外科手術(shù)器械用馬氏體型抗菌不銹鋼的表面鈍化處理方法與流程

本發(fā)明屬于抗菌不銹鋼材料表面處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種外科手術(shù)器械用馬氏體型抗菌不銹鋼的表面鈍化處理方法。

背景技術(shù)：

外科手術(shù)器械用不銹鋼多采用馬氏體型不銹鋼，如2Cr13、3Cr13和PH17-4等。馬氏體型抗菌不銹鋼是依據(jù)現(xiàn)有普通不銹鋼基礎(chǔ)上添加適量銅的一類生物功能一體化新材料，其基本理化性能與普通不銹鋼相當(dāng)。馬氏體型不銹鋼的一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)是具有較好的強(qiáng)度，可以用來加工成切削剪切類型要求具有較好硬度和耐磨性的手術(shù)器械。但由于其使用和消毒環(huán)境一般都含有一定腐蝕性介質(zhì)，在使用過程中，外科手術(shù)器械常常會(huì)發(fā)生腐蝕，影響其使用性能。

為了提高外科手術(shù)器械用不銹鋼產(chǎn)品的耐蝕性，現(xiàn)有的做法常常是采用表面鍍鉻的處理辦法，這一方法對(duì)于抗菌不銹鋼外科手術(shù)器械來說，存在兩個(gè)重要的缺點(diǎn)：一是表面鍍鉻雖然大幅提高的不銹鋼材料的耐蝕性能，但由于鍍鉻層的出現(xiàn)，阻擋了抗菌不銹鋼抗菌元素Cu離子通過表面向環(huán)境介質(zhì)擴(kuò)散，也就是說，抗菌性能大幅下降；二是傳統(tǒng)的鍍鉻工藝存在重金屬Cr超標(biāo)帶來生物安全性的問題。

另一個(gè)重要的處理方法是表面鈍化，它可以有效避免重金屬Cr超標(biāo)帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)。但表面鈍化對(duì)于抗菌不銹鋼而言，由于其材料表面形成了較為致密的富Cr的氧化層，仍會(huì)一定程度上阻礙銅在鈍化層中的擴(kuò)散，降低材料的抗菌性能。

綜上所述，本發(fā)明提供了一種抗菌不銹鋼的表面鈍化處理方法，將在很大程度上解決現(xiàn)有耐蝕和抗菌相互矛盾的現(xiàn)狀，對(duì)于促進(jìn)抗菌不銹鋼這一類材料在外科手術(shù)器械中的應(yīng)用起到積極的作用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供外科手術(shù)器械用馬氏體型抗菌不銹鋼的表面鈍化處理方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：外科手術(shù)器械用馬氏體型抗菌不銹鋼的表面鈍化處理方法，其鈍化處理方法為：

將抗菌不銹鋼外科手術(shù)器械放入上述鈍化液中，鈍化處理溫度設(shè)定為85～95℃，鈍化時(shí)間為0.2～0.5h，之后水洗，即整個(gè)鈍化過程結(jié)束。

優(yōu)選的，所述抗菌不銹鋼的表面鈍化處理方法中使用的鈍化液是以無水硫酸銅和硝酸水溶液為原料混合而成。

優(yōu)選的，所述鈍化液的配比按重量百分比計(jì)算為：無水硫酸銅：1.5×10^-3～2.5×10^-3g/L；硝酸：25～35g/L；去離子水：補(bǔ)余量g/L。

本發(fā)明具有以下有益效果：

1、本發(fā)明鈍化處理方法可使得抗菌不銹鋼材料在保持抗菌功能的前提下提高材料的耐蝕性，可提高抗菌不銹鋼材料在醫(yī)用領(lǐng)域的廣泛使用。

2、本發(fā)明鈍化處理方法不僅具有長效的抗菌功能，且是生物安全的。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例和對(duì)比例的鈍化參數(shù)以及鈍化液成分示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例和對(duì)比例抗菌不銹鋼的性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)結(jié)果示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例1：

