含铜马氏体抗菌不锈钢的研究

在马氏体不锈钢中添加适量铜,经过固溶和时效处理,在不锈钢中弥散析出ε-Cu相,可赋予不锈钢优良的抗菌性能.用透射电镜观察了析出相的形貌分布,还用电子能谱分析了析出相的组成.抗菌检测结果表明,含铜马氏体不锈钢对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有高效杀灭作用,而仅经过固溶处理的不锈钢则没有杀菌作用.耐蚀性测试结果表明,含铜不锈钢的耐点蚀性能下降,其原因在于钝化膜与ε-Cu相之间存在腐蚀电位而发生电偶腐蚀.     

抗菌时效处理对含Cu双相不锈钢组织和性能的影响 Ⅰ.富Cu相的微观结构及演变规律

采用SEM,XRD以及TEM对经抗菌时效处理后的含Cu双相不锈钢中抗菌富Cu相的微观结构及析出演变规律进行了研究.结果表明,在540 - 580℃温度范围内.双相不锈钢中的铁素体基体及α/γ相界上均有抗菌富Cu相析出,奥氏体内没有新相的析出;随时效时间的延长,析出相逐渐粗化,并由球形颗粒状转变为棒状或长条状;随着时效温度的提高,富Cu相析出速率加快,较快地由颗粒状转变为棒状;时效处理过程中,富Cu相会随时间的延长及温度的提高从亚稳态过渡到稳定的ε-Cu相;ε-Cu相具有复杂的多层孪晶结构,与铁素体基体满足Kurdjumov- Sachs取向关系:（111）_ε-Cu∥（110）_α-Fe,[011]_ε-Cu∥[001]_α-Fe,（111）_ε-Cu∥（121）_α-Fe,[011]_ε-Cu∥[012]_α-Fe.     

抗菌处理对含Cu奥氏体抗菌不锈钢组织和性能的影响

研究了含Cu奥氏体抗菌不锈钢的两种抗菌处理方法对其组织、抗菌性能、机械性能和耐腐蚀性能的影响。结果表明:不同的抗菌处理影响了抗菌不锈钢基体中富Cu相的析出,低温长时间抗菌处理得到的组织中富Cu相比高温短时间抗菌处理得到的富Cu相更细密,细密的富Cu相对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌性更好。与304不锈钢相比,含Cu奥氏体抗菌不锈钢经抗菌处理后对机械性能没有产生明显的影响,耐腐蚀性也没有明显的下降。     

马氏体抗菌不锈钢的微观组织及其抗菌性能

含Cu马氏体抗菌不锈钢经特殊的抗菌热处理析出ε-Cu相,采用覆膜法研究其抗菌性能.实验结果表明:马氏体抗菌不锈钢对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌易于杀灭;鼠伤寒杆菌需要一定时间杀灭;白色念株菌需要较长时间杀灭.这与细菌的细胞壁组织结构、细胞壁厚度和其属性有关.抗菌不锈钢对细胞壁较薄、肽聚糖含量较低、组织疏松、金属离子易穿透细胞壁的细菌易于杀灭;反之,细菌不易于杀灭.随着抗菌作用时间的延长,铜离子浓度的提高,抗菌不锈钢的杀菌效力显著提高.马氏体抗菌不锈钢经表面打磨或磨损仍然具有相同的抗菌性能.     

金属离子型抗菌不锈钢组织及其抗菌性能的研究

分析了高铜马氏体不锈钢和加银奥氏体不锈钢的组织及抗菌性能。通过HREM分析显示,高铜马氏体不锈钢经抗菌热处理后(600℃时效0.5 h),基体弥散分布着大量小于40 nm的球状-εCu相,与基体存在共格关系。随时效时间增长,-εCu相逐渐脱溶成为独立的富铜相。SEM分析显示加Ag奥氏体不锈钢固溶后富Ag质点分布在晶界。等离子质谱法显示表面涂覆液膜24 h后Cu2 、Ag 抗菌离子析出浓度分别达到75×10-4%和0.15×10-4%,这是高铜和加银不锈钢具有100%抗菌率的原因。     

