專利名稱：一種含銅鐵素體抗菌不銹鋼及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金領(lǐng)域，尤其涉及一種含銅鐵素體抗菌不銹鋼及其制造方法。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟的發(fā)展，不銹鋼在食品工業(yè)、餐飲行業(yè)和家庭生活中的應用越來越廣泛。 人們希望不銹鋼產(chǎn)品除了具有防銹和光潔性能之外，最好還具有防霉變和抗菌功能?？咕讳P鋼，就是在不銹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(jīng)抗菌熱處理后，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， 當該不銹鋼與水接觸后，裸露于不銹鋼表面的抗菌金屬元素溶于水后形成水合離子，然后 與細菌接觸，破壞細胞膜，使蛋白質(zhì)凝固或損壞其DNA，從而阻止細菌生長繁殖或直接消滅 細菌?，F(xiàn)有的JP140289/98和CN1807672公開的含銅鐵素體抗菌不銹鋼的Cu含量范 圍較大，當Cu含量比較大，例如大于1.6%時，容易使材料在連鑄和熱加工時產(chǎn)生裂紋，并 增加富銅相析出數(shù)量，進而降低材料的塑性；而當Cu含量比較小，例如小于1.0%時，不 銹鋼的抗菌性能又會不足?，F(xiàn)有的 CN1827824、JP8145/2000, CN1498981、JP306352/98、 JP347735/95和JP140289/98公開的含銅鐵素體抗菌不銹鋼都不含鎳成分，而少量的鎳可 以提高材料的塑性和耐腐蝕性能?，F(xiàn)有的JP324920/98公開的含銅鐵素體抗菌不銹鋼中的 鎳含量過高，其加大了不銹鋼的生產(chǎn)成本，而且還會給不銹鋼的生產(chǎn)加工帶來困難?，F(xiàn)有的 CN1807672和JP324920/98公開的含銅鐵素體抗菌不銹鋼都不含Al，這就導致不銹鋼的塑 性和耐腐性能下降，因為適量的Al可以提高不銹鋼的塑性和耐腐蝕性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是要解決現(xiàn)有含銅鐵素體抗菌不銹鋼存在的問題，提供一種具有優(yōu)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銹鋼。本發(fā)明的另一個目的是提供一種制造本發(fā)明的含銅鐵素體抗菌不銹鋼的方法。本發(fā)明的含銅鐵素體抗菌不銹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，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。優(yōu)選地，Ni(wt%) :0· 3 0. 5，Cu(wt% ) :1·2 1.4,Al(wt% ) :0· 04 0· 06。優(yōu)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(fā)明含銅鐵素體抗菌不銹鋼的設(shè)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。硅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、硫出于熱塑性和耐蝕性的考慮，這兩個元素要盡量低些，應控制P < 0. 04%, S 彡 0. 03%。鉻鉻是改善耐蝕性的重要元素，低于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%是出于保證材料具有優(yōu)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(chǎn)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(wěn)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。理想的范圍為0. 02 0. 08%。本發(fā)明的含銅鐵素體抗菌不銹鋼可以通過以下方法來制造，其包括
(1)配料經(jīng)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(chǎn)品。優(yōu)選地，抗菌退火處理條件是700 900°C，保溫4 6小時。優(yōu)選地，得到熱壓產(chǎn)品后再進行冷軋，退火處理，拋光，得到冷軋產(chǎn)品。優(yōu)選地，冷軋后的退火處理條件為850-900°C，保溫1_3分鐘。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的含銅鐵素體抗菌不銹鋼具有更為優(yōu)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(fā)明的抗菌鐵素體不銹鋼生產(chǎn)工藝簡單，抗菌性 能優(yōu)良，可加工成各種形狀，應用于家電、餐具、廚房用具等方面。此外，本發(fā)明的含銅鐵素 體抗菌不銹鋼的生產(chǎn)成本也更低。
具體實施例方式實施例和對比例的不銹鋼化學成分見表1。配料經(jīng)電爐-AOD-VOD冶煉得到母液， 母液連鑄成鋼坯，然后將鋼坯熱軋至6mm厚，其中熱軋初始溫度控制在1125°C，終了溫度控 制在925°C，然后在800°C下保溫5小時進行抗菌熱處理，再冷軋至2mm厚，然后再在860°C 下保溫2分鐘進行退火處理，最后經(jīng)酸洗和拋光得到不銹鋼。對得到的不銹鋼進行抗菌性 能、力學性能和耐腐蝕性能的檢測?？咕阅艿臏y試按JIS Z2801-2000《抗菌加工制品-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(shù)維持在105 ； (3)將塑料薄膜覆蓋在試樣表面，然后放入無菌平皿內(nèi)，在36士 1°C恒 溫培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)24小時后，對活菌進行計數(shù)。分別對三份樣品進行測試，然后再計算平均 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小時后對照樣 品平均活菌數(shù)，B表示24小時后抗菌樣品平均活菌數(shù)?？咕阅艿臋z測結(jié)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(jié)果見表3。耐腐蝕性能測試按照不銹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(jié)果見表4從表2可以看出本發(fā)明實施例不銹鋼的抗菌性能優(yōu)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銹鋼的抗菌性 能。從表3可以看出本發(fā)明實施例不銹鋼的塑性(主要指延伸率)明顯高于對比例不 銹鋼的塑性，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只 加Ni未加Al、對比例4只加Al未加Ni。從表4可以看出，本發(fā)明實施例不銹鋼具有良好的耐腐蝕性能。表1.實施例和對比例不銹鋼的化學成分(wt，% ) 表2.實施例和對比例不銹鋼的抗菌性能 表3.實施例和對比例不銹鋼的力學性能
表4.
實施例和對比例不銹鋼的耐點腐蝕性能
權(quán)利要求
一種含銅鐵素體抗菌不銹鋼，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，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
2.如權(quán)利要求1所述的不銹鋼，其特征在于，Ni:0. 3 0. 5，Cu :1.2 1.4，A1 :0. 04 0. 06。
3.如權(quán)利要求1所述的不銹鋼，其特征在于，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。
4.一種制造如權(quán)利要求1所述不銹鋼的方法，其包括如下步驟(1)配料經(jīng)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(chǎn)品。
5.如權(quán)利要求4所述的制造方法，其特征在于，所述抗菌退火處理條件為700 900°C，保溫4 6小時。
6.如權(quán)利要求4或5所述的制造方法，其特征在于，得到熱扎產(chǎn)品后再進行冷軋，退火 處理，拋光，得到冷軋產(chǎn)品。
7.如權(quán)利要求6所述的制造方法，其特征在于，冷軋后的退火處理條件為850-900°C， 保溫1-3分鐘。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種含銅鐵素體抗菌不銹鋼及其制造方法，該不銹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，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明的含銅鐵素體抗菌不銹鋼具有良好的塑性，可加工成各種形狀的產(chǎn)品，應用于家電、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(yōu)先權(quán)日2009年4月24日
發(fā)明者林剛, 江來珠, 沈繼程 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司