本具體實(shí)施方式采用以下技術(shù)方案：外科手術(shù)器械用馬氏體型抗菌不銹鋼的表面鈍化處理方法為：將抗菌不銹鋼外科手術(shù)器械放入上述鈍化液中，鈍化處理溫度設(shè)定為85℃，鈍化時(shí)間為0.2h，之后水洗，即整個(gè)鈍化過程結(jié)束。

所述鈍化液的配比按重量百分比計(jì)算為：無水硫酸銅：1.5×10^-3g/L；硝酸：25g/L；去離子水：補(bǔ)余量g/L。

實(shí)施例2：

本具體實(shí)施方式采用以下技術(shù)方案：外科手術(shù)器械用馬氏體型抗菌不銹鋼的表面鈍化處理方法為：將抗菌不銹鋼外科手術(shù)器械放入上述鈍化液中，鈍化處理溫度設(shè)定為90℃，鈍化時(shí)間為0.3h，之后水洗，即整個(gè)鈍化過程結(jié)束。

所述鈍化液的配比按重量百分比計(jì)算為：無水硫酸銅：2.0×10^-3g/L；硝酸：30g/L；去離子水：補(bǔ)余量g/L。

實(shí)施例3：

本具體實(shí)施方式采用以下技術(shù)方案：外科手術(shù)器械用馬氏體型抗菌不銹鋼的表面鈍化處理方法為：將抗菌不銹鋼外科手術(shù)器械放入上述鈍化液中，鈍化處理溫度設(shè)定為95℃，鈍化時(shí)間為0.5h，之后水洗，即整個(gè)鈍化過程結(jié)束。

所述鈍化液的配比按重量百分比計(jì)算為：無水硫酸銅：2.5×10^-3g/L；硝酸：35g/L；去離子水：補(bǔ)余量g/L。

本發(fā)明鈍化處理方法形成的鈍化膜組分包含有Cu和Cr的氧化物，其中Cr的氧化物的存在能夠保證有效的耐蝕性能，當(dāng)鈍化處理后的材料與溶液介質(zhì)接觸時(shí)，富銅的氧化物又可以部分溶解釋放抗菌銅離子參與細(xì)菌殺滅過程。因此該鈍化處理可保證抗菌不銹鋼外科手術(shù)器械同時(shí)具有良好的耐蝕和抗菌性能。

在本發(fā)明的外科手術(shù)器械用馬氏體型抗菌不銹鋼的表面鈍化處理方法鈍化液中，無水硫酸銅是鈍化液中重要的抗菌化學(xué)試劑，這一常識(shí)性抗菌溶液在本鈍化過程中的作用在于：硝酸溶液能夠優(yōu)先與鋼基體材料中的Cr元素反應(yīng)生成Cr₂O₃，一定濃度的硫酸銅中的銅離子依靠布朗運(yùn)動(dòng)沉積在富Cr的鈍化膜中，并與氧結(jié)合形成CuO。當(dāng)與外界溶液介質(zhì)環(huán)境接觸時(shí)，鈍化膜中的CuO首先分解成Cu離子，釋放出來參與殺菌。由于鈍化膜始終處于亞穩(wěn)態(tài)，抗菌不銹鋼表面Cu離子溶度和鈍化膜中的Cu離子濃度保持基本一致。依據(jù)質(zhì)量守恒作用，當(dāng)不銹鋼鈍化膜中Cu離子發(fā)生質(zhì)量遷移時(shí)，不銹鋼基體上的銅離子依據(jù)濃度梯度不斷向鈍化膜中補(bǔ)充Cu離子已保持平衡。因此本發(fā)明中無水硫酸銅的加入量和后續(xù)鈍化溫度和鈍化時(shí)間的合理選擇，可以使得抗菌不銹鋼的抗菌鈍化層保持穩(wěn)定，有利于其長期使用，提高耐用性。因此，硝酸溶液中的硫酸銅溶液的設(shè)計(jì)就顯得尤為重要，當(dāng)超過2.5×10^-3g/L時(shí)，會(huì)導(dǎo)致抗菌不銹鋼鈍化層中富集過量的Cu離子而影響生物安全性能；但小于1.5×10^-3g/L時(shí)，又由于抗菌不銹鋼鈍化層中Cu濃度較低而影響其抗菌性能和鈍化膜的穩(wěn)定性。

