cd两种有毒杂质元素含量应严格控制，Pb单一含量≤1000ppm，Cd单一含量≤100ppm，余量为锌。该强抑菌铜合金以高纯电解铜、高纯锌、高纯银方式为原料，采用中频感应炉熔炼。该强抑菌铜合金具有比普通铜及铜合金更强的抑菌效果，可以有效地使存在于其表面的各种细菌、真菌和病毒等失去生物活力；同时本发明专利技术所提供的强抑菌铜合金还具有优良的成形性能，可以加工成把手、门扣、龙头、铜艺品等多种形状和大小的铜产品，满足不同的使用需求，具有很高的实用价值。

A strongly bacteriostatic copper alloy and its preparation method

A strongly bacteriostatic copper alloy and its preparation method are described. The copper alloy in the present invention includes copper 56.0-80.0%, silver 0.2-2.0% and impurity elements less than 0.05% in mass percentage. The contents of lead and cadmium two toxic impurity elements should be strictly controlled. The single content of lead is less than 1000 ppm, the single content of cadmium is less than 100 ppm, and the remainder is zinc. The copper alloy with strong bacteriostasis is melted in medium frequency induction furnace using high purity electrolytic copper, high purity zinc and high purity silver as raw materials. The strong bacteriostasis copper alloy has stronger bacteriostasis effect than common copper and copper alloy, and can effectively deactivate various bacteria, fungi and viruses existing on its surface. At the same time, the strong bacteriostasis copper alloy provided by the invention also has excellent formability and can be processed into copper products of various shapes and sizes, such as handles, door buttons, faucets, copper Arts and crafts, to meet different requirements. It has high practical value because of its use demand.

【技术实现步骤摘要】
一种强抑菌铜合金及其制备方法
本专利技术属于有色金属材料
，具体涉及一种强抑菌铜合金及其制备方法。
技术介绍
