一種具有廣譜抗菌作用的馬氏體不鏽鋼的製作方法

2023-05-16 11:03:01

專利名稱：一種具有廣譜抗菌作用的馬氏體不鏽鋼的製作方法
技術領域：
本發明涉及鋼鐵冶金領域，特別涉及一種馬氏體不鏽鋼。
背景技術：
不鏽鋼自上世紀問世，到現在已有90多年的歷史。不鏽鋼的發明是世界冶金史上的一項重大成就，不鏽鋼的生產為工業和科技進步奠定了重要的物質技術基礎。它在發展過程中逐步形成了鐵素體型不鏽鋼、馬氏體型不鏽鋼、奧氏體型不鏽鋼、奧氏體 鐵素體型雙相不鏽鋼四大類。眾所周知，銀、銅對細菌的生長有抑制作用，早在公元1000年前就被用作飲水容器和醫療用具。不鏽鋼本身具有的其它材料無法比擬的優越性使得人們在20世紀90年代興起了對含銅、銀的抗菌不鏽鋼的研究。日本在該領域研究起步較早。JP849085A公開了通過磁控濺射技術在不鏽鋼基體材料的表面形成含有銀和/或銅的Cr、Ti、Ni或狗的金屬層或合金層的抗菌不鏽鋼板。CN1111612C公開了含銀不鏽鋼的製造方法，通過添加0.0001 的銀並於 700 1180°C溫度下退火，使不鏽鋼中析出平均粒徑500 μ m以下的銀粒子、銀氧化物和銀硫化物。CN 1072732C中公開了由鐵素體不鏽鋼製成的抗菌部件及其製備方法，通過添加 0. 4 3重量％的銅及以2. 0體積％的比例析出的富銅相來改善不鏽鋼的抗菌性。在該專利中還提及了含銅0. 4 3重量％的馬氏體不鏽鋼的製備方法，通過在熱軋後500 900°C 退火析出富銅相來改善馬氏體不鏽鋼的抗菌性能。一般馬氏體不鏽鋼製品在使用前必須經過淬火和回火獲得較高的硬度以滿足使用要求，但此專利中僅經退火處理的馬氏體不鏽鋼板中富銅相在後續的淬火中將會發生重新固溶，並由此會造成抗菌率下降甚至消失。並且， 該專利中並未表明其抗菌性能的快速性、持久性和廣譜抗菌性。

發明內容
針對現有技術的不足，本發明的目的之一在於提供一種具有廣譜抗菌作用的馬氏體不鏽鋼，同時該不鏽鋼具有良好的機械性能和較好的耐腐蝕性能。為實現上述目的，本發明採用的技術方案如下一種具有廣譜抗菌作用的馬氏體不鏽鋼，該不鏽鋼以百分比計(重量)由下列組份組成:C :0. 1 0. 3%, Si 0. 6 0. 8%, Mn 1. 6 1. 8%, P ( 0. 04%,S ^ 0. 03%, Cr 13 15%，Ni :0. 5 0. 7%，Cu :2. 2 2. 4%，Ag :0. 2 0. 4%，Ti :1. 3 1. 5%，V :0. 4 0. 6%, Zr 0. 2 0. 4%，Mo :3. 4 3. 6%，餘量為!^e及不可避免的雜質。優選，該不鏽鋼以百分比計(重量)由下列組份組成C :0. 15 0.25%，Si 0. 65 0. 75 %，Mn 1. 65 1. 75 %，P 彡 0. 04 %、S 彡 0. 03 %，Cr 13. 5 14. 5 %，Ni 0. 55 0. 65%, Cu 2. 25 2. 35%, Ag :0. 25 0. 35%, Ti :1. 35 1. 45%, V :0. 45 0. 55%, Zr 0. 25 0. 35%, Mo :3. 45 3. 55%，餘量為！^e及不可避免的雜質。
最優選，該不鏽鋼以百分比計(重量)由下列組份組成C :0. 20%，Si 0. 70%, Mn 1. 70%, P ^ 0. 04%, S ^ 0. 03%, Cr 14. 0%, Ni :0. 60%, Cu :2. 30%, Ag :0. 30%, Ti 1. 40%, V 0. 50%, Zr :0. 30%, Mo :3. 50%，餘量為 Fe 及不可避免的雜質。對本發明的馬氏體不鏽鋼的化學成分設計依據如下C 其含量控制在0. 1 %以上是增加合金強度，但不易過多，含量超過0. 