抗菌医用不锈钢技术领域
本发明涉及合金材料技术领域，具体涉及一种抗菌医用不锈钢。
背景技术
不锈钢因具有优异的强韧性及抗弯曲疲劳强度、良好的加工性能、成本低
廉等优势，广泛应用于人工关节(骻、膝、肩、踝、肘、腕、指关节等)、骨创
伤产品(髓内钉、钢板、螺钉等)、脊柱矫形内固定系统等骨科植入物产品，以
及口腔正畸产品(托槽、带环、矫治弓丝、支抗用种植体)和心血管支架等介
入治疗器械产品等医疗器械。316L、317L、304等是医用不锈钢中的典型代表。
然而，作为常见的术后并发症，有关医用不锈钢等医疗器械引发的细菌感
染已经成为21世纪医学领域内亟待解决的重要问题之一。据统计，美国骨科植
入物相关感染的年发病率达到4.3％左右。根据世界卫生组织(WHO)颁布的《院
内感染防治实用手册》中的有关数据，每天全世界有超过1400万人在遭受院内
感染的痛苦，其中60％的细菌感染与使用的医疗器械有关。骨科等术后感染会
直接造成患者伤口经久不愈，经常会导致手术失败，甚至导致慢性骨髓炎等并
发症，不仅给患者带来了巨大的身心痛苦和沉重的经济负担，也会对医院和社
会等造成不同程度的负面影响。因此，研究开发自身具有细菌抗感染功能的新
型医用材料，以消除或减少相关医疗器械引发的细菌感染性疾病具有重要的社
会经济意义。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种成本定的抗菌医
用不锈钢，本发明具有耐腐蚀的特点。
解决上述技术问题的技术方案如下：
抗菌医用不锈钢，按重量百分比计，该抗菌医用不锈钢的化学成分为：
C:0.06—0.08、Mn：6—10、Cr:18—22、Ti、0.5—1，Mo：0.5—1，N：0.3—
0.5，Cu：3—5，P＜0.03，S＜0.03，余量为杂质和铁；在不锈钢的表面覆盖有
TiO2薄膜。
优选地，抗菌医用不锈钢的化学成分中，C:0.07—0.08、Mn：7—9、Cr:19
—21、Ti、0.6—0.8，Mo：0.6—0.8，N：0.4—0.5，Cu：3.5—4.5，P＜0.03，
S＜0.03，余量为杂质和铁。
优选地，抗菌医用不锈钢的化学成分中，C:0.075、Mn：8、Cr:20、Ti、0.7，
Mo：0.5—1，N：0.45，Cu：4，P:0.25、S：0.02，余量为杂质和铁。
抗菌医用不锈钢的制备方法，包括如下热处理步骤：
步骤1，将铁以及C:0.06—0.08、Mn：6—10、Cr:18—22、Ti、0.5—1，
Mo：0.5—1，Cu：3—5，P＜0.03，S＜0.03；完全熔融为钢水后，向钢水中吹
入氮气；
步骤2，步骤1的钢水在1000—1100℃保温1—1.5h，使不锈钢中的铜充分
溶解，然后冷却至室温，使不锈钢中的铜处于过饱和状态；重新加热前述不锈
钢至600—800℃并保温2—5小时，使过饱和的铜从不锈钢中析出足够量的富铜
相，富铜相在不锈钢基体中均匀和弥散分布，然后冷却至室温；
步骤3，将步骤2的不锈钢取出后进行淬火处理；
步骤4，经步骤3处理的不锈钢再经两次回火处理，随空冷后取出不锈钢；
步骤5，将TiO2以磁控溅射的形式溅射到不锈钢的表面，形成TiO2薄膜。
优选地，淬火是将不锈钢工件加热至1000—1050℃后喷淋乳化液，该过程
持续处理0.8—1小时。
优选地，所述两次回火中的第一次回火是将不锈钢工件加热至620—650℃，
并保温4至5小时，第二次回火是将不锈钢工件加热至600—620℃，并保温4
至5小时。
采用了上述方案，本发明在不锈钢中添加了铜元素，获得了具有广谱抗菌
功能的医用不锈钢新材料，本发明由于采用纳米TiO2薄膜包覆在不锈钢的表面，
由于TiO2薄膜具有良好的亲水性，在遇水时可以自动进行清洁，因此，通过TiO2
薄膜可防止环境中的灰尘对不锈钢材料的腐蚀或破坏。从而，通过铜与TiO2薄
膜的作用，很好地对不锈钢进行了保护。另外，本发明的不锈钢中不含镍、钴
等贵重元素,价格便宜。不锈钢中铬含量增加与不会出现局部贫铬的情况。
具体实施方式
实施例1：
抗菌医用不锈钢，按重量百分比计，该抗菌医用不锈钢的化学成分为：
C:0.06、Mn：6、Cr:18、Ti、0.5，Mo：0.5，N：0.3，Cu：3，P：0.02，S：0.02，
余量为杂质和铁；在不锈钢的表面覆盖有TiO2薄膜。
抗菌医用不锈钢的制备方法，其特征在于，包括如下热处理步骤：
