Cu含量對UNS S33207特超級(jí)雙相不銹鋼組織、抗菌性和耐蝕性的影響

向紅亮，饒少輝，鄭開魁，劉東

(1.福州大學(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院，福建福州，350108；2.中國福建光電信息科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室(閩都創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室)，福建福州，350108；3.福州大學(xué)先進(jìn)制造學(xué)院，福建晉江，362200)

細(xì)菌、病毒、真菌、藻類等微生物廣泛存在于生物界，對人類生活的方方面面都有巨大的影響[1]。大部分人類常見疾病均直接或間接地與某些微生物感染存在聯(lián)系，不僅對人類的生命安全構(gòu)成威脅，還給社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來不可估量的損失。如1996年在日本爆發(fā)的O-157 病原性大腸桿菌(E.coli)感染事件[2]；2003年由SARS病毒引發(fā)的嚴(yán)重急性呼吸綜合征；2014年由埃博拉病毒引起的埃博拉血熱疫情持續(xù)擴(kuò)散蔓延；2015年在沙特阿拉伯爆發(fā)的由MERS病毒引發(fā)的中東呼吸綜合征；2019年底由新型冠狀病毒引發(fā)的肺炎全球蔓延，超過1億例新型冠狀病毒肺炎確診病例，數(shù)百萬人死亡。由于微生物引起的傳染病屢屢爆發(fā)，嚴(yán)重影響了人類正常的社會(huì)行動(dòng)并阻礙了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展[3?4]，尋找和開發(fā)有效的抗菌劑和抗菌材料，以減輕微生物引起的感染，對于塑造良好的公共衛(wèi)生環(huán)境，保護(hù)人們的生命安全具有重要意義。

研究人員關(guān)于富銅相對耐蝕性影響的觀點(diǎn)不盡相同。一種觀點(diǎn)認(rèn)為，析出的富銅相會(huì)損害其耐蝕性能；另一種觀點(diǎn)認(rèn)為，富銅相對耐蝕性能無明顯影響。此外，以往含銅抗菌不銹鋼研究以含銅抗菌鐵素體不銹鋼、含銅抗菌奧氏體不銹鋼和含銅抗菌馬氏體不銹鋼為主[5?17]，而關(guān)于含銅抗菌雙相不銹鋼[18?21]的研究特別是對含銅抗菌特超級(jí)雙相不銹鋼(PREN 值接近50)的研究較少。UNS S33207 特超級(jí)雙相不銹鋼具有優(yōu)異的力學(xué)與耐蝕性能，其抗菌功能的研究對研發(fā)高性能抗菌不銹鋼具有重要意義。因此，本文在已有的研究基礎(chǔ)上，分別通過OM、SEM、TEM、覆膜法、ICPMS 質(zhì)譜檢測儀和電化學(xué)方法探討了Cu 含量對UNS S33207 特超級(jí)雙相不銹鋼的組織、抗菌性能和耐蝕性能的影響。

1 實(shí)驗(yàn)

采用316L 不銹鋼、鉬鐵、電解鉻、電解鎳、電解銅、氮化合金等為原材料，在SPZ-110中頻感應(yīng)電爐中熔煉得到不同Cu 含量的UNS S33207 特超級(jí)雙相不銹鋼，采用瑞士ARL3460 直讀光譜儀檢測其化學(xué)成分，結(jié)果見表1。制得樣品的長×寬×高為200 mm×60 mm×40 mm，在其中部切取長×寬×高為40 mm×60 mm×40 mm 的試樣，在SXL-1400C型箱式電阻爐中進(jìn)行固溶處理和抗菌時(shí)效處理。相關(guān)研究表明[22]，含銅鐵素體不銹鋼和含銅奧氏體不銹鋼的最佳抗菌時(shí)效處理溫度分別為500～800 ℃和600～900 ℃。因UNS S33207 特超級(jí)雙相不銹鋼兼具鐵素體和奧氏體兩相，1 100 ℃固溶時(shí)具有最佳的綜合性能，故對試樣先進(jìn)行1 100 ℃保溫2 h水冷固溶處理，然后再進(jìn)行700 ℃保溫2 h空冷抗菌時(shí)效處理。

表1 不同Cu含量特超級(jí)雙相不銹鋼化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))Table 1 Chemical composition of hyper-duplex stainless steel with different copper contents %

