[发明专利]一种高氮无镍奥氏体不锈钢的制备方法和应用

说明书

一种高氮无镍奥氏体不锈钢，按照质量百分比，包括以下组分，0.7％～1.2％N、15％～20％Cr、9％～12％Mn、2.5％～3.5％Mo、≤0.8％Si、≤0.007％C、≤0.005％S、≤0.013％P，余量为Fe。一种高氮无镍奥氏体不锈钢的制备方法，包括如下步骤：混料、生坯压制、热脱脂、烧结渗氮和固溶处理。上述高氮无镍奥氏体不锈钢的制造成本低，耐腐蚀性能好，生物相容性良好，在生物医学上具有广阔的应用前景，属于医用不锈钢领域。

技术领域

本发明涉及医用不锈钢领域，具体涉及一种高氮无镍奥氏体不锈钢及其制备方法和应用。

背景技术

医用不锈钢是生物医用金属中应用最多，最广的一类材料。最常用的316L 和317L等奥氏体不锈钢植入材料和医疗工具中的镍元素会与汗水、唾液等体液发生副反应，导致皮肤出现肿胀、发红、瘙痒等症状，对人体有潜在的致癌危害。自上世纪90年代中期开始，一些发达国家已率先立法，限制使用含镍不锈钢作为人体植入材料和各种与人体直接接触的器械。另外，对于医用不锈钢来说，化学稳定性和生物相容性至关重要。据报道，少量氮元素的加入能大幅促进奥氏体的稳定性，并扩大奥氏体相区。CN101368252A公开了一种无镍含氮奥氏体不锈钢，其成分及质量百分比为：0.05～0.25％N、≤0.10％C、 24.0～30.0％Mn、12.0～14.0％Cr、≤1.0％Si、0.35～1.00Mo、≤0.05％S、≤0.05％P、余Fe。该种不锈钢随具有较好的力学性能和耐腐蚀性，但未呈现出较好的生物相容性。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种低成本、综合力学性能良好、具有优良耐腐蚀性和生物相容性的高氮无镍奥氏体不锈钢及其制备方法和应用。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种高氮无镍奥氏体不锈钢，按照质量百分比，包括以下组分，0.7％～1.2％N、15％～20％Cr、9％～12％ Mn、2.5％～3.5％Mo、≤0.8％Si、≤0.007％C、≤0.005％S、≤0.013％P，余量为Fe。

一种高氮无镍奥氏体不锈钢的制备方法，包括如下步骤：混料、生坯压制、热脱脂、烧结渗氮和固溶处理。

作为一种优选，混料时，将粘结剂和预合金粉混合，粘结剂和预合金粉的重量占比分别为5～10％和90～95％，各粘结剂组分的质量占比为：聚酰胺1～2％、聚乙烯蜡1～2％、棕榈蜡1～2％、微晶蜡1～2％。

作为一种优选，生坯压制过程中，将混料后得到的混合粉料放入模具中，采用液压装置进行压制。

作为一种优选，压制温度为130～170℃，保温时间为5～10min。

作为一种优选，热脱脂过程中，热脱脂温度为400～600℃，保温时间为 0.5～2h。

作为一种优选，烧结渗氮过程中，烧结气氛为氮气，烧结温度为 1100～1300℃，烧结时间为1～3h。

作为一种优选，固溶处理的气氛为氮气，固溶处理温度为1100～1200℃，固溶处理时间为1～2h。

一种上述的高氮无镍奥氏体不锈钢的应用，用于人体植入材料或家具灯饰行业。

上述高氮无镍奥氏体不锈钢主要应用于生物医学领域，从而替代传统的医用镍铬不锈钢，同时由于其良好的综合力学性能和耐腐蚀性，也可用于国防，能源，化工，铁路，造船，航空等工业领域。

总的说来，本发明具有如下优点：

1、成本低。本发明制备的高氮无镍奥氏体不锈钢的不需添加贵重合金元素，成本低，且利用温压成型工艺脱脂后的孔隙可以缩短渗氮时间，增大渗氮距离，不仅具有很好的经济效益同时可以提高氮的均匀性。

2、综合力学性能优越。本不锈钢为单相奥氏体较高的氮含量可以更好地促进间隙固溶强化和沉淀强化作用，提高不锈钢的力学性能。