步骤1，将铁以及C:0.06、Mn：6、Cr:18、Ti、0.5，Mo：0.5，Cu：3，P：
0.02，S：0.02完全熔融为钢水后，向钢水中吹入氮气；
步骤2，步骤1的钢水在1000℃保温1小时，使不锈钢中的铜充分溶解，
然后冷却至室温，使不锈钢中的铜处于过饱和状态；重新加热前述不锈钢至
600℃并保温2小时，使过饱和的铜从不锈钢中析出足够量的富铜相，富铜相在
不锈钢基体中均匀和弥散分布，然后冷却至室温；
步骤3，将步骤2的不锈钢取出后进行淬火处理；所淬火将不锈钢工件加热
至1000℃后喷淋乳化液，该过程持续处理0.8小时。
步骤4，经步骤3处理的不锈钢再经两次回火处理，随空冷后取出不锈钢；
两次回火中的第一次回火是将不锈钢工件加热至620℃，并保温4小时，第二次
回火是将不锈钢工件加热至600℃，并保温4小时。
步骤5，将TiO2以磁控溅射的形式溅射到不锈钢的表面，形成TiO2薄膜。
实施例2：
抗菌医用不锈钢，按重量百分比计，该抗菌医用不锈钢的化学成分为：
C:0.075、Mn：8、Cr:20、Ti、0.7，Mo：0.5—1，N：0.45，Cu：4，P:0.25、
S：0.02，余量为杂质和铁；在不锈钢的表面覆盖有TiO2薄膜。
抗菌医用不锈钢的制备方法，其特征在于，包括如下热处理步骤：
步骤1，将铁以及C:0.075、Mn：8、Cr:20、Ti、0.7，Mo：0.5—1，Cu：4，
P:0.25、S：0.02完全熔融为钢水后，向钢水中吹入氮气；
步骤2，步骤1的钢水在1050℃保温1.2小时，使不锈钢中的铜充分溶解，
然后冷却至室温，使不锈钢中的铜处于过饱和状态；重新加热前述不锈钢至
700℃并保温3小时，使过饱和的铜从不锈钢中析出足够量的富铜相，富铜相在
不锈钢基体中均匀和弥散分布，然后冷却至室温；
步骤3，将步骤2的不锈钢取出后进行淬火处理。淬火是将不锈钢工件加热
至1040℃后喷淋乳化液，该过程持续处理1小时。
步骤4，经步骤3处理的不锈钢再经两次回火处理，随空冷后取出不锈钢；
两次回火中的第一次回火是将不锈钢工件加热至625℃，并保温4小时，第二次
回火是将不锈钢工件加热至605℃，并保温4小时。
步骤5，将TiO2以磁控溅射的形式溅射到不锈钢的表面，形成TiO2薄膜。
实施例3：
抗菌医用不锈钢，按重量百分比计，该抗菌医用不锈钢的化学成分为：C:
0.08、Mn：10、Cr:22、Ti、1，Mo：1，N：0.5，Cu：5，P:0.03，S:0.03，余
量为杂质和铁；在不锈钢的表面覆盖有TiO2薄膜。
抗菌医用不锈钢的制备方法，包括如下热处理步骤：
步骤1，将铁以及C:0.08、Mn：10、Cr:22、Ti、1，Mo：1，Cu：5，
P:0.03，S:0.03完全熔融为钢水后，向钢水中吹入氮气；
步骤2，步骤1的钢水在1100℃保温1.5小时，使不锈钢中的铜充分溶解，
然后冷却至室温，使不锈钢中的铜处于过饱和状态；重新加热前述不锈钢至
800℃并保温5小时，使过饱和的铜从不锈钢中析出足够量的富铜相，富铜相在
不锈钢基体中均匀和弥散分布，然后冷却至室温；
步骤3，将步骤2的不锈钢取出后进行淬火处理。淬火是将不锈钢工件加热
至1050℃后喷淋乳化液，该过程持续处理1小时。
步骤4，经步骤3处理的不锈钢再经两次回火处理，随空冷后取出不锈钢；
两次回火中的第一次回火是将不锈钢工件加热至650℃，并保温5小时，第二次
回火是将不锈钢工件加热至620℃，并保温5小时。
步骤5，将TiO2以磁控溅射的形式溅射到不锈钢的表面，形成TiO2薄膜。
实施例4：
高强度耐腐蚀不锈钢，按重量百分比计，该高强度耐腐蚀不锈钢的化学成
分为：C:0.07、Mn：7、Cr:19、Ti、0.6，Mo：0.6，N：0.4，Cu：3.5，P：
0.025，S：0.025，余量为杂质和铁；在不锈钢的表面覆盖有TiO2薄膜。
抗菌医用不锈钢的制备方法，除化学成分为本实施式中的外，其他步骤与
实施方式2相同。
实施例5：
抗菌医用不锈钢，按重量百分比计，该抗菌医用不锈钢的化学成分为：C:
0.08、Mn：9、Cr:21、Ti、0.8，Mo：0.8，N：0.5，Cu：4.5，P：0.03，S：
0.03，余量为杂质和铁；在不锈钢的表面覆盖有TiO2薄膜。
抗菌医用不锈钢的制备方法，除化学成分为本实施式中的外，其他步骤与
实施方式3相同。