采用Murakami 試劑作為金相腐蝕劑，其配方為30 g KOH+30 g K3Fe(CN)6+100 mL H2O。在Quarter250 鎢燈絲掃描電鏡(SEM)下對試劑腐蝕后的試樣組織進(jìn)行觀察，并利用SEM 附帶的能譜儀(EDS)對金相組織局部成分進(jìn)行檢測。采用F2000X 透射電鏡(TEM)對試樣進(jìn)行觀察和選區(qū)電子衍射分析，確定物相結(jié)構(gòu)，并利用能譜儀(EDS)對其進(jìn)行局部成分檢測。利用MV5000型光學(xué)顯微鏡對電化學(xué)實(shí)驗(yàn)后的試樣腐蝕形貌進(jìn)行觀察。

抗菌實(shí)驗(yàn)所用菌種為大腸桿菌(E.coli)和金黃色葡萄球菌(S.aureus)?？咕鷮?shí)驗(yàn)的樣品長×寬×高為20 mm×20 mm×5 mm，采用砂紙對其打磨后拋光至鏡面，再經(jīng)超聲波、酒精清洗，最后用丙酮去除表面油脂，置于超凈工作臺(tái)中，用紫外線照射30 min 滅菌后備用。采用覆膜法[23?24]測試試樣的抗菌性能，即通過定量接種細(xì)菌于受檢樣品上，使細(xì)菌與樣品接觸一定時(shí)間后，采用平板菌落計(jì)數(shù)法測得樣品的回收活菌數(shù)，計(jì)算公式如下：

式中：R為抗菌率，%；Nc為對照試樣活菌數(shù)；Ntest為實(shí)驗(yàn)試樣活菌數(shù)。

為探究富銅相含量與溶出Cu 離子之間的關(guān)系，將經(jīng)抗菌時(shí)效處理的4 種樣品置于20 mL 的0.9% NaCl(質(zhì)量分?jǐn)?shù))溶液中分別浸泡3，12 和24 h，然后將浸泡液移至樣品管中，采用ICP-MS質(zhì)譜檢測儀檢測溶液中Cu離子含量。

將4 種材料制成長×寬×高為10 mm×10 mm×12 mm的樣品，然后將其洗凈、去脂，采用環(huán)氧樹脂鑲嵌成電化學(xué)試樣后用砂紙對工作面進(jìn)行打磨后拋光至鏡面，再用丙酮、去離子水超聲波清洗，最后用酒精清洗后烘干備用。在CHI660E 電化學(xué)工作站上對樣品進(jìn)行極化曲線(Tafel)、交流阻抗譜(EIS)和雙環(huán)動(dòng)電位再活化法(DL-EPR)測試，測試條件如表2所示。測試采用標(biāo)準(zhǔn)三電極電化學(xué)體系，飽和氯化鉀甘汞電極作為參考電極，鉑電極為對電極，試樣為工作電極，待試樣的開路電位穩(wěn)定后進(jìn)行電化學(xué)實(shí)驗(yàn)。

表2 電化學(xué)測試條件Table 2 Electrochemical test conditions

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 Cu含量對組織的影響

為研究Cu含量對3207特超級(jí)雙相不銹鋼組織的影響，對4種試樣進(jìn)行SEM觀察，結(jié)果如圖1所示。由圖1可知，4 種試樣組織主要由暗灰色相和灰白色相兩相構(gòu)成。此外，1 號(hào)、2 號(hào)和3 號(hào)試樣中均有亮白色析出相析出，且隨著Cu 含量的增加，該相數(shù)量增多且尺寸變大。采用EDS對圖1(d)進(jìn)行面掃，結(jié)果如圖2所示。從圖2可見，暗灰色相的Cu 和Ni 元素含量比灰白色相的高，而Cr 和Mo元素含量比灰白色相的低，表明暗灰色相為奧氏體，灰白色相為鐵素體。從圖2還可發(fā)現(xiàn)，相界、晶界及奧氏體中亮白色的析出相主要成分為Cu 元素，可以初步判斷其為富銅相，由于鐵素體中析出的亮白色相極為細(xì)小，面掃無法顯示其富含Cu 元素。對圖2中的亮白色相進(jìn)行EDS 分析，結(jié)果如表3所示。由表3可知，亮白色相富集Cu元素，進(jìn)一步證實(shí)亮白色相為富銅相。通過對4種試樣的組織觀察及EDS分析可知，0號(hào)試樣未析出富銅相，1 號(hào)、2 號(hào)和3 號(hào)試樣均有富銅相析出，且隨著Cu 含量的增加，析出的富銅相含量增加。此外，富銅相優(yōu)先在鐵素體、晶界及相界析出，隨著Cu 質(zhì)量分?jǐn)?shù)增至3.65%，奧氏體中也開始析出富銅相。晶界和相界處析出的富銅相尺寸要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于在晶內(nèi)的富銅相尺寸，這主要是因?yàn)榫Ы缁蛳嘟缦噜従Яｉg的取向有一定的差異，結(jié)構(gòu)上不連續(xù)，成為Cu原子快速擴(kuò)散的通道，引起Cu原子的偏聚，且晶界和相界上有更多能量便于富銅相形核和長大。