本發(fā)明的鈍化處理溫度設(shè)定為85～95℃，鈍化時(shí)間為0.2～0.5h，是兼顧優(yōu)化的抗菌性能和耐蝕性能；因?yàn)檫^低的鈍化溫度會(huì)延長鈍化時(shí)間，降低生產(chǎn)效率；過高的鈍化溫度會(huì)帶來鈍化液的揮發(fā)，影響鈍化效果。鈍化時(shí)間是在鈍化溫度基礎(chǔ)上選擇的，由于鈍化過程鈍化膜的形成是較短時(shí)間內(nèi)形成的，較長的鈍化時(shí)間并不能增加膜的致密性和銅在膜中的沉積濃度。但時(shí)間太短，又不能達(dá)到較穩(wěn)定的鈍化效果。

參看圖1、圖2，本具體實(shí)施方式對(duì)抗菌不銹鋼外科手術(shù)器械的鈍化處理工藝，實(shí)施例和對(duì)比例均采用2Cr13Cu抗菌不銹鋼作為實(shí)驗(yàn)材料。把抗菌不銹鋼手術(shù)器械放置與圖1所列的鈍化液中，采用圖1所述的鈍化溫度和鈍化時(shí)間。

1、抗菌性能檢測(cè)

根據(jù)“JIS Z 2801-2000《抗菌加工制品－抗菌性試驗(yàn)方法和抗菌效果》、GB/T2591-2003《抗菌塑料抗菌性能實(shí)驗(yàn)方法和抗菌效果》”等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，定量測(cè)試了圖1所示鈍化方法處理后的醫(yī)用不銹鋼對(duì)常見感染菌(大腸桿菌、金黃色葡萄球菌)作用后的殺菌率。體外抗菌性能檢測(cè)結(jié)果見圖2，其中殺菌率的計(jì)算公式為：殺菌率(％)＝[(對(duì)照樣品活菌數(shù)-鈍化處理不銹鋼活菌數(shù))/對(duì)照樣品活菌數(shù)]×100％，對(duì)照樣品活菌數(shù)是一般鈍化處理不銹鋼樣品上進(jìn)行細(xì)菌培養(yǎng)后的活菌數(shù)，鈍化處理不銹鋼活菌數(shù)是指鈍化處理不銹鋼上進(jìn)行細(xì)菌培養(yǎng)后的活菌數(shù)。

2、耐腐蝕性能

根據(jù)不銹鋼點(diǎn)蝕電位測(cè)量方法(國家標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 17899-1999)對(duì)本發(fā)明實(shí)施例及對(duì)比例不銹鋼進(jìn)行陽極極化曲線測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見圖2。

3、生物安全性評(píng)價(jià)

根據(jù)國標(biāo)GBT16886.5-2003醫(yī)療器械生物學(xué)評(píng)價(jià)，對(duì)實(shí)施例和對(duì)比例不銹鋼對(duì)L929(小鼠成纖維細(xì)胞)在1-7天的細(xì)胞毒性進(jìn)行了評(píng)價(jià)。細(xì)胞相對(duì)增殖率越高和細(xì)胞毒性級(jí)別數(shù)值越小，生物安全性能越優(yōu)。結(jié)果見圖2。

從圖2的結(jié)果可以看出，本發(fā)明實(shí)施例1-3鈍化處理后的抗菌不銹鋼抗菌性能、耐蝕性能以及生物安全性能均具有良好的性能表現(xiàn)。而對(duì)比例相較于實(shí)施例，在不同性能中均有不足。

通過以上分析可知，只有在本發(fā)明中規(guī)定的鈍化液、鈍化時(shí)間和溫度達(dá)到一個(gè)合理范圍，它們之間相互配合，才能使得外科手術(shù)器械用馬氏體型抗菌不銹鋼具備耐蝕性的同時(shí)，又具備良好的抗菌性能和生物安全性。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。