3 %時會降低耐蝕性，因此C含量控制在0. 1 0. 3%之間。Si 是作為脫氧劑加入的，但加入量過多會促進金屬間化合物的形成，從而影響鋼的使用性能，因此Si的加入量應控制在0. 6 0. 8%。Mn:對形成馬氏體起到一定的作用，但加入量過多會降低鋼的耐蝕性，其含量應控制在1.65 1.75%以下。P、S 出於對鋼的熱塑性和耐蝕性的考慮，這兩個元素含量要儘量低些，應控制 P 彡 0. 04%, S ^ 0. 03%。Cr 改善鋼的耐蝕性的重要元素，當其含量低於10%時，鋼的耐蝕性較差，不能達到使用要求，但其含量超過15%時會增大鐵素體及金屬間化合物析出傾向，因此Cr含量應控制在13 15%之間。Ag和Cu 銀和銅都具有抗菌性，Cu還可提高鋼的耐蝕性、耐磨性及冷加工成形性。 當銅含量較低時，即使經過抗菌處理，不鏽鋼基體中也不能形成彌散的析出相ε Cu，從而不能表現出抗菌性能。而當銅含量過高后，過量的銅將降低材料的機械加工性能和耐腐蝕性能。銀的抗菌機理為1)銀離子與細胞膜和膜蛋白結合，破壞細菌立體結構，致使細菌死亡；幻銀能將氧催化成活性氧，活性氧具有殺菌能力。研究表明，銀抗菌能力是銅的100 倍，且無需時效處理，加入銀的合金成本被合金加入量的減少和工藝成本的降低部分抵消。 所以本發明者還選擇銀作為抗菌元素。同時，鋼中原有加入的銅在時效形成ε-Cu相後可以促進銀離子在鋼表面鈍化膜的穿越能力，形成複合抗菌機制，最大限度達到抗菌效果。本發明人在大量實驗試驗的基礎上，確定了本發明的核心元素Cu和Ag的上述含量範圍，使得本發明的不鏽鋼的抗菌性能和力學性能最優化。除了上述主要的元素外，本發明還通過大量試驗確定了次要合金化元素Ni、Ti、V、 ^ 和M0的最優含量範圍。這些元素或者細化晶粒，或者提高力學性能，或者提高耐蝕性，總之，達到協同效果，使本發明的不鏽鋼的綜合性能優異。本發明的有益效果為本發明對不鏽鋼的化學成分進行了優化設計，採用正交試驗，篩選出最佳的Cu和 Ag的含量範圍，同時考慮耐蝕性以及機械性能等綜合性能，篩選出合金化元素Si、Mn、Cr、 M、Ti、&、V和Mo的最佳含量範圍，使得各合金化元素所起到的技術效果相互協同，使得該抗菌馬氏體不鏽鋼的性能最佳。本發明的不鏽鋼保持了原有鋼種優良的力學性能和抗腐蝕性能，並具有良好的廣譜抗菌性能，能抑制和殺死各種常見的細菌，並且效果持久。
具體實施例方式實施例一一種具有廣譜抗菌作用的馬氏體不鏽鋼，該不鏽鋼以百分比計(重量)由下列組份組成C :0. 1%，Si :0. 8%，Mn :1. 6%，P 彡 0. 04%,S ^ 0. 03%, Cr 15%, Ni 0. 5%, Cu 2. 4%,Ag 0. 2%,Ti 1. 5%,V 0. 4%,Zr 0. 4%,Mo :3.4%，餘量為 Fe 及不可避免的雜質。實施例二一種具有廣譜抗菌作用的馬氏體不鏽鋼，該不鏽鋼以百分比計(重量)由下列組份組成C :0. 3%，Si :0. 6%，Mn :1. 8%，P 彡 0. 04%,S ^ 0. 03%, Cr 13%, Ni 0. 7%, Cu 2. 2%,Ag 0. 4%,Ti 1. 3%,V 0. 6%,Zr 0. 2%,Mo :3.6%，餘量為 Fe 及不可避免的雜質。實施例三一種具有廣譜抗菌作用的馬氏體不鏽鋼，該不鏽鋼以百分比計(重量)由下列組份組成c :0. 25%, Si :0. 65%, Mn :1. 75%, P 彡 0. 04%, S 彡 0. 03%, Cr :13. 5%, Ni 0. 65%, Cu 2. 25%, Ag :0. 35%, Ti :1. 35%, V :0. 55%, Zr :0. 25%, Mo :3. 55%，餘量為 Fe 及不可避免的雜質。實施例四一種具有廣譜抗菌作用的馬氏體不鏽鋼，該不鏽鋼以百分比計(重量)由下列組份組成c :0. 