微生物利用含铜的酶完成关键的化学反应，而过量的铜会影响微生物蛋白质和酶，阻止微生物的活动，使得铜表现出抑菌性。当微生物细胞内的铜水平提高时，会导致氧化应激和过氧化氢的产生，在这些条件下，铜会参与Fenton反应，Fenton反应是一种对细胞引起化学损伤的反应。其反应过程为：铜从铜的表面溶解并导致细胞受损，细胞膜破裂引起像钾和谷氨酸酯等特殊重要的细胞营养物质泄漏，铜离子参与氧化反应，令细胞进一步受损至死亡。铜的这种快速杀菌的特性，令微生物无法产生抗铜性。因此，铜是理想的抑菌材料。中国专利技术专利(专利申请号：201210303426.5)公开了一种铜合金抑菌材料及其加工工艺。该专利公开的铜合金抑菌材料其组分按重量百分比组成，锌：18-20％；镍：11％-12％；铁：3.5％-5％；锰：0.5％-1％；硒：0.2％；镁：0.4％-0.6％；余量为铜。并通过配料-熔炼-铸造-铣面-加热-热轧-落料-冷轧-矫直-退火-清洗-磨板-烘干-剪切-检验入库加工而成。该专利未对其所公开的抑菌铜材料的抑菌效果和力学性能进行实验和表征，所以，其公开的抑菌铜的抑菌效果和加工成形效果有待商榷。铜作为一种古老的杀菌材料，早在公元前2600年就被用做烧伤的感染预防。尤其是在19世纪和20世纪早期，铜被广泛用于医疗卫生，如霍乱、结核、梅毒、面部神经痛等疾病。直到1932年抗生素时代开始，铜才慢慢退出了杀菌材料的舞台。然而，由于微生物受到抗生素使用的选择性压力，抗生素耐药性逐渐出现。解决途径之一就是在高危区域，如医院床把手、门扣、龙头等使用铜产品。这就要求铜不仅具有极强的抑菌功效，还应具有极好的加工成形能力。
技术实现思路
针对以上问题，本专利技术提出了一种强抑菌铜合金及其制备方法。该强抑菌铜合金具有比普通铜及铜合金更强的抑菌效果，可以有效地使存在于其表面的各种细菌、真菌和病毒等失去生物活力；同时本专利技术所提供的强抑菌铜合金还具有优良的成形性能，可以加工成把手、门扣、龙头、铜艺品等多种形状和大小的铜产品，满足不同的使用需求，具有很高的实用价值。本专利技术提出一种强抑菌铜合金及其制备方法，其特征在于，所述强抑菌铜合金以质量百分数计包括：铜60.0～80.0％，Ag元素0.5～2.0％，杂质元素总含量≤0.05％，，其中Pb和Cd两种有毒杂质元素含量应严格控制，Pb单一含量≤1000ppm，Cd单一含量≤100ppm，余量为锌。作为优选方案，所述强抑菌铜合金以质量百分数计包括：铜65.0～75.0％，Ag元素0.5～1.5％，杂质元素总含量≤0.05％，其中Pb和Cd两种有毒杂质元素含量应严格控制，Pb单一含量≤1000ppm，Cd单一含量≤100ppm，余量为锌。所述的一种强抑菌铜合金的制备方法，其特征在于包括下述步骤：步骤一按设计组分配取高纯电解铜、高纯锌和高纯银；步骤二将配取的高纯电解铜、高纯锌和高纯银加入中频感应熔炼炉内进行熔化，然后向熔体中加入适量变质剂，经充分搅拌、扒渣和静置后，浇铸在铁模中得到铸锭；步骤三将步骤二所得的铸锭放入加热炉内，于800℃～1000℃保温1～8小时，然后关闭加热炉电源，打开炉门，取出铸锭，空冷至室温；所述强抑菌铜合金的制备方法，其特征在于：采用中频感应炉，在非真空条件下用高纯石墨坩埚熔炼。先将称量好的高纯电解铜，高纯锌和木炭置于坩埚中，通电后坩埚内部温度升高，Cu和Zn熔化；Cu和Zn完全熔化后，待熔体温度控制到960～1010℃，再加入Ag；对熔体进行搅拌捞渣处理，升温为1100～1150℃喷火，加入P-Cu对熔体进行脱氧处理，取样，出炉，迅速将熔体浇铸在铁模中凝固成型。作为优选方案，所述强抑菌铜合金的制备方法，其特征在于：将熔铸好的铸锭放入空气炉中进行热处理，热处理温度为850℃～900℃，保温1～7h。原理和优势本专利技术涉及的一种强抑菌铜合金是在高纯电解铜的基础上添加适量的Zn元素和Ag元素而形成的一种强抑菌效果的铜合金，该强抑菌铜合金具有比普通铜及铜合金更强的抑菌效果，可以有效地使存在于其表面的各种细菌、真菌和病毒等失去生物活力；同时本专利技术所提供的强抑菌铜合金还具有优良的成形性能，可以加工成把手、门扣、龙头、铜艺品等多种形状和大小的铜产品，满足不同的使用需求，具有很高的实用价值本专利技术采用铜作为基体。铜是理想的抑菌材料，微生物利用含铜的酶完成关键的化学反应，而过量的铜会影响微生物蛋白质和酶，阻止微生物的活动，使得铜表现出抑菌性。当微生物细胞内的铜水平提高时，会导致氧化应激和过氧化氢的产生，在这些条件下，铜会参与Fenton反应，Fenton反应是一种对细胞引起化学损伤的反应。