一种抗菌钴镍铬钼合金及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种具有抗菌性能的钴镍铬钼合金及其制备方法，合金成分按重量百分比包括镍33.0~37.0%、铬19.0~21.0%、钼9.0~10.5%、碳≤0.05%、铁≤0.10%、硅≤0.10%、铝≤0.10%、铜≤0.10%、银0.03~0.08%、铈0.02~0.05%，余量为钴；制得的抗菌钴镍铬钼合金经固溶处理后均为单一面心立方结构，晶粒细小，银弥散分布在基体中。与普通钴镍铬钼合金相比，该合金的加工性能以及在非微生物环境中的耐蚀性基本保持不变，但对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌均具有优良的抗菌性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术抗菌钴镍铬钥合金属于合金领域，特别是涉及一种生物医学材料和首饰用的抗菌钴镍铬钥合金及其制备方法。
技术介绍
细菌传播和蔓延严重威胁人类健康，1996年日本发生了灾难性的大肠杆菌、MRSA(黄色葡萄球菌)感染，2003年中国爆发了大规模的SARS病毒传染，2011年德国爆发了致命出血性大肠杆菌疫情。此外,细菌在金属材料表面的生命活动会导致材料产生微生物腐蚀，使材料失效或对人体产生有害影响。鉴于细菌传播的严重危害以及广泛存在的金属材料微生物腐蚀，对金属生物材料进行改性处理使其具有抗菌性能，具有重要的意义。钴镍铬钥合金因具有优良的耐磨性能、耐蚀性能和较好的生物相容性，是重要的生物医学材料之一，广泛用作人体植入器件以及首饰品，但是它不具有抗菌性能，在使用过程中会粘附细菌，导致细菌感染和传播问题，合金材料也因为细菌的作用而会产生微生物腐蚀。迄今为止，尚未有过抗菌钴镍铬钥合金的报告。对金属生物材料的抗菌改性是生物材料领域的重要课题，获得抗菌性能的途径主要有整体合金化和表面改性两大类，前者具有安全性、耐热性、耐久性、持续性、抗菌谱广等优点，其抗菌性能不会因为使用磨损而丧失或减弱，是抗菌金属生物材料的重要研究方向。在抗菌合金的制备中，需要选择具有良好抗菌性能的合金元素作为抗菌剂。银具有非常优异的抗菌性能，常被作为抗菌元素的优先选择，但是它在铁基、钴基合金中的固溶度一般很微小，用其合金化常被认为是很困难的事情；铜也具有优良的抗菌性能，它在铁基、钴基合金中具有一定的溶解度，但是铜合金化金属生物材料必须借助敏化区间长时间的时效处理，获得弥散分布的ε-Cu相才能获得抗菌性能，这种处理方式会对材料的耐蚀性及其它性能产生不利影响，含铜量超过一定程度`后还容易恶化材料的热加工性能。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种抗菌钴镍铬钥合金及其制备方法，使其在具有耐磨性能和耐蚀性能的特点下，同时具有抗菌性能，在使用过程中不会粘附细菌，不会导致细菌感染和传播等问题，而且材料仍保持优良的耐蚀性。本专利技术的总体思路是:采用银作为抗菌元素，它具有优异的抗菌性能，在钴镍铬钥合金基底中的固溶度微小，容易在熔铸过程中形成偏聚，借助有效的熔铸措施使其形成弥散分布，避免出现严重的偏聚物。在获得优良抗菌性能的同时，依然保持其原有的耐蚀性和加工性能。本专利技术的一种抗菌钴镍铬钥合金，合金成分按重量百分比包括以下组分:镍33.0 37.0%、铬 19.0 21.0%、钥 9.0 10.5%、碳彡 0.05%、铁彡 0.10%、硅(0.10%、铝彡 0.10%、铜彡 0.10%、银 0.03 0.08%、铈 0.02 0.05%，余量为钴；进一步，合金成分按重量百分比包括以下组分:镍35.05%、铬19.79%、钥9.95%、碳0.008%、硅 0.030%，铁 0.047%、铝 0.030%、铜 0.007%、银 0.054%、铺 0.038%，余量为钴。本专利技术还公开一种抗菌钴镍铬钥合金的制备方法，包括以下步骤:a.制备镍银合金:将Ni99.9电解镍和Ag-1纯银在真空电弧炉中熔融，制得镍银合金NiAg2 ；b.制备钴铈合金:将1#电解钴和Ce-2N5B纯铈在真空电弧炉中熔融，制得钴铈合金 CoCe2 ；c.将步骤a中制备的NiAg2和步骤b中制备的CoCe2放置在真空电弧熔铸室的铜坩埚的底部，然后在上面放置1#电解钴、Ν 99.9电解镍、JCr99A金属铬和ASTM360纯钥；在铜坩埚中心放置钛球，封闭炉门后抽真空到5X10_3Pa以下并充入纯氩至0.8 Iatm后再次抽真空到5X ICT3Pa以下并再次充入纯氩至I 1.1atm;d.