[發明專利]一種抗菌鈷鎳鉻鉬合金及其制備方法

有效

• 申請號: 201210592457.7
• 申請日: 2012-12-30
• 公開（公告）號: CN103184383A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發明（設計）人: 袁軍平;王國智;李衛
• 申請（專利權）人: 重慶愚吉機械制造有限公司;廣州番禺職業技術學院
• 主分類號: C22C30/00
• 分類號: C22C30/00;C22C30/02;C22C1/02;C22F1/00
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識產權代理有限公司 11129
• 代理人: 謝殿武

技術領域

本發明抗菌鈷鎳鉻鉬合金屬于合金領域，特別是涉及一種生物醫學材料和首飾用的抗菌鈷鎳鉻鉬合金及其制備方法。?

背景技術

細菌傳播和蔓延嚴重威脅人類健康，1996年日本發生了災難性的大腸桿菌、MRSA（黃色葡萄球菌）感染，2003年中國爆發了大規模的SARS病毒傳染，2011年德國爆發了致命出血性大腸桿菌疫情。此外，細菌在金屬材料表面的生命活動會導致材料產生微生物腐蝕，使材料失效或對人體產生有害影響。鑒于細菌傳播的嚴重危害以及廣泛存在的金屬材料微生物腐蝕，對金屬生物材料進行改性處理使其具有抗菌性能，具有重要的意義。?

鈷鎳鉻鉬合金因具有優良的耐磨性能、耐蝕性能和較好的生物相容性，是重要的生物醫學材料之一，廣泛用作人體植入器件以及首飾品，但是它不具有抗菌性能，在使用過程中會粘附細菌，導致細菌感染和傳播問題，合金材料也因為細菌的作用而會產生微生物腐蝕。迄今為止，尚未有過抗菌鈷鎳鉻鉬合金的報告。?

對金屬生物材料的抗菌改性是生物材料領域的重要課題，獲得抗菌性能的途徑主要有整體合金化和表面改性兩大類，前者具有安全性、耐熱性、耐久性、持續性、抗菌譜廣等優點，其抗菌性能不會因為使用磨損而喪失或減弱，是抗菌金屬生物材料的重要研究方向。在抗菌合金的制備中，需要選擇具有良好抗菌性能的合金元素作為抗菌劑。銀具有非常優異的抗菌性能，常被作為抗菌元素的優先選擇，但是它在鐵基、鈷基合金中的固溶度一般很微小，用其合金化常被認為是很困難的事情；銅也具有優良的抗菌性能，它在鐵基、鈷基合金中具有一定的溶解度，但是銅合金化金屬生物材料必須借助敏化區間長時間的時效處理，獲得彌散分布的ε-Cu相才能獲得抗菌性能，這種處理方式會對材料的?耐蝕性及其它性能產生不利影響，含銅量超過一定程度后還容易惡化材料的熱加工性能。?

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種抗菌鈷鎳鉻鉬合金及其制備方法，使其在具有耐磨性能和耐蝕性能的特點下，同時具有抗菌性能，在使用過程中不會粘附細菌，不會導致細菌感染和傳播等問題，而且材料仍保持優良的耐蝕性。本發明的總體思路是：采用銀作為抗菌元素，它具有優異的抗菌性能，在鈷鎳鉻鉬合金基底中的固溶度微小，容易在熔鑄過程中形成偏聚，借助有效的熔鑄措施使其形成彌散分布，避免出現嚴重的偏聚物。在獲得優良抗菌性能的同時，依然保持其原有的耐蝕性和加工性能。?

本發明的一種抗菌鈷鎳鉻鉬合金，合金成分按重量百分比包括以下組分：?

鎳33.0～37.0%、鉻19.0～21.0%、鉬9.0～10.5%、碳≤0.05%、鐵≤0.10%、硅≤0.10%、鋁≤0.10%、銅≤0.10%、銀0.03～0.08%、鈰0.02～0.05%，余量為鈷；?

進一步，合金成分按重量百分比包括以下組分：鎳35.05%、鉻19.79%、鉬9.95%、碳0.008%、硅0.030%，鐵0.047%、鋁0.030%、銅0.007%、銀0.054%、鈰0.038%，余量為鈷。?

本發明還公開一種抗菌鈷鎳鉻鉬合金的制備方法，包括以下步驟：?

a.制備鎳銀合金：將Ni99.9電解鎳和Ag-1純銀在真空電弧爐中熔融，制得鎳銀合金NiAg₂；?

b.制備鈷鈰合金：將1#電解鈷和Ce-2N5B純鈰在真空電弧爐中熔融，制得鈷鈰合金CoCe₂；?

c.將步驟a中制備的NiAg₂和步驟b中制備的CoCe₂放置在真空電弧熔鑄室的銅坩堝的底部，然后在上面放置1#電解鈷、Ni99.9電解鎳、JCr99A金屬鉻和ASTM360純鉬;在銅坩堝中心放置鈦球，封閉爐門后抽真空到5×10^-3Pa以下并充入純氬至0.8～1atm后再次抽真空到5×10^-3Pa以下并再次充入純氬至1～1.1atm;?

d.用60～70A電流引弧后先熔化鈦球以清除可能殘留的氧，然后將弧焰對準銅坩堝內原料，調整電流為140～160A，待原料熔清后，調整電流為90～110A，啟動磁攪拌電源，保持1～1.5min，然后斷開電流使金屬液凝固成錠；?

e.將鑄錠翻轉后再熔煉，反復2-3次，最后將電流調整到110～130A，待熔清后迅速移開弧焰，使金屬液在水冷銅錠模中凝固成錠；將鑄錠在1050℃熱軋成片材，然后在1150～1200℃固溶處理；?