其反应过程为：铜从铜的表面溶解并导致细胞受损，细胞膜破裂引起像钾和谷氨酸酯等特殊重要的细胞营养物质泄漏，铜离子参与氧化反应，令细胞进一步受损至死亡。铜的这种快速杀菌的特性，令微生物无法产生抗铜性。本专利技术往铜合金中加入适量的Ag元素，可有效提高合金铜合金的抑菌效果。含银的铜合金在使用过程中，银离子和细胞接触后，依靠静电引力吸附在带有负电荷的细胞壁上，取代细胞膜表面阳离子的位置。与蛋白质或其他阴离子基团结合，使原有的生物功能消失，破坏膜的代谢，通过破坏细胞膜的功能达到抗菌的目的。与此同时，如果细菌表面存在着过剩的银离子，银离子还能穿透细胞膜渗入细胞与胞体的内部组成部分发生反应。破坏细胞内酶的活性，使其所催化的生化反应无法正常进行，影响其它相关的生化反应。导致微生物的能量代谢和物质代谢受阻，影响微生物的正常繁殖、生长、发育等过程，从而达到抗菌的目的。银具有公认的抗菌效果，一般而言，一种抗生素大致可杀死6种不同的抗生体，但是银却可杀死600多种细菌，再加上银是不具毒性的物质，所以银的使用范围广泛。本专利技术选择加入适量的Zn元素，可有效提高合金的力学性能，提高合金的加工成形性能。锌在铜中主要是作为固溶强化合金元素而加入的，锌可大量固溶于铜，固溶于铜中的锌在不同的浓度范围内表现出不同的晶格结构。在铜中加入锌可以有效使黄铜具有较高机械强度、硬度的同时保持良好的塑性；可以提高黄铜的冷热加工成形性能，可以使用于不同的加工方法；可以提高黄铜的耐蚀性，并使黄铜具有优美的色泽。对获得的强抑菌铜合金铸锭进行一次850℃～900℃下保温1～7h的高温热处理，使银和锌等元素充分固溶于铜基体中。从而改善铸态强抑菌铜合金中的组织偏析和成分不均匀的情况，稳定材料的组织和性能，后续可采用塑性加工和机加工等方法将本专利技术的强抑菌铜合金制备成各种抑菌铜产品。本专利技术与现有强抑菌铜合金相比具有下列优点和效果：(1)制备工艺简便：采用在纯铜中加入Zn和Ag的方法，进行分级混合熔炼，操作方便，可保证成分均匀稳定。(2)具有较强的抑菌性能：加入的Ag元素和Cu基体都具有抑菌效果，在两者的组合作用下，该强抑菌铜合金具有比普通铜及铜合金更强的抑菌效果，可以有效地使存在于其表面的各种细菌、真菌和病毒等失去生物活力。(3)加工成形性能好：本专利技术所提供的强抑菌铜合金还具有优良的成形性能，可以加工成把手、门扣、龙头、铜艺品等多种形状和大小的铜产品，并且具有优美的色泽和一定的耐腐蚀能力，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种强抑菌铜合金，其特征在于：所述强抑菌铜合金以质量百分数计包括：铜56.0～80.0％，Ag元素0.2～2.0％，杂质元素总含量≤0.05％，其中Pb和Cd两种有毒杂质元素含量应严格控制，Pb单一含量≤1000ppm，Cd单一含量≤100ppm，余量为锌。

【技术特征摘要】
1.一种强抑菌铜合金，其特征在于：所述强抑菌铜合金以质量百分数计包括：铜56.0～80.0％，Ag元素0.2～2.0％，杂质元素总含量≤0.05％，其中Pb和Cd两种有毒杂质元素含量应严格控制，Pb单一含量≤1000ppm，Cd单一含量≤100ppm，余量为锌。2.根据权利要求1所述的一种强抑菌铜合金，其特征在于所述强抑菌铜合金以质量百分数计包括：铜65.0～75.0％，Ag元素0.5～1.5％，杂质元素总含量≤0.05％，，其中Pb和Cd两种有毒杂质元素含量应严格控制，Pb单一含量≤1000ppm，Cd单一含量≤100ppm，余量为锌。3.根据权利要求2所述的一种强抑菌铜合金的制备方法，其特征在于包括下述步骤：步骤一按设计组分配取高纯电解铜、高纯锌和高纯银；步骤二将配取的高纯电解铜、高纯锌和高纯银加入中频感应熔炼炉内进行熔化...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伯康，林高用，宋伟苑，王建辉，
申请(专利权)人：新昌县金声铜业有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33