表3 圖2中析出相的EDS結(jié)果(質(zhì)量分?jǐn)?shù))Table 3 EDS results of precipitation phase in Fig.2 %

圖1 4種試樣SEM照片F(xiàn)ig.1 SEM images of four samples

圖2 3號(hào)試樣EDS區(qū)域面掃描Fig.2 EDS area scan map of No.3 sample

由于鐵素體中的富銅相尺寸極為細(xì)小，SEM無法觀察其形貌，因此，采用TEM 對3 號(hào)試樣進(jìn)一步觀察，結(jié)果如圖3所示。由圖3可知：3 號(hào)試樣的鐵素體中彌散分布著細(xì)小的富銅相，鐵素體晶界處析出的富銅相呈桿狀，其尺寸遠(yuǎn)大于晶內(nèi)析出的富銅相尺寸，鐵素體內(nèi)富銅相呈球狀或橢球狀，為幾十納米，大小不一，分布較為均勻。

圖3 3號(hào)試樣的TEM像Fig.3 TEM images of No.3 material

為進(jìn)一步研究富銅相的結(jié)構(gòu)，對鐵素體中數(shù)量最多、形態(tài)最為典型的球狀富銅相采用選區(qū)電子衍射分析其結(jié)構(gòu)，并用EDS對其進(jìn)行能譜分析，結(jié)果如圖4所示，利用Digital Micrograph軟件對選區(qū)電子衍射花樣進(jìn)行晶面間距計(jì)算，對比標(biāo)準(zhǔn)PDF 卡片對其進(jìn)行標(biāo)定，確定富銅相的結(jié)構(gòu)為FCC，這表明試樣經(jīng)700 ℃抗菌時(shí)效處理后，鐵素體中的富銅相大部分為面心結(jié)構(gòu)。有研究表明[25?26]，富銅相在鐵素體基體中的析出序列為BCC→9R→3R→FCC，鐵素體基體中的析出物有BCC 及FCC 富銅相，且隨著FCC 富銅相進(jìn)一步長大形成棒狀的ε-Cu 相，鐵素體中的析出物是多種含銅結(jié)構(gòu)物質(zhì)的混合相。在3號(hào)試樣的鐵素體中未發(fā)現(xiàn)其他結(jié)構(gòu)的富銅相，這是因?yàn)樵谳^高溫度時(shí)效處理下，富銅相的析出過程受原子擴(kuò)散過程控制，容易形成具有穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的FCC 富銅相。由富銅相的EDS分析結(jié)果可知，富銅相的Cu元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為70.5%。在對富銅相進(jìn)行EDS分析時(shí)，由于TEM的電子束光斑的尺寸要大于富銅相的尺寸，并且光束具有較高的能量，可能擊穿富銅相到達(dá)基體，因此，由EDS測量的富銅相的Cu元素含量較其實(shí)際值要小。

圖4 富銅相TEM照片及能譜圖Fig.4 TEM image and energy spectrum of copper-rich phase

由于富銅相的選區(qū)電子衍射花樣只存在1套基體衍射斑點(diǎn)，無法通過衍射分析判定富銅相與基體的取向關(guān)系，因此，采取高分辨率透射電鏡(HRTEM)對富銅相進(jìn)行觀察，分析富銅相與基體的取向關(guān)系，結(jié)果如圖5所示。由圖5可知，經(jīng)傅里葉轉(zhuǎn)換后，富銅相中只存在一套衍射斑點(diǎn)，而富銅相/鐵素體界面中存在2 套衍射斑點(diǎn)，富銅相和鐵素體具有不同的衍射斑點(diǎn)，這表明富銅相與鐵素體基體具有不同的結(jié)構(gòu)，兩者之間為非共格關(guān)系。

