專利名稱：改進抗菌性能的奧氏體不銹鋼及其制法的制作方法

　　技術領域：

　　本發明涉及改進抗菌性能的奧氏體不銹鋼及其制備方法。

　　背景技術：

　　已知如銀或者銅等金屬顯示出有效的抗菌作用。然而銀昂貴，而且不適合在腐蝕的環境下使用之。另外，銅的價格低廉，而且能作為有效的抗菌劑。因此有人向不銹鋼中加入銅，使用這種抗菌作用的材料。

　　由SUS304表示的不銹鋼已被廣泛地用于廚房設備或者醫院使用的器械，建筑物的內部設施，再如公共汽車，電車等公共交通工具中使用的把手，門把。可是，由于醫院內金黃色葡萄球菌的感染帶來了嚴重問題的今天，人們一直渴望采用一種具有抗菌性能，而不必要定期進行消毒的材料。

　　日本特許公開8-53738和8-225895披露用一種有機薄膜或者抗菌涂膜來獲得抗菌性能。

　　然而，這種抗菌膜的缺點是，由于該膜或者涂層的消耗其抗菌作用即消失。反之，這種消失了抗菌作用的薄膜，相反而會起到營養源的作用，促使細菌的繁殖。

　　具有抗菌性組分的復合平面層對底物的粘著性差，從而涂覆的底物工作性能不佳。由于該平面層溶解，刮傷以及使得其外觀和抗菌性變得越來越差。

　　第96114349.5和00128266.2號中國專利和中國專利申請分別披露了具有抗菌性能的鐵素體不銹鋼和奧氏體不銹鋼，但是從附圖所示的不銹鋼試塊的透射電子顯微鏡圖可以看出富-銅相的分布并不均勻，因此其抗菌性能顯然有待進一步提高，本發明提出的技術方案正是針對上述缺陷而提出的一種銅在其基體中的分散性能有所改進的、抗菌性能大有提高的奧氏體不銹鋼。

　　發明內容

　　第00128266.2號中國專利申請披露了具有下述組成的奧氏體不銹鋼，除了無法估計的雜質外，他由如下組份構成少于0.1重量％的C，少于2重量％的Si，少于5重量％的Mn，10-30重量％的Cr，5-15重量％的Ni，1.0-5.0重量％的Cu，至少一種或多種0.02-1重量％的Nb和/或Ti，最高達3重量％的Mo，最高達1重量％的Al，最高達1重量％的Zr，最高達1重量％的V，最高達0.05重量％的B以及最高達0.05重量％的稀土金屬，以及平衡量基本為鐵，并具有主要由以基質內大于0.2容積％的比例析出的Cu組成的二級相的結構。

　　該中國專利申請所提供的奧氏體不銹鋼抗菌部件的制備方法是“熱軋所述的奧氏體不銹鋼板，并500-900攝氏度至少一次熱處理該鋼板，以析出具有主要有以基質內大于0.2容積％的比例的Cu組成的二級相。”本發明人經刻苦鉆研，評價銅在改進抗菌性能方面的效果，本發明采用了兩段熱處理法改善了ε---Cu在不銹鋼中分布狀態，來加大抗菌作用。

　　本發明提供的新型抗菌不銹鋼的主要成分與304鋼相近，另有說明除外，本發明中的量均是以重量百分比計算的。Ni是獲得奧氏體組織的關鍵元素，本發明將Ni控制在8.00---11.00的范圍內，Ni與Cr都能提高金屬的耐腐蝕性，并使金屬具有單一的均勻的奧氏體組織，因此鉻的加入量也較大，控制在7.00---22.00的范圍內，Si能提高對濃硫酸的耐腐蝕性，在高溫時可形成SiO2薄膜，提高抗氧化性，但過量會惡化熱加工性，因此將其控制在≤1.00的范圍以下；Mn可生成MnS而起除S作用，提高材料質量，但過量會降低耐腐蝕性，因此將其控制在≤2.00的范圍內；C是強度的保證，并能促使富銅相均勻分布，但含量增加時會使鉻碳化，使Cr含量相對降低影響耐腐蝕性，它的含量控制在0.01-0.08的范圍；Cu是抗菌的關鍵元素，適量的Cu經相應的熱處理，能使Cu均勻地彌散在基體中，但過多的Cu會使鋼材的機械性能降低，它的含量控制在1.5-2.9的范圍內。Ti能與C生成碳化物，可提高耐蝕性，但過量會降低機械加工性，他的含量＜0.8。