热处理对3Cr13MoCu马氏体不锈钢抗菌性能的影响

利用抗菌性能检测、硬度测试、TEM观察、激光共聚焦显微镜观察和SEM观察等手段,研究了时效处理对3Cr13MoCu马氏体不锈钢抗菌性能的影响.研究结果表明,随着时效温度的升高,3Cr13MoCu马氏体不锈钢中的富Cu相不断长大,对金黄色葡萄球菌的杀菌率不断提高,但其硬度迅速下降.而在500℃进行时效处理时,延长时效时间至10~14 h后,钢中富Cu相含量不断增加,其抗菌性能和硬度均不断提高.结合抗菌性能和硬度测试结果,确定3Cr13MoCu不锈钢的优化热处理制度为:1080℃固溶30 min,水冷+500℃时效10~14 h,空冷.在此热处理工艺下,3Cr13MoCu不锈钢表现出了非常优异的抗菌性能,在杀灭游离态细菌的同时,还可以有效地抑制表面细菌生物膜的形成.     

铁素体抗菌不锈钢的抗菌特性

含Cu铁素体抗菌不锈钢的抗菌特性来自抗菌热处理过程中形成的析出相ε-Cu,抗菌处理后的抗菌不锈钢具有良好的长效广谱抗菌功能,而且对人体是安全的。抗菌功能不会因表面磨损或长期浸泡而丧失。抗菌过程可以分为两个阶段,抗菌作用主要通过与细菌的直接接触实现。     

THE OBSERVATION AND ANALYSIS OF ε-Cu PHASE IN THE CU CONTAINING ANTIBACTERIAL AUSTENITESTAINLESS STEEL

采用OM、XRD、SEM、EPM和TEM分析了含Cu奥氏体不锈钢经抗菌热处理后所形成的ε-Cu相.试样经过FeCl3-HCl水溶液浸蚀后在OM下观察到,ε-Cu相最初在晶界上形核,随后顺加工方向逐渐长大成棒状,长度约为30μm.EPM和EDS分析表明,它是一种含Cr,Ni和Fe的富Cu相,较多ε-Cu相中的Cu含量达到80%左右;在时效过程中,ε-Cu相的成分不断变化.XRD分析表明,该富Cu相具有fcc结构,是Cu固溶体相.     

含铜抗菌马氏体不锈钢的组织与性能

通过在1Cr13中加入适量的铜,并经过特殊的热处理,可使不锈钢析出ε-Cu相,并在水中溶出铜离子,从而具有优良的抗菌特性.实验结果表明,铜的加入可以使不锈钢晶粒细化,具有较高的强度和硬度,但使腐蚀速度略有增加,并减小了钝化区间.     

含Ag抗菌CD4MCu双相不锈钢耐点蚀性能研究

添加Cu-Ag合金颗粒制备了含Ag抗菌CD4MCu双相不锈钢并在1150℃下固溶处理2 h。采用SEM,XRD和EDS观察和分析组织中相及形貌,采用电化学测试了材料在不同介质环境中的耐点蚀性能,并与CD4MCu双相不锈钢母材进行了对比。结果表明,抗菌材料的含Ag相无法充分溶解到基体内部而使得材料表面物理及化学性质不一致,造成在不同介质溶液中其耐蚀性能与母材的差异。具体表现为,与母材相比,在3.5%Na Cl溶液和无菌液体培养基中,抗菌材料腐蚀电流密度增大,钝化膜稳定性相对较弱,耐点蚀性能降低;而在30%含氯醋酸溶液和大肠杆菌溶液中,抗菌材料腐蚀电流密度变小,钝化膜稳定性变强,表现出较好的耐点蚀性能。     

