一種含銅鐵素體抗菌不鏽鋼及其製造方法
2023-10-19 03:44:52 2
專利名稱：一種含銅鐵素體抗菌不鏽鋼及其製造方法
技術領域：
本發明涉及冶金領域，尤其涉及一種含銅鐵素體抗菌不鏽鋼及其製造方法。
背景技術：
隨著經濟的發展，不鏽鋼在食品工業、餐飲行業和家庭生活中的應用越來越廣泛。 人們希望不鏽鋼產品除了具有防鏽和光潔性能之外，最好還具有防黴變和抗菌功能。抗菌不鏽鋼，就是在不鏽鋼中加入適量的具有抗菌效果的金屬元素(如銅和銀)， 鋼材經抗菌熱處理後，富含抗菌元素的抗菌相從基體中析出，形成均勻彌散分布的小顆粒， 當該不鏽鋼與水接觸後，裸露於不鏽鋼表面的抗菌金屬元素溶於水後形成水合離子，然後 與細菌接觸，破壞細胞膜，使蛋白質凝固或損壞其DNA，從而阻止細菌生長繁殖或直接消滅 細菌。現有的JP140289/98和CN1807672公開的含銅鐵素體抗菌不鏽鋼的Cu含量範 圍較大，當Cu含量比較大，例如大於1.6%時，容易使材料在連鑄和熱加工時產生裂紋，並 增加富銅相析出數量，進而降低材料的塑性；而當Cu含量比較小，例如小於1.0%時，不 鏽鋼的抗菌性能又會不足。現有的 CN1827824、JP8145/2000, CN1498981、JP306352/98、 JP347735/95和JP140289/98公開的含銅鐵素體抗菌不鏽鋼都不含鎳成分，而少量的鎳可 以提高材料的塑性和耐腐蝕性能。現有的JP324920/98公開的含銅鐵素體抗菌不鏽鋼中的 鎳含量過高，其加大了不鏽鋼的生產成本，而且還會給不鏽鋼的生產加工帶來困難。現有的 CN1807672和JP324920/98公開的含銅鐵素體抗菌不鏽鋼都不含Al，這就導致不鏽鋼的塑 性和耐腐性能下降，因為適量的Al可以提高不鏽鋼的塑性和耐腐蝕性能。
發明內容
本發明就是要解決現有含銅鐵素體抗菌不鏽鋼存在的問題，提供一種具有優良的 塑性、耐腐蝕性能和抗菌性能，且具有良好加工性能的含銅鐵素體抗菌不鏽鋼。本發明的另一個目的是提供一種製造本發明的含銅鐵素體抗菌不鏽鋼的方法。本發明的含銅鐵素體抗菌不鏽鋼含有如下重量百分比(wt%)的成分C: 彡 0. 02，Si 彡 0. 6，Mn 彡 0. 5，P 彡 0. 04，S 彡 0. 01，Cr 16. 0 22. 0，Ni 0. 2 0. 6， N ^ 0. 02，Cu 1. 0 1. 6，Al 0. 02 0. 08，其餘為Fe和不可避免的雜質。優選地，Ni(wt%) :0· 3 0. 5，Cu(wt% ) :1·2 1.4,Al(wt% ) :0· 04 0· 06。優選地，C0. 01 0. 02，Si 0. 29 0. 6，Mn 0. 3 0. 5，P 0. 022 0. 04，S 0. 001 0. 01，N 0. 009 0. 02。以下對本發明含銅鐵素體抗菌不鏽鋼的設計機理作詳細說明碳是增加合金強度的元素，但不易過多，否則會損失材料塑性，最好控制在 0. 02%以下。矽是作為脫氧劑加入的，但加入過多會降低塑性，最好控制在0. 6%以下。錳錳可以提高熱塑性，但過多時會降低塑性和耐蝕性，最好控制在0. 5%以下。
磷、硫出於熱塑性和耐蝕性的考慮，這兩個元素要儘量低些，應控制P < 0. 04%, S 彡 0. 03%。鉻鉻是改善耐蝕性的重要元素，低於16%時不能達到使用要求，但超過22%時 會增大鐵素體及金屬間化合物析出的傾向，最好控制在16 22%。氮可以增加強度，要求NS 0.02%是出於保證材料具有優良塑性的考慮。銅是賦予材料抗菌性能的重要元素，較少時不能滿足抗菌性能的要求，但較多時 則會損害塑性和加工性，控制在1. 0 1. 6%較為理想。鎳少量的鎳可以提高材料的塑性和耐腐蝕性能，較多時會增加生產成本和損害 加工性能，控制在0. 2 0. 6%較為理想。Al 加入一定量的微量元素鋁，對材料的氮、氧起到穩定的作用，細化組織，提高 塑性和耐腐蝕性能等，但較多時會給材料的冶煉和連鑄帶來難度。理想的範圍為0. 02 0. 08%。本發明的含銅鐵素體抗菌不鏽鋼可以通過以下方法來製造，其包括
(1)配料經電爐-AOD-VOD三步法冶煉得到母液；(2)母液連鑄成鋼坯；(3)熱軋鋼坯，熱軋初始溫度控制在1100_1150°C，終了溫度控制在900_950°C (4)抗菌退火處理，得到熱軋產品。優選地，抗菌退火處理條件是700 900°C，保溫4 6小時。優選地，得到熱壓產品後再進行冷軋，退火處理，拋光，得到冷軋產品。優選地，冷軋後的退火處理條件為850-900°C，保溫1_3分鐘。與現有技術相比，本發明的含銅鐵素體抗菌不鏽鋼具有更為優良的塑性、耐腐蝕 性能和抗菌性能，且具有良好加工性能。本發明的抗菌鐵素體不鏽鋼生產工藝簡單，抗菌性 能優良，可加工成各種形狀，應用於家電、餐具、廚房用具等方面。此外，本發明的含銅鐵素 體抗菌不鏽鋼的生產成本也更低。