圖5 富銅相的HRTEM圖Fig.5 HRTEM image of copper-rich phase

2.2 Cu含量對抗菌性能的影響

此外，隨著作用時(shí)間的延長，富銅相中溶出的Cu離子量也逐漸增多，試樣的抗菌效果逐漸增強(qiáng)。

富銅相的抗菌機(jī)制之一是凝固細(xì)菌蛋白質(zhì)殺菌，即抗菌時(shí)效過程中析出的富銅相與基體形成的Fe/Cu 微電池效應(yīng)會(huì)促進(jìn)Cu 離子的溶出，從試樣表面溶出的Cu 離子與細(xì)菌接觸后會(huì)穿透細(xì)菌的細(xì)胞壁/膜，并與細(xì)胞內(nèi)液中的蛋白質(zhì)、酶、核酸等發(fā)生反應(yīng)，使蛋白質(zhì)變質(zhì)凝固、細(xì)胞合成酶喪失活性，最終導(dǎo)致細(xì)菌失去分裂繁殖能力而被抑制或死亡[27]。基于此，為進(jìn)一步探究Cu 離子的溶

圖6和圖7所示分別為4 種試樣與濃度為(5～10)×105個(gè)/mL 的大腸桿菌菌液和金黃色葡萄球菌菌液作用24 h后的效果。由圖6和圖7可知，1號(hào)、2 號(hào)和3 號(hào)試樣與菌液作用24 h 后，試樣表面的存活菌數(shù)比0號(hào)試樣的活菌數(shù)大幅減少，而且它們對大腸桿菌殺滅作用更強(qiáng)。表4所示為試樣對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抗菌率。由表4可知，試樣與菌液作用相同時(shí)間時(shí)，Cu 含量越多，其抗菌性越強(qiáng)；與菌液作用時(shí)間越長，抗菌率越大。1 號(hào)、2 號(hào)和3 號(hào)試樣與菌液作用24 h 后，1 號(hào)試樣對金黃色葡萄球菌抗菌率只有94.8%，2 號(hào)和3 號(hào)試樣在2 種菌液中的抗菌率都大于99%，具有強(qiáng)抗菌作用。

表4 試樣對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌菌液作用不同時(shí)間的抗菌率Table 4 Antibacterial rate of samples after acting upon E.coli and S.aureus for different time

圖6 4種試樣與大腸桿菌菌液作用24 h殺菌效果Fig.6 Sterilization effect of four samples on E.coli bacteria liquid for 24 h

圖7 4種試樣與金黃色葡萄球菌菌液作用24 h殺菌效果Fig.7 Sterilization effect of four samples acting upon S.aureus bacterial solution for 24 h

穿過細(xì)胞壁/膜進(jìn)入細(xì)菌內(nèi)部的難易程度會(huì)影響抗菌效果。革蘭氏陽性細(xì)菌(金黃色葡萄球菌)的細(xì)胞壁厚度比革蘭氏陰性細(xì)菌(大腸桿菌)的大，Cu離子更容易進(jìn)入大腸桿菌內(nèi)部殺死細(xì)菌，故試樣對大腸桿菌有更大的殺滅作用。隨著Cu 含量的增加，析出的富銅相數(shù)量增加，富銅相中溶出的Cu離子逐漸增多，其與細(xì)菌的作用會(huì)逐漸增強(qiáng)，因此，試樣的抗菌率隨Cu 含量的增加而逐漸增大。出量與富銅相含量之間的關(guān)系，采用ICP-MS質(zhì)譜檢測儀檢測4 種試樣在0.9% NaCl(質(zhì)量分?jǐn)?shù))溶液中分別浸泡3 h，12 h 和24 h 后溶液中Cu 離子含量，4種試樣Cu離子釋放量如圖8所示。從圖8可以看出，浸泡3，12 和24 h 后，0 號(hào)試樣溶液中的Cu 離子的釋放量幾乎維持恒定，接近為0；1 號(hào)、2號(hào)和3號(hào)試樣釋放Cu離子量隨著時(shí)間的延長而增多，在浸泡24 h 后仍保持較高的溶出速率，且1號(hào)、2號(hào)和3號(hào)試樣的Cu離子溶出量與時(shí)間呈一定線性關(guān)系。采用最小二乘法對1 號(hào)、2 號(hào)和3 號(hào)試樣離子溶出量與時(shí)間曲線進(jìn)行擬合，得到1 號(hào)、2號(hào)和3號(hào)試樣Cu離子的溶出速率分別為0.38×10?9，0.58×10?9和0.73×10?9cm?3·h?1，即浸泡相同時(shí)間后，Cu 離子釋放量從大到小依次為3 號(hào)、2 號(hào)、1號(hào)和0號(hào)，這表明富銅相含量越多，相同時(shí)間內(nèi)溶出的Cu 離子量越多，檢測結(jié)果與抗菌性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析及理論結(jié)果一致。此外，美國環(huán)境保護(hù)局還規(guī)定飲用水中的Cu離子質(zhì)量濃度應(yīng)小于1.3 mg/L。在本研究中，4 種試樣24 h 釋放的最高Cu 離子質(zhì)量濃度為0.018 mg/L，遠(yuǎn)低于上述標(biāo)準(zhǔn)限值，而且Cu 元素是人體中不可缺少的微量元素，被不同的銅酶用作輔助因子，適當(dāng)?shù)匚誄u 有利于人體的健康[28]。

