專利名稱：一種具有優(yōu)良抗菌特性的鐵素體不銹鋼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鐵素體不銹鋼，是一種含有Ag和Cu兩種抗菌元素的抗菌不銹鋼，具有優(yōu)良的長期抗菌功能，因此可以應(yīng)用于日常生活中需要抗菌的各種領(lǐng)域，如廚房設(shè)備、餐飲器具、醫(yī)療器械、食品加工和制藥機(jī)械以及公共設(shè)施等。
背景技術(shù)：
隨著社會的發(fā)展和人們生活水平的提高，抗菌產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速。但目前市場上的抗菌制品，多為通過添加抗菌劑制成的抗菌塑料、抗菌陶瓷、抗菌織物等，鮮有耐磨擦、耐高溫的金屬抗菌材料。普通不銹鋼因其人體安全性、良好的強(qiáng)度、耐溫和抗蝕性在日常社會中已廣泛應(yīng)用，抗菌不銹鋼兼具抗菌、裝飾美化和作為結(jié)構(gòu)材料的高強(qiáng)度、耐腐蝕、耐高溫、耐摩擦等多重特性，是理想的抗菌材料?，F(xiàn)在已有單一含Cu或單一含Ag的抗菌不銹鋼的報道。Cu和Ag都是人們熟知的具有抗菌功能的元素，尤其是Ag，其抗菌功能甚至比Cu高2個數(shù)量級。但Ag價格昂貴，而且在不銹鋼中的溶解度極低，用常規(guī)的冶金技術(shù)很難獲得足夠的收得率，采用特殊冶煉工藝會大幅度提高成本；Cu可以通過過飽和固溶體沉淀析出的方法實現(xiàn)Cu抗菌相在不銹鋼中的彌散分布，析出相越多，抗菌性能越強(qiáng)。但Cu析出相在表面的存在會顯著降低不銹鋼的抗蝕性能，析出相愈多，抗蝕性能下降愈明顯。通過添加較少量的Ag和采用常規(guī)的冶煉技術(shù)實現(xiàn)不銹鋼中有一定的Ag或含Ag相分布，同時添加較少量的Cu并通過抗菌熱處理使之在鋼中以抗菌相的形式析出，則可以較低的成本獲得既具有優(yōu)良的抗菌性能、又保證耐蝕性要求的抗菌不銹鋼。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是通過兩種抗菌元素在不銹鋼中的存在，進(jìn)一步提高材料的抗菌性能和優(yōu)化材料的綜合性能，解決添加單一抗菌元素在技術(shù)、成本和性能發(fā)明存在的缺憾。本發(fā)明的抗菌不銹鋼可以作為結(jié)構(gòu)材料和裝飾美化材料用于制造需要抗菌的日常生活用品，和在一般條件下工作的需要抗菌的各類生產(chǎn)機(jī)械。
本發(fā)明具體提供了一種具有優(yōu)良抗菌特性的鐵素體不銹鋼，含有＜0.1重量％的C，＜1重量％的Si，＜1.0重量％的Mn，10～30重量％的Cr，0.01～0.5重量％的Nb，余量的Fe，其特征在于還同時含有0.0005～0.10重量％的Ag和0.3～2.0重量％的Cu，其中Ag以微細(xì)的銀粒子或氧化物、硫化物形式存在，30～80％的Cu以沉淀相的形式存在。
本發(fā)明具有優(yōu)良抗菌特性的鐵素體不銹鋼中，優(yōu)選地，Ag0.0005～0.002重量％，Cu1.0～2.0重量％。
本發(fā)明具有優(yōu)良抗菌特性的鐵素體不銹鋼中，還可以含有至少一種下述合金元素不超過2重量％的Mo，不超過1重量％的Zr，不超過0.1重量％的B。
本發(fā)明具有優(yōu)良抗菌特性的鐵素體不銹鋼中，還可以進(jìn)一步含有0.001～1.0重量％的V。
本發(fā)明具有優(yōu)良抗菌特性的鐵素體不銹鋼中，其P和S的含量均應(yīng)控制在0.015重量％以下。
本發(fā)明具有優(yōu)良抗菌特性的鐵素體不銹鋼的形式可以是板材、管材或帶材。
本發(fā)明還提供了上述具有優(yōu)良抗菌特性的鐵素體不銹鋼的制備方法，其特征在于在880～950℃進(jìn)行足夠時間的固溶處理，時間5分鐘～72小時，然后在500～900℃進(jìn)行充分的時效處理，時間1～100小時，使基體中形成Cu的沉淀相，其尺度介于納米和亞微米間。
本發(fā)明通過在不銹鋼中添加具有抗菌功能的金屬元素Ag和Cu并進(jìn)行由固溶和時效組成的抗菌熱處理，在不銹鋼中形成微細(xì)的含Ag和含Cu的抗菌相(分別為Ag和Ag的氧化物或硫化物和富Cu相ε-Cu)，使材料具有優(yōu)良的抗菌功能。由于抗菌相是在不銹鋼表面和內(nèi)部均有彌散分布，材料的抗菌功能不會因為磨損而喪失。


圖1為本發(fā)明鋼中的富Cu析出相之微觀形貌；圖2為細(xì)菌培養(yǎng)結(jié)果左本發(fā)明之抗菌不銹鋼，未見細(xì)菌繁殖；右對照鋼，細(xì)菌大量繁殖。
