[发明专利]一种Cu-Fe-X系合金及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种Cu‑Fe‑X系合金及其制备方法和应用。本发明的Cu‑Fe‑X系合金，在Cu‑Fe二元合金的基础上，通过合金化技术添加Zn、Ag、Mg、Mn和Ti等生物相容性好的元素，同时结合热处理工艺，综合调控铜基体中合金元素以及Fe相的含量和分布状态，进而调控合金中铜离子的释放过程，提高了合金的抑菌抗菌性能。本发明还提供了上述合金的制备方法和该合金在制备抗菌和抑菌材料中的应用。

技术领域

本发明属于铜合金制备技术领域，具体涉及一种Cu-Fe-X系合金及其制备方法和应用。

背景技术

随着生物医疗科技不断发展，越来越多的中老年人甚至年轻人依赖植入或接触生物医疗材料修复身体缺陷和改善健康程度，例如采用骨移植、植入假体等手段。这些医疗方法往往通过医疗器件与患者身体的亲密接触达到治疗效果，但同时也造成了患者极大的痛苦，究其原因是植入体在人体内长期浸泡在含有有机酸、阴阳离子等构成的恒温电解质环境中及其与蛋白质、酶和细胞之间发生复杂的副作用。另外，医疗器件携带病菌传染进而引起医疗保健相关感染，也是住院期间患者发病的原因之一。在整个医疗系统中，床栏杆、门把手、计算机配件、仪器和隐私窗帘等表面存在被有害细菌污染的风险，增大了医院相关感染事件发生的概率，特别是较多医疗器械需要重复使用，而在其回收、分类、清洗、消毒、干燥、检查、保养、包装、灭菌、储存、发放等步骤中，既要面对器械腐蚀(如生锈、发霉等)，也要时刻注意病原体附着等问题。而医疗器件用耐蚀金属材料(如316L不锈钢、钛合金)以及医用高分子材料的抑菌能力差。因此，同时通过提高材料的抗腐蚀和抑菌能力，开发医疗器件抑菌灭菌材料是解决上述问题的重要途径。

铜(Cu)是典型的金属抗菌剂，对多种微生物的具有抗菌效果，尤其是对于多重耐药性的超级细菌效果显著。在工业领域，Cu作为防污剂，被广泛应用在水处理、抗菌纺织品以及供暖、通风和空调系统等行业。铜合金材料的抑菌能力与铜离子释放密切相关。

铜离子灭活细菌的关键是铜离子的释放。目前，医用铜合金的研究开发主要侧重其耐蚀性能提升，而忽略其抑菌能力，导致铜合金表面氧化层去除困难，铜离子释放控制难度大。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的上述技术问题之一。为此，本发明提供了一种Cu-Fe-X系合金，该合金能够调控铜离子的释放，显著提高铜合金的抗菌和抑菌性能。

本发明还提供了上述Cu-Fe-X系合金的制备方法。

本发明还提供了上述Cu-Fe-X系合金的应用。

本发明的第一方面提供了一种Cu-Fe-X系合金，按质量百分比计，包括：

Fe：1wt％～10wt％，

X：0.01wt％～10wt％，

余量为Cu；

所述X选自Zn、Ag、Mg、Mn和Ti中的至少一种。

本发明关于Cu-Fe-X系合金的技术方案中的一个技术方案，至少具有以下有益效果：

本发明的Cu-Fe-X系合金，在Cu-Fe二元合金的基础上，通过合金化技术添加Zn、Ag、Mg、Mn和Ti等生物相容性好的元素，同时结合热处理工艺，综合调控铜基体中合金元素以及Fe相的含量和分布状态，进而调控合金中铜离子的释放过程，提高了Cu-Fe-X的抑菌抗菌性能。

本发明的Cu-Fe-X系合金，克服了常用医疗器件耐蚀金属材料(如316L不锈钢、钛合金等)和医用高分子材料的抑菌能力差以及传统铜合金对人体产生毒副作用的问题，具有铜离子释放可控的特点，可以实现高效抑菌、灭菌，对人体友好。

本发明的Cu-Fe-X系合金，合金元素常见，原料成本低，适合于大规模生产。