圖8 4種試樣Cu離子釋放量Fig.8 Cu ions released from four samples

2.3 Cu含量對耐蝕性能的影響

為研究Cu含量對3207不銹鋼耐點(diǎn)蝕性能的影響，對4種試樣極化曲線進(jìn)行測試，結(jié)果如圖9所示。由圖9可知，4 種試樣的極化曲線形狀相似，表明試樣在溶液中進(jìn)行的電化學(xué)反應(yīng)一致。4種試樣的極化曲線參數(shù)如表5所示。擊穿電位表示材料表面鈍化膜被擊穿的電壓，擊穿電位越大，耐蝕性越好。此外，由法拉第定律可知，腐蝕速度與腐蝕電流密度成正比關(guān)系，腐蝕電流密度越大，耐蝕性越差。從表5可以看出，隨著Cu 含量的增加，擊穿電位、鈍化區(qū)長度逐漸降低，而腐蝕電流密度逐漸增大。這表明隨著Cu 含量的增加，材料的耐點(diǎn)蝕能力下降。這是因?yàn)殡S著Cu 含量的升高，析出的富銅相量增多，而富銅相會(huì)與基體形成微小的原電池，試樣表面發(fā)生的腐蝕反應(yīng)加劇，腐蝕速度增大，使得試樣的耐點(diǎn)蝕能力下降。

表5 4種試樣的極化曲線參數(shù)Table 5 Polarization curve parameters of four samples

圖9 4種試樣極化曲線Fig.9 Polarization curves of four sample

圖10所示為4 種試樣經(jīng)極化曲線測試后的表面形貌。由圖10可知，0號(hào)試樣的點(diǎn)蝕坑最小，點(diǎn)蝕坑主要形成區(qū)域?yàn)殍F素體和相界；隨著Cu 含量的升高，點(diǎn)蝕坑逐漸向鐵素體區(qū)擴(kuò)展，點(diǎn)蝕坑逐漸變大，數(shù)量增多；當(dāng)Cu質(zhì)量分?jǐn)?shù)增至3.65%時(shí)，點(diǎn)蝕坑還開始向奧氏體中擴(kuò)展，點(diǎn)蝕坑的尺寸和面積均最大，這表明在雙相不銹鋼中，奧氏體相的鈍化膜穩(wěn)定性優(yōu)于鐵素體相，鐵素體相優(yōu)先被腐蝕；試樣中富銅相析出的位置為腐蝕敏感點(diǎn)，容易發(fā)生點(diǎn)蝕。由組織分析結(jié)果可知，0號(hào)試樣中沒有析出富銅相，腐蝕傾向較??；隨Cu 含量的增加，析出的富銅相數(shù)量增多，當(dāng)Cu 質(zhì)量分?jǐn)?shù)增至3.65%時(shí)，奧氏體中也有富銅相析出，此時(shí)，點(diǎn)蝕坑開始向奧氏體中擴(kuò)展。因此，4種試樣的點(diǎn)蝕形貌分析結(jié)果與極化曲線測試的結(jié)果一致。隨著Cu含量的增加，材料的耐點(diǎn)蝕性能下降。

