收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

首饰用不锈钢等的镍释放及抗菌改性

袁军平  
【摘要】:首饰在佩戴过程中暴露出来的金属镍过敏、带菌感染等安全问题越来越普遍,损害了消费者的身心健康。金属首饰作为与人体皮肤长时间直接接触的或者植入组织的装饰品,与冶金工程、材料和生物医学工程学科都有密切的关系。本文在对首饰市场上常见的首饰材料及生产工艺进行前期调研的基础上,以首饰用不锈钢材料为主线,从生物材料和冶金工程的角度,开展了不锈钢等金属首饰材料的镍释放试验、S316L不锈钢的抗菌改性试验以及高氮无镍抗菌不锈钢的试验等三个方面的研究,以便为解决首饰镍过敏、带菌感染问题,以及首饰金属材料的选择、研发及应用提供指导意见。 选择使用最广泛的不锈钢、白铜、镍K白金、镀镍层等含镍首饰材料作为镍释放研究对象,采用首饰常用的各种处理工艺对试样进行处理,采用镍释放标准试验方法检测各材料在不同生产工艺下的镍释放水平。试验确定了不同生理环境、成型方法、表面处理方法、热处理工艺对不锈钢等含镍首饰材料镍释放率的影响规律,阐明须根据具体条件评价材料镍释放率及致敏风险。研究发现镍释放率与镍含量没有严格对应关系,材料的夹杂物和冷变形会促进镍释放,且冷变形态的镍释放率呈现各向异性,采取适当的热处理可使镍释放率降低。材料表面越粗糙,镍释放率越高,镀镍层可明显提高镍释放率。S316L不锈钢在不同生理溶液中的镍释放率呈现“人工体液人工汗液尿液人工唾液”的顺序。 指出BZn10-25镍白铜、S201和S303不锈钢、镍漂白18K和10K材料在各种状态的实际镍释放率均明显超过了镍指令规定的阈值,存在镍致敏风险,尤其是BZn10-25和S303不锈钢的风险极大。固溶态的S316L不锈钢型材经镜面抛光后,其实际镍释放率很低,对绝大部分人员应可安全使用,不至于有镍致敏风险,但是当它处于冷变形态、铸态、退火态、喷砂态、推砂态等条件下,其释放率有不同程度的增加,尤其是当出现两种或数种促进镍释放的因素叠加在一起,镍释放率达到或超过镍指令规定的阈值,长期使用时不排除有引起镍过敏的风险。指出要彻底回避镍过敏风险,研发无镍材料和工艺是必由之路。 针对普通不锈钢不具抗菌性能的问题,选择对S316L不锈钢进行抗菌改性,采用覆膜法进行抗菌试验。针对含铜不锈钢需要在敏化区间抗菌化时效处理存在的不足,采用在不锈钢基底中固溶度微小的适量铈/镧、银作为抗菌剂,并通过综合细晶化措施,直接获得了抗菌性能而无需时效处理。根据试验结果提出了铈/镧、银改性不锈钢的抗菌机理,它们与细菌接触一定时间,从富集相中释放出铈/镧或银离子,这些离子在静电吸附作用下被吸附在细胞壁表面,对细菌细胞壁和蛋白作用而产生抗菌功效。 研究发现铈、镧改性S316L不锈钢对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌呈现Hormesis效应,铈、镧只有达到一定含量才能实现抗菌功效,且含量越高,抗菌性能越好,但过多的铈、镧会损害加工性能和耐蚀性能,增加材料的镍释放率。指出单一采用铈或者镧对S316L不锈钢进行改性时,难以保证材料同时具有优良的耐蚀性能、抗菌性能和加工性能。当铈或镧含量在0.15~0.2wt%时,这些性能之间可获得相对较好的折衷。 研究发现在约0.1wt%铌、真空熔炼、加快凝固速度等综合细晶化作用下,银含量在0.04~0.06wt%时以细小富银相弥散分布在基体中,使含银不锈钢对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌产生了优良的抗菌性能,且不会因为重复使用和磨损而减弱。发现含银不锈钢改善了在微生物环境中的耐蚀性,但银含量过高时会损害不锈钢在非微生物环境中的耐蚀性,并略微提高不锈钢的镍释放率。 