银、铜复合添加对2205双相不锈钢耐硫酸盐还原菌腐蚀行为的影响

目的 通过添加铜、银元素赋予2205双相不锈钢协同抗菌效果,以提高材料的抗菌性能和耐微生物腐蚀能力。方法 采用金相显微镜（OM）和扫描电镜（SEM）研究铜、银添加对材料显微组织变化和两相比例的影响,使用能谱（EDS）分析元素分布。采用电化学测试,包括动电位极化曲线（PD）、开路电位（OCP）、线性极化电阻（LPR）和交流阻抗谱（EIS）,表征添加铜、银后材料耐蚀性能的改变和在硫酸盐还原菌（SRB）体系中耐微生物腐蚀的能力。采用莫特肖特基测试（MS）表征表面钝化膜缺陷密度的变化。使用扫描电镜观察浸泡试样表面生物被膜和腐蚀产物,并采用EDS分析腐蚀产物主要成分。通过共聚焦显微镜（CLSM）观察活死染色后表面生物被膜内细菌的生长情况,分析含铜、银材料的协同抗菌性能。结果 添加铜元素会使2205双相不锈钢中奥氏体含量增多,银元素主要以银富集相分布于基体材料中。电化学测试显示,2205试样的腐蚀电流密度和维钝电流密度分别为10.30 mA/cm2和1.19 μA/cm2,而2205-Cu和2205-Cu-Ag的自腐蚀电流密度分别为13.73 mA/cm2和28.85 mA/cm2,维钝电流密度分别为1.54 μA/cm2和2.31 μA/cm2,添加铜和银元素都会导致自腐蚀电流密度和维钝电流密度上升。此外,铜银元素会使钝化膜掺杂浓度上升,2205试样的钝化膜掺杂浓度为2.81×1020 cm-3,而2205-Cu和2205-Cu-Ag钝化膜掺杂浓度分别为4.46×1020 cm-3和4.97×1020 cm-3。由于协同抗菌效应,在硫酸盐还原菌参与腐蚀的体系中,2205-Cu-Ag试样的耐蚀性能远好于2205-Cu和2205试样,在第14天时,2205、2205-Cu和2205-Cu-Ag的极化电阻值分别为37.27、41.51、72.90 kΩ?cm2。通过活死染色和扫描电镜图片可看出,2205-Cu-Ag表面的腐蚀产物较少,生物被膜稀疏且死亡细菌多于2205和2205-Cu试样。结论 铜、银的添加会改变2205双相不锈钢的两相比例,降低耐蚀性,并使钝化膜致密性降低。但同时含铜、银的材料具有明显的协同抗菌效果,能够有效抑制金属表面生物被膜的附着,显著提升了材料耐硫酸盐还原菌导致的微生物腐蚀性能。     

铸造铬锰氮不锈钢耐蚀性的研究

添加了Ｍｏ和Ｃｕ的铬锰氮不锈钢，合金钝化膜更加完整，且稳定性高。钝化膜主要由Ｆｅ、Ｃｒ和Ｍｏ的含水氧化物组成，添加Ｍｏ和Ｃｕ的合金钝化膜有Ｃｒ、Ｍｏ和Ｃｕ的富集，且Ｃｒ／Ｆｅ的比值高，膜薄却致密，耐蚀性能好。它具有优于１８—８和１Ｃｒ１８Ｎｉ１２Ｍｏ２Ｔｉ钢的耐均匀腐蚀、耐点蚀和耐晶间腐蚀性能     

Analysis on Internal Oxidation Technology of Al in Cu—Al Pre--Alloyed Powders

通过在铁素体和奥氏体不锈钢中添加适量Cu，经过特殊的抗菌处理，使不锈钢具有了优良的抗菌特性．探索了含Cu不锈钢经过抗菌处理后抗菌析出相的分布和形貌，抗菌检测结果表明，含有一定量Cu的铁素体和奥氏体不锈钢显示出了很强的广谱抗菌性能．在生物电镜下观察到抗菌钢表面细菌形态的改变与组织液溢出现象．     

热处理温度对G3合金耐点蚀性能的影响

采用SEM、EDS、TEM等方法研究了不同热处理温度对G3合金组织形态及晶界析出相的影响;进而利用浸泡模拟实验和电化学实验,分析组织变化以及晶界析出相对G3合金耐点蚀性能的影响。结果表明:晶界析出相对G3合金耐点蚀性能起着关键的作用。低温退火时由于G3合金析出相变少,组织均匀性增加,G3合金耐点蚀性能有所增加。而随着退火温度的进一步升高,在晶界生成大量的析出相。析出相的大量生成使得G3合金组织不均匀性增加,同时造成贫Mo区域钝化膜稳定性变差,容易发生局部活化溶解,点蚀敏感性明显增加。     

显微组织铁素体化对2507双相不锈钢耐点蚀性能的影响

通过JMatPro材料性能模拟软件、扫描电镜、能谱仪和电化学测试等方法研究了显微组织铁素体化对2507双相不锈钢耐点蚀性能的影响机理。结果表明：经1 050～1 250℃保温60 min的固溶处理后,2507双相不锈钢的显微组织发生铁素体化,奥氏体相的吉布斯自由能上升,随固溶温度升高,铁素体相含量增多,铁素体化速率逐渐减小;显微组织铁素体化导致两相中化学元素的含量产生明显变化,即铁素体相中铬、钼含量下降,奥氏体相中镍、氮含量上升;随着耐蚀性较弱的铁素体相含量上升,2507双相不锈钢的钝化膜和蚀孔欧姆压降快速下降,腐蚀电流密度上升,耐点蚀性能快速下降。     