圖10 4種試樣的點(diǎn)蝕形貌Fig.10 Pitting morphology of four samples

4 種試樣的交流阻抗譜如圖11所示。由圖11可知，4種試樣具有相似的容抗弧，說明它們呈相似的EIS特征[29]，容抗弧的半徑可以反映材料在電化學(xué)過程中受到的極化阻力，容抗弧的半徑越大，極化反應(yīng)速度越慢[30?31]。從圖11可以看出，容抗弧半徑按從大到小依次為0 號(hào)、1 號(hào)、2 號(hào)、3 號(hào)，這表明隨著Cu 含量的增加，電化學(xué)反應(yīng)中的極化阻力減弱，鈍化膜穩(wěn)定性逐漸降低。擬合前后試樣的交流阻抗譜的重合度很高，說明等效電路與試樣在腐蝕溶液中進(jìn)行的電化學(xué)反應(yīng)體系匹配。交流阻抗譜擬合等效電路如圖12所示，其中，Rs為溶液面電阻，Q1為常相位角元件，R1為電荷轉(zhuǎn)移面電阻，Qfilm為鈍化膜的電容，Rfilm為鈍化膜面電阻。等效電路擬合參數(shù)如表6所示。采用Rfilm和R1之和作為極化反應(yīng)的電阻，極化電阻越大，耐蝕性能越好。由表6可知，極化電阻隨著Cu 含量的升高而逐漸降低，試樣在溶液中的極化反應(yīng)速度加快。這是因?yàn)楦汇~相的存在會(huì)破壞鈍化膜的連續(xù)性和致密性，使得鈍化膜難以修復(fù)和再鈍化，造成鈍化膜穩(wěn)定性下降。此外，富銅相與基體的腐蝕電位不同，容易與基體構(gòu)成電偶腐蝕，進(jìn)一步降低試樣的耐點(diǎn)蝕性能。

圖11 4種試樣的交流阻抗譜Fig.11 AC impedance spectra of four samples

表6 4種試樣交流阻抗譜等效電路擬合參數(shù)Table 6 Fitting parameters of AC impedance spectrum equivalent circuit of four samples

圖12 交流阻抗譜擬合等效電路Fig.12 Equivalent circuit of AC impedance spectrum fitting

為探究材料耐晶間腐蝕性能，進(jìn)一步對4種試樣進(jìn)行DL-EPR 測試。圖13所示為4 種試樣在2 mol/L H2SO4+1.5 mol/L HCl[32]混合溶液中測得的DL-EPR 曲線。由圖13可知，4 種試樣的DL-EPR曲線在活化?鈍化區(qū)均有明顯的陽極電流峰，正向最大活化電流Ia與逆向最大活化電流Ir的比值為再活化率Ra，它反映了材料表面再活化區(qū)域的面積分?jǐn)?shù)，可用它表示材料的晶間敏感性。Ra越大，表示材料對晶間腐蝕越敏感，耐晶間腐蝕性能越差。Ra隨Cu 含量的變化如圖14所示。由圖14可知，隨著Cu 含量的增加，Ra逐漸增大，耐晶間腐蝕性能呈下降趨勢。這是因?yàn)楦汇~相周圍的Cr 和Mo元素含量較低，容易形成鈍化元素貧化區(qū)，造成晶間腐蝕發(fā)生。隨Cu 含量的升高，析出的富銅相含量增加，富銅相與基體的界面位置增加，貧化區(qū)域擴(kuò)大，因而，耐晶間腐蝕性能隨Cu 含量的升高呈下降趨勢。

圖13 4種試樣的DL-EPR曲線Fig.13 DL-EPR curves of four samples

圖14 Cu含量對Ra的影響Fig.14 Influence of copper content on Ra

3 結(jié)論

1)隨著Cu含量的增加，抗菌時(shí)效S33207特超級(jí)不銹鋼析出的富銅相數(shù)量增多；當(dāng)Cu 質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于2.55%時(shí)，富銅相優(yōu)先在鐵素體及相界析出，進(jìn)一步增加Cu 質(zhì)量分?jǐn)?shù)，奧氏體也會(huì)析出富銅相；鐵素體中析出的富銅相的尺寸為幾十納米，形態(tài)呈球狀或橢球狀，具有穩(wěn)定的FCC 結(jié)構(gòu)，與基體為非共格關(guān)系。

2)富銅相增多有利于Cu離子溶出，提升抗菌性能。當(dāng)Cu 質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過2.55%時(shí)，S33207 特超級(jí)不銹鋼對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌均有良好抗菌效果；隨著作用時(shí)間的延長，抗菌率提高。

3)析出的富銅相會(huì)成為鈍化膜中的薄弱點(diǎn)，其含量越多，對耐點(diǎn)蝕和耐晶間腐蝕性能越不利。綜合考慮抗菌性能和耐蝕性能，在S33207 特超級(jí)不銹鋼中添加2.55%Cu較為合適。