15%, Si :0. 75%, Mn :1. 65%, P 彡 0. 04%, S 彡 0. 03%, Cr :14. 5%, Ni 0. 55%, Cu 2. 35%, Ag 0. 25%, Ti 1. 45%, V 0. 45%, Zr 0. 35%, Mo 3. 45%，餘量為 Fe 及不可避免的雜質。實施例五一種具有廣譜抗菌作用的馬氏體不鏽鋼，該不鏽鋼以百分比計(重量)由下列組份組成C :0. 2%，Si :0. 7%，Mn :1. 7%，P 彡 0. 04%,S ^ 0. 03%, Cr :14%,Ni 0. 6%, Cu 2. 3%, Ag 0. 3%, Ti 1. 4%, V :0. 5%, Zr :0. 3，Mo :3. 5%，餘量為 Fe 及不可避免的雜質。申請人:聲明，本發明通過上述實施例來說明本發明的詳細工藝設備和工藝流程， 但本發明並不局限於上述詳細工藝設備和工藝流程，即不意味著本發明必須依賴上述詳細工藝設備和工藝流程才能實施。所屬技術領域的技術人員應該明了，對本發明的任何改進， 對本發明產品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發明的保護範圍和公開範圍之內。
權利要求
1.一種具有廣譜抗菌作用的馬氏體不鏽鋼，其特徵在於，該不鏽鋼以百分比計(重量)由下列組份組成c :0. 1 0. 3%，Si 0. 6 0. 8%，Mn 1. 6 1. 8%，P 彡 0. 04%, S 彡 0. 03%，Cr 13 15%，Ni :0. 5 0. 7%，Cu :2. 2 2. 4%，Ag :0. 2 0. 4%，Ti 1. 3 1. 5%, V 0. 4 0. 6%，Zr :0. 2 0. 4%，Mo :3. 4 3. 6%，餘量為!^e及不可避免的雜質。
2.如權利要求1所述的一種具有廣譜抗菌作用的馬氏體不鏽鋼，其特徵在於，該不鏽鋼以百分比計(重量)由下列組份組成C :0. 15 0. 25%, Si 0. 65 0. 75%，Mn :1. 65 1.75 %，P 彡 0. 04 %、S 彡 0. 03 %，Cr 13. 5 14. 5 %，Ni :0. 55 0. 65 %，Cu :2. 25 2.35%,Ag 0. 25 0. 35%,Ti :1. 35 1. 45%,V :0. 45 0. 55%,Zr :0. 25 0. 35%,Mo 3.45 3. 55%，餘量為！^及不可避免的雜質。
3.如權利要求2所述的一種具有廣譜抗菌作用的馬氏體不鏽鋼，其特徵在於，該不鏽鋼以百分比計(重量)由下列組份組成C :0. 20%，Si 0. 70%, Mn 1. 70%, P^O. 04%, S 彡 0. 03%, Cr 14. 0%, Ni :0. 60%, Cu :2. 30%, Ag :0. 30%, Ti :1. 40%, V :0. 50%, Zr 0. 30%, Mo 3. 50%，餘量為!^e及不可避免的雜質。
全文摘要
本發明公開了一種具有廣譜抗菌作用的馬氏體不鏽鋼，該不鏽鋼以百分比計(重量)由下列組份組成C0.1～0.3％，Si0.6～0.8％，Mn1.6～1.8％，P≤0.04％、S≤0.03％，Cr13～15％，Ni0.5～0.7％，Cu2.2～2.4％，Ag0.2～0.4％，Ti1.3～1.5％，V0.4～0.6％，Zr0.2～0.4％，Mo3.4～3.6％，餘量為Fe及不可避免的雜質。
文檔編號C22C38/58GK102534427SQ20121002041
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月19日 優先權日2012年1月19日
發明者朱育盼 申請人:朱育盼