【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属表面处理，具体涉及一种高耐磨、抗菌的不锈钢及其制备方法与应用。
技术介绍
1、医疗领域中使用大量的不锈钢产品，不仅涉及到骨科、齿科、介入支架等治疗用的各类不锈钢植入器械，还包括外科手术器械、诊疗器械，以及院内公共设施。此外，在制药领域，常用制药机械设备均是采用不锈钢加工制作，此类机械设备往往要求不锈钢具有较好力学性能，尤其是表面耐磨，同时还要求具有较好耐腐蚀性和抗菌性。采用传统表面氮化法来提高不锈钢表面硬度，一般需要较高的温度，这容易造成不锈钢基体强度和硬度降低，尤其对沉淀硬化型不锈钢，也会降低耐腐蚀性；而为了实现不锈钢的抗菌性，往往需要在熔炼阶段添加大量cu或ag。因此，如何高效提高不锈钢表面硬度，并赋予其抗菌性能，以满足高端制药机械设备使用要求具有重要意义。
技术实现思路
1、本专利技术针对现有技术的不足，提出一种高耐磨、抗菌的不锈钢及其制备方法与应用。制备的不锈钢表面硬度高，耐磨损，具有抗菌效果。
2、本专利技术第一方面提供一种不锈钢的制备方法，其中，包括以下步骤：以质量分数计算，首先将5-30％的含铜粉末和70-95％的不锈钢粉进行机械合金化处理获得合金粉末，然后将所述合金粉末进行热压烧结获得含铜不锈钢块体，将该含铜不锈钢块体进行渗氮处理得到表面具有氮化层的不锈钢。
3、本专利技术利用机械合金化来处理含铜不锈钢合金粉末，使铜在不锈钢中分布更为均匀，在具有良好抗菌性的前提下，相比于传统抗菌不锈钢大大减少了铜的添加量，并利用热压烧结获得
4、含铜粉末含量影响不锈钢的抗菌性、密度和表面硬度，含铜粉末量增加，获得的不锈钢的密度、表面硬度也将增加，含铜粉末的质量分数可以是5％、10％、15％、20％、25％、30％中任意两个组成的数值范围内的任意值。不锈钢粉的质量分数可以是70％、75％、80％、85％、90％、95％中。两个组成的数值范围内的任意值
5、在本专利技术的一些实施方式在，优选地，以质量分数计算，所述含铜粉末的含量为5-20％。采用本专利技术的方法，即便含铜粉末的使用量较低，制备的不锈钢依然具有良好的表面硬度和抗菌效果，含铜粉末的质量分数可以是5％、8％、10％、12％、15％、18％、20％中任意两个组成的数值范围内的任意值。所述不锈钢粉末为雾化不锈钢粉末。
6、在本专利技术的一些实施方式在，优选地，所述含铜粉末为纯铜粉或镀铜粉，其中所述镀铜粉采用如下方法制备：
7、将cuso4·5h2o粉末融于蒸馏水后，保温至35-50℃，加入不锈钢粉末和催化剂，反应获得所述镀铜粉。通过镀铜方式将铜镀不锈钢粉末的表面，有利于使铜在初始状态就和不锈钢粉末混合更均匀，为提高产品不锈钢的性能打好基础。
8、在本专利技术的一些实施方式在，优选地，制备所述镀铜粉时，按质量份数计算，所述cuso4·5h2o的份数为25份，不锈钢粉末为15-60份，催化剂为0.05-0.08ml的n2h4，反应时间为5-10min。不锈钢粉末的份数可以是15、20、30、40、50、60中任意两个组成的数值范围内的任意值，催化剂可以是0.05ml、0.06ml、0.07ml、0.08ml中任意两个组成的数值范围内的任意值。反应时间可以是5min、6min、7min、8min、9min、10min中任意两个组成的数值范围内的任意值
9、在本专利技术的一些实施方式在，优选地，所述机械合金化处理采用三维振动球磨进行，球磨时间4-20h。球磨时间影响获得的不锈钢的表面硬度，其他条件相同的前提下，不进行球磨和球磨4小时相比，不锈钢的表面硬度可提高一倍，球磨时间的延长，可提高最终不锈钢件的表面硬度，球磨时间可以是4h、8h、10h、15h、18h、20h中任意两个组成的数值范围内的任意值。
10、在本专利技术的一些实施方式在，优选地，所述热压烧结压力为200-800mpa，烧结温度为600-750℃，从室温升温到烧结温度的时间为2-5min。与传统的动辄几小时的烧结相比，本专利技术采用快速烧结法，室温升温到烧结温度的时间可以是2min、3min、4min、5min中任意两个组成的数值范围内的任意值；烧结压力可以是200mpa、300mpa、400mpa、500mpa、600mpa、700mpa、800mpa中任意两个组成的数值范围内的任意值。烧结温度可以是600℃、650℃、700℃、750℃中任意两个组成的数值范围内的任意值。达到预设的烧结温度后，还可以进行短时间的保温，以提高不锈钢的致密度，如烧结温度为600℃，达到该温度后可以继续保温10min左右，烧结温度为650℃，达到该温度后可以继续保温5min左右，烧结温度为700℃时，达到烧结温度后即可开始降温，无需保温。