用60 70A电流引弧后先熔化钛球以清除可能残留的氧，然后将弧焰对准铜坩埚内原料，调整电流为140 160A，待原料熔清后，调整电流为90 110A，启动磁搅拌电源，保持I 1.5min，然 后断开电流使金属液凝固成锭；e.将铸锭翻转后再熔炼，反复2-3次，最后将电流调整到110 130A，待熔清后迅速移开弧焰，使金属液在水冷铜锭模中凝固成锭；将铸锭在1050°C热轧成片材，然后在1150 1200°C固溶处理；进一步，步骤c中，封闭炉门后抽真空到3X ICT3Pa并充入纯氩至0.8 Iatm后再次抽真空到3 X ICT3Pa并再次充入纯氩至1.03atm ；进一步，步骤d中，用65A电流引弧后先熔化钛球以清除可能残留的氧，然后将弧焰对准铜坩埚内原料，调整电流为150A，待原料熔清后，调整电流为100A，启动磁搅拌电源，保持1.5min ；进一步，步骤e中，将铸锭翻转后再熔炼，反复2-3次，最后将电流调整到120A，待熔清后迅速移开弧焰，使金属液在水冷铜锭模中凝固成锭；将铸锭在1050°C热轧成片材，然后在1170°C固溶处理。本专利技术的有益效果:本专利技术的一种抗菌钴镍铬钥合金及其制备方法，通过添加微量铈、真空熔炼、加快凝固速度的综合措施，制得的抗菌钴镍铬钥合金经固溶处理后均为单一面心立方结构，晶粒细小，银弥散分布在基体中。抗菌钴镍铬钥合金对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌均具有优良的抗菌性能，而其耐蚀性与原始合金相比基本保持不变。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步描述。图1为各实施例制备的抗菌钴镍铬钥合金的显微组织及银在基底中的分布情况示意图；图2为各实施例与对比合金在37°C人工汗液中的极化曲线对比图；图3为各实施例与对比合金对金黄色葡萄球菌的抗菌效果对比图；图4为各实施例与对比合金的加工硬化行为对比图；图5为实施例一与对比合金的形变态组织图。具体实施例方式本专利技术的一种抗菌钴镍铬钥合金，合金成分按重量百分比包括以下组分:镍33.0 37.0%、铬 19.0 21.0%、钥 9.0 10.5%、碳彡 0.05%、铁彡 0.10%、硅(0.10%、铝彡 0.10%、铜彡 0.10%、银 0.03 0.08%、铈 0.02 0.05%，余量为钴；进一步，合金成分按重量百分比包括以下组分:镍35.05%、铬19.79%、钥9.95%、碳0.008%、硅 0.030%，铁 0.047%、铝 0.030%、铜 0.007%、银 0.054%、铺 0.038%，余量为钴。本专利技术还公开一种抗菌钴镍铬钥合金的制备方法，包括以下步骤:a.制备镍银合金:将Ni99.9电解镍和Ag-1纯银在真空电弧炉中熔融，制得镍银合金NiAg2 ；b.制备钴铈合金:将1#电解钴和Ce_2N5B纯铈在真空电弧炉中熔融，制得钴铈合金 CoCe2 ；c.将步骤a中制备的NiAg2和步骤b中制备的CoCe2放置在真空电弧熔铸室的铜坩埚的底部，然后在上面放置1#电解钴、Ν 99.9电解镍、JCr99A金属铬和ASTM360纯钥；在铜坩埚中心放置钛球，封闭炉门后抽真空到5X10_3Pa以下并充入纯氩至0.8 Iatm后再次抽真空到5X ICT3Pa以下并再次充入纯氩至I 1.1atm;d.用60 70A电流引弧后先熔化钛球以清除可能残留的氧，然后将弧焰对准铜坩埚内原料，调整电流为140 160A，待原料熔清后，调整电流为90 110A，启动磁搅拌电源，保持I 1.5min，然后断开电流使金属液凝固成锭；e.将铸锭翻转后再熔炼，反复本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗菌钴镍铬钼合金，其特征在于：合金成分按重量百分比包括以下组分：?镍33.0～37.0%、铬19.0～21.0%、钼9.0～10.5%、碳≤0.05%、铁≤0.10%、硅≤0.10%、铝≤0.10%、铜≤0.10%、银0.03～0.08%、铈0.02～0.05%，余量为钴。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：袁军平，王国智，李卫，
申请(专利权)人：重庆愚吉机械制造有限公司，广州番禺职业技术学院，
类型：发明
国别省市：