具體實施例方式實施例和對比例的不鏽鋼化學成分見表1。配料經電爐-AOD-VOD冶煉得到母液， 母液連鑄成鋼坯，然後將鋼坯熱軋至6mm厚，其中熱軋初始溫度控制在1125°C，終了溫度控 制在925°C，然後在800°C下保溫5小時進行抗菌熱處理，再冷軋至2mm厚，然後再在860°C 下保溫2分鐘進行退火處理，最後經酸洗和拋光得到不鏽鋼。對得到的不鏽鋼進行抗菌性 能、力學性能和耐腐蝕性能的檢測。抗菌性能的測試按JIS Z2801-2000《抗菌加工製品-抗菌性能試驗方法和抗 菌效果》標準進行。所用試驗菌種為大腸桿菌(Escherichia coli SIMB282)和金黃色 葡萄球菌(Staphylococcus aureus SIM B283)。具體的檢測方法如下(1)將試樣剪成 50.0X50.0X2. Omm大小的尺寸，消毒滅菌(一式三份)；(2)在試樣上滴加若干毫升菌液， 使菌落數維持在105 ； (3)將塑料薄膜覆蓋在試樣表面，然後放入無菌平皿內，在36士 1°C恆 溫培養箱內培養24小時後，對活菌進行計數。分別對三份樣品進行測試，然後再計算平均 的抗菌率，抗菌率的計算公式抗菌率=[(A-B)/A] X 100%，式中A表示24小時後對照樣 品平均活菌數，B表示24小時後抗菌樣品平均活菌數。抗菌性能的檢測結果見表2。
力學性能的測試按照JIS-Z2241標準進行，包括抗拉強度測試、屈服強度測試和 延伸率的測試，測試結果見表3。耐腐蝕性能測試按照不鏽鋼三氯化鐵點腐蝕試驗方法(國家標準GB/T 17897-1999)進行。耐腐蝕性能的檢測結果見表4從表2可以看出本發明實施例不鏽鋼的抗菌性能優良，達到了抗菌材料的要求， 當Cu含量超過1.2%時抗菌性能已十分理想，再增加Cu含量不會明顯提高不鏽鋼的抗菌性 能。從表3可以看出本發明實施例不鏽鋼的塑性(主要指延伸率)明顯高於對比例不 鏽鋼的塑性，究其原因是因為對比例1的Cu含量過高、對比例2未加Ni和Al、對比例3隻 加Ni未加Al、對比例4隻加Al未加Ni。從表4可以看出，本發明實施例不鏽鋼具有良好的耐腐蝕性能。表1.實施例和對比例不鏽鋼的化學成分(wt，% ) 表2.實施例和對比例不鏽鋼的抗菌性能 表3.實施例和對比例不鏽鋼的力學性能
表4.
實施例和對比例不鏽鋼的耐點腐蝕性能
權利要求
一種含銅鐵素體抗菌不鏽鋼，其含有如下重量百分比(wt％)的成分C≤0.02，Si≤0.6，Mn≤0.5，P≤0.04，S≤0.01，Cr16.0～22.0，Ni0.2～0.6，N≤0.02，Cu1.0～1.6，Al0.02～0.08，其餘為Fe和不可避免的雜質。
2.如權利要求1所述的不鏽鋼，其特徵在於，Ni:0. 3 0. 5，Cu :1.2 1.4，A1 :0. 04 0. 06。
3.如權利要求1所述的不鏽鋼，其特徵在於，C0. 01 0. 02，Si 0. 29 0. 6，Mn 0. 3 0. 5，P 0. 022 0. 04，S 0. 001 0. 01，N 0. 009 0. 02。
4.一種製造如權利要求1所述不鏽鋼的方法，其包括如下步驟(1)配料經電爐-A0D-V0D三步法冶煉得到母液；(2)母液連鑄成鋼坯；(3)熱軋鋼坯，熱軋初始溫度控制在1100-1150°C，終了溫度控制在900-950°C；(4)抗菌退火處理，得到熱軋產品。
5.如權利要求4所述的製造方法，其特徵在於，所述抗菌退火處理條件為700 900°C，保溫4 6小時。
6.如權利要求4或5所述的製造方法，其特徵在於，得到熱扎產品後再進行冷軋，退火 處理，拋光，得到冷軋產品。
7.如權利要求6所述的製造方法，其特徵在於，冷軋後的退火處理條件為850-900°C， 保溫1-3分鐘。
全文摘要
本發明涉及一種含銅鐵素體抗菌不鏽鋼及其製造方法，該不鏽鋼含有如下重量百分比(wt％)的成分C≤0.02，Si≤0.6，Mn≤0.5，P≤0.04，S≤0.01，Cr16.0～22.0，Ni0.2～0.6，N≤0.02，Cu1.0～1.6，Al0.02～0.08，其餘為Fe和不可避免的雜質。本發明的含銅鐵素體抗菌不鏽鋼具有良好的塑性，可加工成各種形狀的產品，應用於家電、餐具、廚房用具等方面。
文檔編號C21D1/26GK101871079SQ200910049988
公開日2010年10月27日 申請日期2009年4月24日 優先權日2009年4月24日
發明者林剛, 江來珠, 沈繼程 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司