11、在本专利技术的一些实施方式在，优选地，所述渗氮处理的温度为450-550℃，时间为8-20h。渗氮处理的温度和时间影响氮化层的厚度，进而影响不锈钢的表面硬度，渗氮温度可以是450℃、500℃、550℃中任意两个组成的数值范围内的任意值。
12、在本专利技术的一些实施方式在，优选地，还包括在进行机械合金化处理前对不锈钢粉末进行预处理，该预处理包括：将不锈钢粉末进行高能球磨，转速400-800转/分，球磨3-5h。对不锈钢粉末进行球磨预处理，可以使不锈钢粉末更均匀，颗粒大小趋于稳定，为后续添加含铜粉末做准备，同时不锈钢粉末本身形成了一定的合金化。预处理时间可以是3h、4h、5h中任意两个组成的数值范围内的任意值；转速可以是400转/分、500转/分、600转/分、700转/分、800转/分中任意两个组成的数值范围内的任意值。
13、本专利技术第二方面提供一种本专利技术第一方面的制备方法制备得到的不锈钢。
14、在本专利技术的一些实施方式中，优选地，所述不锈钢的表面硬度不低于600hv0.5。不锈钢的表面硬度和球磨、氮化时间有密切关系；另外，含铜量增加，合金密度增和表面硬度也增加。
15、在本专利技术的一些实施方式中，优选地，所述不锈钢表面的氮化层厚度为100微米以内。
16、本专利技术第三方面提供一种不锈钢在制药领域中的应用。
17、本专利技术的有益效果为：利用机械合金化处理，将含铜粉末均匀混合不锈钢粉末，细化粉末粒度，并结合快速热压烧结，进一步抑制晶粒的生长，形成超细晶不锈钢，显著提高耐蚀性能，利用cu离子的扩散杀菌的特性，使得不锈钢具有抗菌性，最后对其进行低温等离子渗氮处理，显著提高其表面硬度，改善了获得的不锈钢的综合力学性能，对拓展其应用范围有显著的效果。
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1.一种不锈钢的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：以质量分数计算，首先将5-30％的含铜粉末和70-95％的不锈钢粉进行机械合金化处理获得合金粉末，然后将所述合金粉末进行热压烧结获得含铜不锈钢块体，将该含铜不锈钢块体进行渗氮处理得到表面具有氮化层的不锈钢。
2.根据权利要求1所述的不锈钢的制备方法，其特征在于，以质量分数计算，所述含铜粉末的含量为5-20％。
3.根据权利要求1或2所述的不锈钢的制备方法，其特征在于，所述含铜粉末为纯铜粉或镀铜粉，其中所述镀铜粉采用如下方法制备：
4.根据权利要求3所述的不锈钢的制备方法，其特征在于，制备所述镀铜粉时，按质量份数计算，所述CuSO4·5H2O的份数为25份，不锈钢粉末为15-60份，催化剂为0.05-0.08mL的N2H4，反应时间为5-10min。
5.根据权利要求1或2所述的不锈钢的制备方法，其特征在于，所述机械合金化处理采用三维振动球磨进行，球磨时间4-20h；
6.根据权利要求5所述的不锈钢的制备方法，其特征在于，所述热压烧结压力为200-800MPa，烧结温度为
7.根据权利要求1所述的不锈钢的制备方法，其特征在于，还包括在进行机械合金化处理前对不锈钢粉末进行预处理，该预处理包括：将不锈钢粉末进行高能球磨，转速400-800转/分，球磨3-5h。
8.一种权利要求1或2所述的制备方法制备得到的不锈钢。
9.根据权利要求8所述的不锈钢，其特征在于，所述不锈钢的表面硬度不低于600HV0.5；
10.一种权利要求8或9所述的不锈钢在制药领域中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种不锈钢的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：以质量分数计算，首先将5-30％的含铜粉末和70-95％的不锈钢粉进行机械合金化处理获得合金粉末，然后将所述合金粉末进行热压烧结获得含铜不锈钢块体，将该含铜不锈钢块体进行渗氮处理得到表面具有氮化层的不锈钢。
2.根据权利要求1所述的不锈钢的制备方法，其特征在于，以质量分数计算，所述含铜粉末的含量为5-20％。
3.根据权利要求1或2所述的不锈钢的制备方法，其特征在于，所述含铜粉末为纯铜粉或镀铜粉，其中所述镀铜粉采用如下方法制备：
4.根据权利要求3所述的不锈钢的制备方法，其特征在于，制备所述镀铜粉时，按质量份数计算，所述cuso4·5h2o的份数为25份，不锈钢粉末为15-60份，催化剂为0.05-0.08ml的n2h4，反应时间为5-10min。
【专利技术属性】
技术研发人员：马毅龙，龙洪陈，龙芝梅，栗克建，王琴，王亚，方宇，钱宇杰，
申请(专利权)人：重庆科技学院，
类型：发明
国别省市：
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