　　抗菌不銹鋼的抗菌作用是通過銅離子滲入細菌內部，破壞了細菌細胞的正常組成和繁衍的平衡，達到抑制細菌生長、殺死細菌的目的。

　　要使抗菌反應正常進行，首先要使鋼中Cu元素轉變為ε---Cu相(富銅相)，由分散狀態變成彌散分布的顆粒質點。在ε---Cu相的地方不形成氧化鉻的鈍化膜，銅離子容易向水中析出達到抑制細菌生長、殺死細菌。

　　本發明在我們已經多年批量生產的不銹鋼中選擇含銅量合適的爐號除增加抗菌處理工藝外，其他生產過程照常。由本發明的材料Q/TBS-001表示的奧氏體抗菌不銹鋼，不僅具有普通不銹鋼的常規性能，而且可有效地殺死與之接觸的細菌如大腸桿菌和金黃色葡萄球菌。

　　本發明提供的抗菌奧氏體不銹鋼經溫度在920---1150℃的固溶處理，使所有碳化物全部溶于奧氏體，水淬快冷，不讓奧氏體在冷卻過程中有析出或發生相變，這樣處理后，在室溫狀態可獲得單相奧氏體組織。固溶處理的優選溫度范圍為1000-1100℃；最優選溫度范圍為1020-1050℃。為使熱處理后的殘余奧氏體量及殘余應力降至最低，避免在長期使用中由于受力和溫度波動可能促使殘余奧氏體向馬氏體轉變或應力松弛，本發明提供的奧氏體不銹鋼在490-900℃范圍內進行時效處理。時效處理的優選溫度范圍為550-800℃，最優選溫度范圍為650-750℃。

　　大量研究證明了含銅量合適的不銹鋼作抗菌處理后所得的ε-Cu相，此相在鋼中均勻彌散分布，保證有效的與細菌接觸，保持持久的抗菌力。

　　經抗菌處理后的試塊上Cu顆粒分布CUKα3000×具體實施方案將抗菌不銹鋼經過研磨拋光制成金相試樣。用電子探針顯微分析儀觀察銅元素分布。

　　本發明參照“中國藥典”、日本“JIS2081-2000抗菌加工制品——抗菌試驗方法，抗菌效果”以及“消毒規范”衛生監法 第448號進行。

　　試驗菌株為標準國家菌株，大腸桿菌為CMCC(B)44102，金黃色葡萄球菌為CMCC(B)26003。

　　試驗方法將培養好試驗菌株斜面用無菌生理食鹽水制成菌懸液，使每毫升菌懸液中含菌量為(1～5)×105個/ml，在無菌的燒杯中加入金相樣品，并加入菌懸液數毫升，使液面高于金相試樣。在35±1℃的條件下放置24小時。然后將此菌懸液適當稀釋，取稀釋液1ml加入平皿中，加入營養瓊脂12-15ml培養24-48小時，溫度為35±1℃，計算平板菌落數。

　　奧氏體不銹鋼成分和其抗菌性能見下表

　　權利要求

　　1.一種由奧氏體不銹鋼制成的抗菌部件，除允許含量的雜質外，由如下元素構成按重量百分比計，0.01---0.08的碳、≤1.00的硅、≤2.00的錳、8.00---11.00的鎳、7.00---22.00的鉻、1.50---2.90的銅、＜0.80的鈦及平衡量的鐵，其銅經固溶和時效兩段抗菌工藝處理后以ε---Cu相均勻地彌散在基體材料中。

　　全文摘要

　　本發明提供了一種由含銅不銹鋼改進的抗菌不銹鋼材料及其制品，除雜質外該部件由如下成份組成按重量百分比計，0.01－0.08的碳、≤1.00的硅、≤2.00的錳、8.00－11.00的鎳，7.00－22.00的鉻、1.50－2.90的銅、<0.80的鈦及平衡量的鐵，其銅經固溶和時效兩段抗菌工藝處理后以ε－Cu相均勻地彌散在基體材料中。該不銹鋼具有優異的抗菌性能，可廣泛地應用于廚房設備，醫療器械，公共汽車，樓房等公共場所使用的把手，護欄等，還可用于結構件中來防止細菌對金屬的腐蝕。

　　文檔編號C22C38/42GK1483849SQ0214874

　　公開日2004年3月24日 申請日期2002年11月15日 優先權日2002年11月15日

　　發明者張體寶, 張體勇 申請人:張體寶