针对S316L不锈钢抗菌改性后可能出现的镍过敏风险,提出了首饰用高氮无镍奥氏体不锈钢的选材原则,在此基础上确定了试验用钢00Cr18Mn18Mo2N0.55。发现该钢在非微生物环境中具有优异的抗点蚀性能,但是与菌液接触时会在表面形成发达的生物被膜,明显促进细菌的生长繁殖,并诱发微生物腐蚀,阐明了导致粘附严重的根本原因是高氮不锈钢为细菌的附着生长提供了一个营养丰富的基底。指出高氮无镍不锈钢不适合用于微生物环境中,并选择铜和银对其进行抗菌改性。 研究发现含铜约3.5wt%的00Cr18Mn18Mo2N0.55不锈钢经800℃时效1h后可改善细菌粘附状况,但抗菌性能较弱,同时析出的氮化铬会明显损害耐蚀性,时效时间越长,耐蚀性受损越严重,指出开发高氮无镍抗菌不锈钢时不适合选择铜作为抗菌元素。发现00Cr18Mn18Mo2N0.55不锈钢中需要比在S316L中更高的银含量才能获得抗菌功效,提出这是银抗菌和氮促菌相互竞争、形成起缓释作用的银氨络离子以及锰改善银在基体的固溶等几方面综合作用的结果。设计研发出含银0.13~0.15wt%的00Cr18Mn18Mo2N0.55不锈钢,该钢在微生物环境中可阻碍细菌粘附及生物膜的发展,有较好的抗菌性能和抗微生物腐蚀性能;在非微生物环境中仍保持优良的抗点蚀性能和抗磨蚀性能,不存在镍过敏和金属毒性的风险,可以满足首饰加工要求,是综合性能优于S316L的有前景的首饰材料。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 ;新日铁开发成功新型不锈钢板[J];鞍钢技术;2003年06期
2 陈付时;不锈钢的历史、分类和规格[J];上海钢研;2003年04期
3 ;新日铁开发成功新型不锈钢板[J];特钢技术;2003年04期
4 叶胜年;周望平;;冷轧不锈钢常见缺陷预防及生产过程质量控制论述[J];科技信息;2013年21期
5 叶胜年;周望平;;冷轧不锈钢质量控制及常见缺陷预防论述[J];科技与企业;2013年15期
6 福田;;涂陶瓷的着色不锈钢板[J];航空材料;1986年01期
7 福田;涂陶瓷的着色不锈钢板[J];航空材料;1986年01期
8 王振海;不锈钢的三大新用途[J];金属世界;1994年03期
9 汪学瑶;世界不锈钢工艺技术和市场的现状和发展[J];特殊钢;1996年05期
10 陈瑛;建筑装饰用不锈钢[J];金属世界;1999年06期
11 梁军尤;不锈钢板的保养及维修[J];机电工程技术;2002年05期
12 伍千思;美国ASTM的不锈钢标准——钢板与钢带[J];冶金标准化与质量;2003年01期
13 卫星;我国2004年不锈钢进口可能超300万t[J];上海金属;2005年01期
14 杨飞;陈克复;杨仁党;尤鹏;陈奇峰;;耐高温不锈钢工艺垫纸的研制[J];中国造纸;2007年05期
15 陈淑芳;;不锈钢出口下降的背后[J];中国金属通报;2008年31期
16 李成;中国不锈钢的生产现状和发展[J];特殊钢;1994年04期
17 朱敏之;日本川崎钢铁公司的不锈钢技术特点[J];特钢技术;2000年04期
18 朱敏之;日本川崎钢铁公司的不锈钢技术特点[J];特殊钢;2001年01期
19 李春甫;不锈钢板在标牌、面板及装饰品中的应用[J];网印工业;2004年01期
20 谷坤文;袁守谦;张兵;赵田丽;卢斌;余海峰;;累积复合轧制不锈钢钢板的组织和性能[J];兵器材料科学与工程;2011年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 袁保敬;王国栋;史国敏;刘胜龙;白晋钢;张弘;刘伟;;高速列车用不锈钢车厢板工艺技术与产品开发及应用[A];2012年全国轧钢生产技术会论文集(上)[C];2012年