海水流速对经抛光和钝化表面处理的2205不锈钢点蚀的影响

采用动电位极化曲线、电化学阻抗谱以及Mott-Schottky曲线等电化学测试方法研究了2205不锈钢管路材料在流动海水中的耐点蚀性能,并对测试后的试样进行了腐蚀形貌观察。结果表明,抛光状态和钝化状态下,试样表面均出现了明显的点蚀形貌,点蚀电位在0.9～1.2 V之间。在静态环境中材料的耐点蚀性要强于流动海水中;随着流速上升,材料的耐点蚀性并未发生明显变化,但表面钝化膜在流动海水中失去了再钝化能力。2205不锈钢表面钝化膜呈现n型和p型两种半导体特征,说明不锈钢表面钝化膜呈现双层结构,主要由外层Fe的氧化物和内层Cr的氧化物组成。钝化处理后试样的耐点蚀性能有所上升,但钝化膜的半导体性质未发生明显变化。海水冲刷使得不锈钢耐点蚀性能下降,不同表面处理的2205不锈钢在海水冲刷下表面钝化膜特性差异导致不锈钢点蚀敏感性不同。     

Cu含量对管线钢耐微生物腐蚀性能的影响

含Cu耐微生物腐蚀管线钢的开发和应用是解决管道微生物腐蚀难题的有效措施。本工作利用电化学测试及SEM、激光共聚焦显微镜(CLSM)等分析技术,研究了不同Cu含量(0、0.7%、1.34%,质量分数)的X65级管线钢在无菌和接种硫酸盐还原菌(SRB)的近中性模拟土壤浸出液(NS4)中的腐蚀行为,为耐微生物腐蚀管线钢的优化设计提供依据。结果表明,随着Cu含量的升高,含Cu管线钢的抗菌性能和耐蚀性能均有所提高;当Cu含量从0增加到0.70%时,试样表面的点蚀坑密度从714 cm^-2下降到244 cm^-2;当Cu含量达到1.34%时,点蚀坑密度进一步下降到67 cm^-2;含Cu钢在腐蚀过程中持续释放的铜离子在接菌环境中的杀菌作用和其对腐蚀产物层的改善作用,以及其在无菌环境中所形成的Cu₂O等保护性腐蚀产物是含Cu管线钢具有优异耐蚀性能的关键原因。     

时效温度对含Cu抗菌双相不锈钢力学及耐蚀性能的影响

通过SEM、EDS以及拉伸试验与电化学测试等手段,研究了时效温度对含铜抗菌双相不锈钢力学及耐蚀性能的影响。结果表明,时效处理析出的富Cu相有提高抗拉强度的作用;在540~580 ℃范围内,随着时效温度升高,富铜相粗化,材料抗拉强度及塑性下降,断口由韧性断裂逐渐向解理断裂转变;在30%醋酸溶液中,富铜相体积分数越大,试样耐蚀能力越强。     

Cu含量对高铝锌合金组织和性能的影响

Cu是高铝锌合金的主要强化元素之一,其在锌铝合金中具有一定的固溶度,当超过此固溶度时将以白色条状的ε相析出,研究了Cu含量对高铝锌合金组织与性能的影响,结果表明:高铝锌合金中析出富铜相的Cu含量的临界点在1.0%～2.0%之间;在铜含量较低的情况下,ε相析出的数量少,尺寸小,合金在保持较小强度增幅下,伸长率增加,硬度基本保持不变;适当地提高铜含量,有利于细化锌铝合金的基体组织,提高致密度,减少缩孔缩松倾向.综合考虑各种因素的影响,对ZA27、ZA30等牌号的高铝锌合金,其铜含量的最佳范围可控制在2.5%～3.5%.     

磁控溅射IN738涂层耐盐水腐蚀性能研究

利用电化学方法、扫描电镜和扫描隧道显微镜等技术，研究了纳米晶IN738涂层耐盐水腐蚀性能，探讨了溅射纳米涂层的腐蚀机制，发现表面纳米化导致钝性金属材料钝化膜的溶解速度增加，而表面微观孔隙的存在使材料的耐点蚀能力下降，但是纳米IN738涂层总体耐蚀性能很高。