[發明專利]一種超高抗菌性能的雙相不銹鋼及其制備方法

有效

• 申請號: 201811055194.X
• 申請日: 2018-09-11
• 公開（公告）號: CN109207868B
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發明（設計）人: 趙金龍;席通;楊柯;楊春光
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: C22C38/44
• 分類號: C22C38/44;C22C38/42;C22C38/02;C22C38/04;C22C38/58;C22C33/06;C21D6/00
• 代理公司: 沈陽晨創科技專利代理有限責任公司 21001
• 代理人: 崔曉蕾

本發明的目的在于提供一種超高抗菌性能雙相不銹鋼材料及其制備方法，并使其固溶和時效的熱處理狀態下，具有有效的抵抗高濃度細菌(＞(8?9)*10⁶CFU/mL)的功能，顯著降低雙相不銹鋼在使用中引發的細菌微生物的腐蝕風險。所述不銹鋼的化學成分為：Cr：22.0?25.0；Ni：4.5?7.5；Mo：1.5?3.0；Cu：2.0?4.0；Ga:1.0?2.5；N：0.2?0.3；C≤0.03；Si≤1.0；Mn≤3.0；P≤0.03；S≤0.02；余量為Fe。本發明所述雙相不銹鋼能夠迅速地抑制使用環境中的細菌繁殖，減輕微生物腐蝕的破壞風險，可廣泛地應用于含有超高濃度細菌的石油能源開采及海洋工程領域中，具體為貯存容器以及液體輸送管道。

技術領域

本發明涉及雙相不銹鋼材料技術領域，具體為一種超高抗菌性能的雙相不銹鋼及其制備方法。

背景技術

雙相不銹鋼在完全固溶狀態下，由鐵素體和奧氏體組成，使得其具有高強度、優良的韌性、好的焊接性能及卓越的耐腐蝕性能，已經廣泛應用在石油化工、海洋工程、造紙工業等特殊苛刻的腐蝕環境中，一定程度地取代了傳統雙相不銹鋼。研究發現，在雙相不銹鋼的使用環境中，存在細菌微生物，其會對材料造成強有力的腐蝕破壞，使得微生物腐蝕行為被廣為關注。

抗菌功能型金屬材料的日益發展，可以使得雙相不銹鋼所遭遇的微生物腐蝕問題得到緩解。抗菌功能型金屬材料的抗菌功能產生方式為自身抗菌性，其是通過添加一些具有抗菌作用的金屬元素，再通過特殊的熱處理使不銹鋼本身產生抗菌性，是兼具結構和功能特性的綠色抗菌材料，已經成為從事細菌微生物研究工作者關注的熱點。但是，目前抗菌功能型不銹鋼的應用具有兩方面的應用局限，如圖1所示：(a)對細菌濃度低于(1-2)*10⁵CFU/mL的低濃度細菌微生物的殺滅時間需長達24小時；(b)對細菌濃度高于(1-2)*10⁶CFU/mL的高濃度細菌微生物的殺菌率無法達到90％以上。

由于海洋工程以及海下石油能源的開采的裝備及構件實在苛刻的腐蝕性環境下服役，其水下結構長期受到海水及微生物的侵蝕，高濃度的氯離子對不銹鋼的耐蝕性性能要求較高，雙相不銹鋼的應用滿足使用要求，但由于海洋中微生物的存在，形成了海洋微生物腐蝕，在其不銹鋼材料表面形成生物膜，進而腐蝕雙相不銹鋼材料。抗菌功能型雙相不銹鋼的使用，可以使得生物膜被抑制或者破壞，微生物腐蝕發生的幾率大大減小，但是，受到目前抗菌功能型不銹鋼的局限性的影響，對細菌的殺滅時間過長以及對抑制細菌濃度范圍的限制，此種類型不銹鋼在較高濃度細菌環境中將無法起到有效地應用。

基于上述背景，如果能開發一種超高抗菌性能的雙相不銹鋼，使之不僅可以有效地快速抑制超高濃度細菌的繁殖進而形成深谷文末，而且可以保證兼具結構和抗菌功能特性，較高的耐腐蝕性能要求以及良好的生物相容性。那么，可以使得抗菌功能型雙相不銹鋼在海洋工程以及海下石油開采領域得到更加廣泛地應用。

因此，本申請擬提供一種超高抗菌性能的雙相不銹鋼及其制備方法，在很大程度上解決現有問題，對雙相不銹鋼在超高濃度細菌環境中起到有效地效果。

發明內容

本發明的目的在于提供一種超高抗菌性能的雙相不銹鋼材料及其制備方法，本發明通過在不銹鋼中添加Ga元素，并使其在固溶和時效的熱處理狀態下，可具有有效的抵抗超高濃度細菌(＞(8-9)*10⁶CFU/mL)的功能，顯著降低雙相不銹鋼在使用中引發的細菌微生物腐蝕風險。本發明所述超高抗菌性能雙相不銹鋼能夠迅速地抑制雙相不銹鋼使用環境中的細菌繁殖，減輕微生物腐蝕的破壞風險，能夠廣泛應用于含有超高濃度細菌的石油能源開采及海洋工程領域中，具體為貯存容器以及液體輸送管道。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：