17-4PH 马氏体不锈钢的抗菌性能工艺

17-4PH马氏体不锈钢的力学性能与耐腐蚀性能均比较良好，主要用来制成医用器械。此类不锈钢材料因为基体中的铜析出相(ε-Cu)而具备抗菌能力，属于新颖生物功能材料。在常规热处理后17-4PH不锈钢尽管会析出一定量的富铜相，但由于体积分数较小而难以释放出满足杀菌要求的铜离子浓度；而常用的高温长时间时效处理虽然可以达到抗菌性能要求，不过高温时效易使析出相过快长大而使得其杀菌的作用减弱，并且，在不锈钢基体中还会生成一些逆转变奥氏体，降低不锈钢材料强度，减少了马氏体不锈钢高强度高硬度的实际应用价值。

马氏体不锈钢医用器械

在有关热处理工艺对17-4PH不锈钢抗菌性能的影响的实验中，有了增强17-4PH 不锈钢抗菌性能的有效措施。即把17-4PH不锈钢在1040℃固溶处理后再在不同温度下做不同的时效处理，观察分析大肠杆菌的杀菌率随时效条件的变化。

实验显示，在时效时间4小时条件下，随着时效处理温度的升高， 17-4PH 不锈钢对大肠杆菌的杀菌率在慢慢增加。时效温度达到600℃时，杀菌率最高，之后尽管温度继续升高，抗菌性能也保持不变。另外 延长时效时间后，不锈钢对大肠杆菌的杀菌率也会有所提高，482℃时效6小时和552℃时效4 小时以上的杀菌率都高于90％，展现出优秀的抗菌能力。实验证明，ε-Cu 相的析出量与形态对不锈钢抗菌性能作用重要，析出相的体积分数越大抗菌性能越优秀，并且尺寸较大的长棒状ε-Cu相比尺寸较小的短棒状或者球状ε-Cu相的抗菌性能更为优秀。随着时效程度的加深，不锈钢中距离较近的析出相逐渐合并，析出相不断长大粗化，体积变大，抗菌性能随之增强。但是，提高时效温度或增加时效时间，虽然使17-4PH不锈钢的杀菌率增加，但是都会降低其硬度，尤其是提高时效温度会明显降低硬度。

实验发现，样品在固溶处理后接着进行液氮温度下的冷处理，能够显著增强17-4PH不锈钢的抗菌性能力，在温度较低和时效时间较短时的效果更加明显。这是由于冷处理后马氏体相变不锈钢中的位错密度会显著增加，过饱和空位和位错促进扩散铜元素，在位错应力场的作用下铜原子趋于聚集在位错处，因此促进了富铜相的析出， 从而明显增强17-4PH不锈钢的抗菌能力。此外，冷处理后晶格发生畸变，畸变后的马氏体组织更加细小，从而提高不锈钢材料的强度。

总的来看，17-4PH不锈钢经过液氮处理＋482℃时效处理4 小时后硬度最高，不过抗菌性能不是很理想，而在552℃和以上温度做时效处理时就算拥有较好的抗菌性能， 但硬度太低，液氮冷处理与482℃时效处理6小时后不但拥有优秀的抗菌性能，还能具备较好的硬度。因此能够确定的是，17-4PH不锈钢的最优抗菌热处理工艺是1040℃固溶处理/0.5 h +液氮冷处理/0.5 h + 482℃时效处理/6 h，只有以此为加工工艺，才能最大化的发挥性能17-4PH不锈钢的抗菌性能。