具體實施例方式樣品制備按照本發(fā)明的鐵素體抗菌不銹鋼的成分，用25kg真空感應(yīng)爐進(jìn)行冶煉，而后經(jīng)鍛造，熱軋和退火，反復(fù)冷軋-退火-酸洗，制成0.8mm的板材，從上述板材上切取25×25mm的樣品，在真空爐中于920℃保持7分鐘后，在600℃的進(jìn)行6小時的時效。然后進(jìn)行抗菌性能檢驗。
抗菌性能檢驗具體檢驗在疾病預(yù)防控制中心進(jìn)行，采用日本抗菌協(xié)會抗菌檢測方法《日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)抗菌加工制品的抗菌性試驗方法和抗菌效果》(日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JIS Z2801-2000)，采用覆膜法，用濃度105cfu/ml的標(biāo)準(zhǔn)菌液在溫度35℃、濕度90％的條件下，分別對抗菌鋼和對照鋼作用下的細(xì)菌作24h細(xì)菌培養(yǎng)，爾后對分別經(jīng)上述樣品培養(yǎng)的細(xì)菌在相同的溫度和濕度下用瓊脂培養(yǎng)作24h細(xì)菌培養(yǎng)，從塑料平皿計算細(xì)菌數(shù)。實驗用菌種由中國生物制品藥品檢定所提供，分別為大腸桿菌ATCC8099、金黃色葡萄球菌ATCC6538、白念珠菌ATCC10231。每個菌種和樣品均重復(fù)3次，取平均數(shù)。
抗菌效果的評價殺菌率的計算公式為殺菌率(％)＝[(b-a)/b]％其中b是對照不銹鋼進(jìn)行細(xì)菌培養(yǎng)實驗后的活菌數(shù)，a是抗菌不銹鋼進(jìn)行細(xì)菌培養(yǎng)實驗后的活菌數(shù)。
將抗菌效果分為三類++表示殺菌率≥99％，+表示殺菌率≥90％，×表示沒有殺菌作用。
含有兩種抗菌元素的抗菌不銹鋼和對照鋼的成分與抗菌性能評價結(jié)果示于表1。其中，編號1-10為抗菌鋼，11和12號鋼的成分不在本項申請所述成分范圍之內(nèi)，13為對照鋼。
表1抗菌不銹鋼及對照鋼的化學(xué)成分和抗菌效果

權(quán)利要求
1.一種具有優(yōu)良抗菌特性的鐵素體不銹鋼，含有＜0.1重量％的C，＜1重量％的Si，＜1.0重量％的Mn，10～30重量％的Cr，0.01～0.5重量％的Nb，余量的Fe，其特征在于還同時含有0.0005～0.10重量％的Ag和0.3～2.0重量％的Cu，其中Ag以微細(xì)的銀粒子或氧化物、硫化物形式存在，30～80％的Cu以沉淀相的形式存在。
2.按照權(quán)利要求1所述具有優(yōu)良抗菌特性的鐵素體不銹鋼，其特征在于其中Ag0.0005～0.002重量％，Cu1.0～2.0重量％。
3.按照權(quán)利要求1或2所述具有優(yōu)良抗菌特性的鐵素體不銹鋼，其特征在于還含有至少一種下述合金元素不超過2重量％的Mo，不超過1重量％的Zr，不超過0.1重量％的B。
4.按照權(quán)利要求3所述具有優(yōu)良抗菌特性的鐵素體不銹鋼，其特征在于還進(jìn)一步含有0.001～1.0重量％的V。
5.按照權(quán)利要求4所述具有優(yōu)良抗菌特性的鐵素體不銹鋼，其特征在于其P和S的含量均控制在0.015重量％以下。
6.按照權(quán)利要求5所述具有優(yōu)良抗菌特性的鐵素體不銹鋼，其特征在于不銹鋼的形式是板材、管材或帶材。
7.一種權(quán)利要求1所述具有優(yōu)良抗菌特性的鐵素體不銹鋼的制備方法，其特征在于在880～950℃進(jìn)行固溶處理5分鐘～72小時，然后在500～900℃進(jìn)行時效處理1～100小時，使基體中形成Cu的沉淀相，其尺度介于納米和亞微米間。
全文摘要
一種具有優(yōu)良抗菌特性的鐵素體不銹鋼，含有＜0.1重量％的C，＜1重量％的Si，＜1.0重量％的Mn，10～30重量％的Cr，0.01～0.5重量％的Nb，余量的Fe，其特征在于還同時含有0.0005～0.10重量％的Ag和0.3～2.0重量％的Cu，其中Ag以微細(xì)的銀粒子或氧化物、硫化物形式存在，30～80％的Cu以沉淀相的形式存在。本發(fā)明兩種抗菌元素的同時使用既增強(qiáng)了單一含銅抗菌不銹鋼的抗菌能力，又解決了含銀抗菌不銹鋼在成本方面的困難。該不銹鋼可以廣泛應(yīng)用于餐飲、醫(yī)藥和公共衛(wèi)生領(lǐng)域。
文檔編號C22C38/26GK1948540SQ20051004739
公開日2007年4月18日 申請日期2005年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月14日
發(fā)明者吳平森 申請人:遼寧國瑞商貿(mào)有限公司