[發明專利]一種抗菌抗病毒含銅不銹鋼及其制備和應用

有效

• 申請號: 202010730748.2
• 申請日: 2020-07-27
• 公開（公告）號: CN114000066B
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發明（設計）人: 黃明欣;劉立濤;潘烈文;錢永康
• 申請（專利權）人: 港大科橋有限公司
• 主分類號: C22C38/42
• 分類號: C22C38/42;C22C38/44;C22C38/46;C22C38/48;C22C38/50;C22C38/52;C22C38/54;C22C38/58;C22C38/06;C22C38/04;C22C38/02;C22C33/02;C21D1/18
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司 11280
• 代理人: 郭廣迅

本發明提供一種抗菌抗病毒含銅不銹鋼及符合其組成的不銹鋼的制備方法和應用，所述含銅不銹鋼包括不銹鋼基體和均勻分布于所述不銹鋼基體中的富銅相，其中，所述含銅不銹鋼的銅含量為6～30wt％。其制備方法包括粉末冶金法或采用優化或無銅脆問題的鑄造技術。相比于傳統含銅抗菌不銹鋼，本發明的含銅不銹鋼產品內含有的足量的富銅析出相，不僅可以實現對細菌的良好殺滅作用，且可以達到與純銅相媲美的殺滅病毒的能力，可用于制備刀具、電梯按鈕、欄桿、扶手、門把手、杯子等部件的整體或全部，其可有效殺滅存在于其表面的細菌和病毒。

技術領域

本發明屬于材料技術領域，涉及一種高含銅量的不銹鋼，尤其涉及一種高性能抗菌抗病毒含銅不銹鋼及其制備和應用。

背景技術

存在于生活環境以及公共安全衛生領域的病原體細菌和病毒一直以來都是威脅公眾安全和健康的重大隱患，全世界每年有數百萬人死于細菌感染。季節性流感以及長期以來周期性爆發的各類流感病毒更是對人們的生命安全和社會造成了難以估計的影響。與攜帶有帶菌或帶病毒物體表面的間接或直接接觸是病原體細菌和病毒感染人類最為重要的一個途徑之一，更是各類有害細菌感染人類最主要的途徑。然而，不銹鋼作為在日常生活用具，公共衛生設施，食品工業領域等關鍵部門應用最為廣泛的材料之一，其本身并不具備抗菌或抗病毒的能力。例如，經研究證實，2019-nCov新型冠狀病毒已被證明可以在普通不銹鋼表面生存數天不死亡；常見的致病型大腸桿菌也被證明可以在不銹鋼表面長時間存活。由此誘發的更高風險的細菌和病毒的傳播風險不僅對公眾健康安全影響巨大，同時也給社會造成了極大的醫療和經濟負擔。因此開發具有優異抗菌抗病毒能力的不銹鋼器具的需求日益提高。

不同于不銹鋼中的常用合金添加元素，金屬元素銀、銅、鋅等天然具有一定的抗擊有害病原體的作用，這類無機抗菌劑擁有溫度適應范圍廣，廣譜抗菌，低毒性，長效抗菌，不產生耐藥性等無可比擬的優勢，其中尤以銀和銅效果最好。此外，經研究證實，金屬銅表面可以有效殺滅H1N1豬流感病毒；2019-nCov新型冠狀病毒在純銅表面只要幾小時后就會完全喪失活性。

為了使不銹鋼獲得永久的抗菌能力，目前主要是通過在鑄造過程中以整體冶煉添加銀、銅或其它抗菌金屬元素的方式制備抗菌不銹鋼。以銅為例，其作為一種鋼鐵材料中常見的微量添加元素，在添加量比較低時其作用與鎳類似，可以提高材料的耐腐蝕性能，例如含銅0.2~0.5 wt%的鋼軌鋼其耐腐蝕性能一般要好于普通碳素鋼，當銅含量超過0.75 wt%時可通過固溶時效處理提高材料的強度。當銅含量進一步提高時可用于制備含銅系列抗菌不銹鋼，例如，在傳統鑄造過程中添加2~5.5 wt%左右銅的奧氏體含銅不銹鋼以及添加了3~4 wt%的馬氏體不銹鋼等，這類鑄造含銅不銹鋼在經過熱處理后，對大腸桿菌的抗菌率一般都可以達到98%以上。盡管最高可達5.5 wt%的銅添加量對一系列的含銅抗菌不銹鋼而言，產生良好的抗菌效果已經完全足夠，然而，與純銅相比，這個銅含量依然很低，難以產生抗病毒效果，而傳統鑄造技術在制備更高銅含量的不銹鋼時遇到的銅脆問題也制約了其進一步開發具備抗病毒能力的不銹鋼，目前尚未見到有任何報道現有的含銅不銹鋼具備優良的抗病毒能力，尤其是目前沒有任何一種不銹鋼具備長效抗擊2019-nCov病毒的能力。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具備抗菌和抗病毒能力的不銹鋼及符合此成分的含銅不銹鋼的制備方法與應用。此不銹鋼內部可以含有銀、銅、鋅等具備抗菌或抗病毒作用的元素的一種或多種的組合，尤其地，區別于傳統含銅抗菌不銹鋼，此新型抗菌抗病毒不銹鋼內含有高含量的銅元素。

本發明創造性地利用粉末冶金技術便于調控成分、近凈成形以及產品無需后續加工變形的特點，制備了一系列高銅含量的含銅抗菌不銹鋼，并結合相關抗病毒實驗，成功驗證并開發了一種高性能的抗菌抗病毒不銹鋼，該含銅不銹鋼可長久有效殺滅其表面的細菌和病毒，尤其是2019-nCov病毒。此外，符合本發明所述化學成分的不銹鋼不僅可通過一系列粉末冶金技術進行制備，也可以通過改善銅脆工藝的傳統鑄造工藝或者新型連軋連鑄等一系列不存在或優化熱加工銅脆現象的方法制備，只要符合本發明所述成分要求即可。且任何符合本發明所述成分要求或基于此發明進行微小改動仍應屬于本發明的保護范圍。