2 倪伟;卜福明;季志雷;;冷轧不锈钢板卷连续生产线的发展[A];中国金属学会2003中国钢铁年会论文集(4)[C];2003年
3 孙铭山;李志斌;;消除太钢304不锈钢板坯纵向凹陷的研究[A];特钢连铸技术研讨会论文集[C];2007年
4 蔡开科;孙彦辉;倪有金;;不锈钢铸坯质量控制[A];2008年不锈钢连铸技术交流会论文集[C];2008年
5 孙建林;刘杰;康永林;肖邦国;;不锈钢轧制成形板面粗糙度与轧制油粘度关系研究[A];第七届全国摩擦学大会会议论文集(一)[C];2002年
6 强文华;;研讨国内冷轧不锈钢板带的发展[A];中国金属学会冶金技术经济专业委员会第七届年会论文集[C];2001年
7 朱孔林;;不锈钢工程总体设计[A];2008年全国炼钢——连铸生产技术会议文集[C];2008年
8 焦豫琨;杜永生;贺献宝;;不锈钢的机械抛光[A];2011年河南省先进制造技术学术年会论文集[C];2011年
9 ;太钢不锈钢冶炼工艺技术的特点[A];2008年不锈钢连铸技术交流会论文集[C];2008年
10 徐军;朱朝明;顾佳卿;;SUS444不锈钢冷轧板板纹分析及工艺改进[A];2009年全国冷轧板带生产技术交流会论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 袁军平;首饰用不锈钢等的镍释放及抗菌改性[D];暨南大学;2012年
2 刘旭峰;应用CSP技术生产不锈钢的基础研究[D];上海大学;2006年
3 王均;核反应堆用17-4PH不锈钢的性能研究[D];四川大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 袁敏;304不锈钢热轧生产工艺特性的研究[D];东北大学 ;2009年
2 刘立恒;钛合金/不锈钢真空热轧连接变形规律研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
3 吴鑫;不锈钢高温力学性能及高温物理性能研究[D];兰州理工大学;2010年
4 尹林;铝合金/不锈钢轧制复合工艺及界面反应研究[D];中南大学;2012年
5 李钧;YGA201不锈钢的合金化研究[D];上海交通大学;2009年
6 申鹏;国内304不锈钢热轧板材耐蚀性能的对比研究[D];兰州理工大学;2011年
7 居春艳;两种不锈钢的高温相变及热物理性能的研究[D];兰州理工大学;2009年
8 佴启亮;乏燃料贮存材料(含硼不锈钢)的研究[D];昆明理工大学;2013年
9 胡俊利;不锈钢通用化学发黑新工艺研究[D];中南大学;2012年
10 刘甲坤;铝合金/不锈钢CP电弧熔—钎焊工艺研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报首席记者 包斯文;桥梁建设将为不锈钢开辟新市场[N];中国冶金报;2006年
2 阎鸣;9月份国内不锈钢板价格上涨成定局[N];中国冶金报;2006年
3 本报记者 王龙飞;太钢要当全球不锈钢老大[N];山西经济日报;2006年
4 刘军 刘俊刚;印度不锈钢自广东口岸大量涌进[N];国际商报;2002年
5 本报见习记者 王佳丽;具有国际影响力的不锈钢深加工制造基地呼之欲出[N];山西经济日报;2009年
6 本报记者 郝莹;不锈钢:开辟可持续建筑新天地[N];中国建设报;2010年
7 特约记者 田津 仲英;天津不锈钢市6月份创今年月度销量最高记录[N];现代物流报;2005年
8 特约记者 田津 仲英;天津不锈钢市四成品种行情回落[N];物资信息报;2005年
9 ;不锈钢六例新应用[N];世界金属导报;2012年
10 韩继先;不锈钢引领建材新时尚[N];中国建材报;2006年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978