專利名稱：：一種鐵素體抗菌不銹鋼及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及不銹鋼材料類，具體涉及鐵素體不銹鋼，更具體地涉及一種鐵素體抗菌不銹鋼及其制造方法。
背景技術(shù)：
：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，不銹鋼在食品工業(yè)、餐飲服務(wù)業(yè)和家庭生活中的應(yīng)用越來越廣泛，人們希望不銹鋼器皿和餐具除具有不銹、光潔如新的特點(diǎn)外，最好還具有防霉變、抗菌、殺菌功能，這樣，抗菌不銹鋼應(yīng)運(yùn)而生。所謂抗菌不銹鋼，就是在不銹鋼中加入適量的具有抗菌效果的元素，如銅、銀，生產(chǎn)出的鋼材經(jīng)抗菌性熱處理后，具有穩(wěn)定的加工性能和良好的抗菌性能。抗菌不銹鋼與同類不銹鋼相比，其耐蝕性能、物理性能基本相當(dāng)，力學(xué)性能也相差不多?？咕讳P鋼具有良好的耐蝕性和抗菌性能，在廚房設(shè)備、食品工業(yè)的工作臺(tái)及器皿、醫(yī)療器械、日常生活中的餐具及掛毛巾支架、冷藏柜的托架等領(lǐng)域大量使用，公共場(chǎng)所的一些設(shè)施如公交汽車的扶手、樓梯扶手、電話亭、護(hù)欄等為杜絕交叉感染也應(yīng)使用抗菌不銹鋼。表l列出了以往專利文獻(xiàn)中含銅鐵素體抗菌不銹鋼的化學(xué)成分。表l含銅鐵素體抗菌不銹鋼的化學(xué)成分(Wt%)<table>tableseeoriginaldocumentpage3</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>從表l可以看出這些含銅鐵素體抗菌不銹鋼均是在原有鋼種的基礎(chǔ)上添加了一些銅元素，這些鋼種的生產(chǎn)需要增加特殊的熱處理工藝，以使具有抗菌性能的富銅相析出，且較高含量的銅會(huì)使材料在連鑄和熱加工時(shí)產(chǎn)生裂紋，因此在冶煉時(shí)銅的添加量受到嚴(yán)格限制，其抗菌性受到影響。由于含銀抗菌不銹鋼的生產(chǎn)不需要增加特殊的熱處理工藝，且熱成形性好、生產(chǎn)可行性強(qiáng)、長效抗菌性好、其成本與含銅抗菌不銹鋼基本相當(dāng)，因此，含銀抗菌不銹鋼的發(fā)展?jié)摿薮?，是未來抗菌不銹鋼研發(fā)和生產(chǎn)的重點(diǎn)。但銀在不銹鋼中溶解度很小，容易形成偏析，從而降低了抗菌性，如果加入量過多，會(huì)破壞不銹鋼的原有的加工性能及耐腐蝕等性能，并增加成本。因此研究如何使Ag元素均勻分布于不銹鋼中是含銀抗菌不銹鋼的關(guān)鍵技術(shù)。表2列出了現(xiàn)有技術(shù)中的一些含Ag抗菌不銹鋼的化學(xué)成分。表2現(xiàn)有技術(shù)中一些含Ag抗菌不銹鋼的化學(xué)成分(wt%)<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>中國專利公開公報(bào)CN1272889A公開的含Ag抗菌不銹鋼中含有10%(重量)以上的鉻、0.001~0.30%(重量)的Ag、或者還含有0.001~1.0%(重量)的V，另外在不銹鋼中分散有0.0005%以上的氧化銀，該氧化銀含量為銀含量的l.l倍以下，為了將氧化銀均勻分散于不銹鋼中，當(dāng)進(jìn)行熔融鋼的連鑄時(shí)，連鑄速率限定在0.8~1.6米/分鐘。中國專利公開公報(bào)CN1256716A公開的抗菌不銹鋼包括10%(重量)以上的鉻、0.001~1%(重量)的Ag、或者進(jìn)一步含有選自Sn:0.0002-0.02%(重量)、Zn:0.002~0.02%(重量)、Pt:0.0002-0.02%(重量)中的l種或l禾中以上，使平均為500(im以下的銀粒子、銀氧化物和銀硫化物中的l種以上分散于該不銹鋼中，合計(jì)面積率為0.00％以上，且為了使銀粒子、銀氧化物和銀硫化物均勻分散，連鑄速率限定在0.8~1.6米/分鐘?？梢姡@兩種含Ag抗菌不銹鋼均采用控制連鑄速率，使銀粒子及銀化物均勻地分布于合金中，從而獲得高的抗菌率，這樣就要求一定的冶煉和連鑄設(shè)備及熟練的操作技術(shù)。中國專利公開公報(bào)CN1789471A公開了一種奧氏體抗菌不銹鋼，該抗菌不銹鋼是在普通300系奧氏體不銹鋼中加入0.1~10%(重量)的Cu-Ag-Zn三元中間合金，但Cu-Ag-Zn三元中間合金的最佳成分不易掌握，且Zn會(huì)對(duì)不銹鋼的熱加工性能產(chǎn)生不良影響，此外，該抗菌不銹鋼還需經(jīng)過水淬熱處理，工藝較為復(fù)雜。中國專利公開公報(bào)CN1664154A也公開了一種奧氏體抗菌不銹鋼，其含N量達(dá)到0.06~0.3%，增加了煉鋼成本，且其含Cu量為1.0~3.0%，需經(jīng)水淬和時(shí)效處理，工藝復(fù)雜。為了解決上述問題，本發(fā)明者通過對(duì)冶煉工藝的調(diào)整，控制Ag在合金中的含量及分布狀況，開發(fā)出了一種鐵素體抗菌不銹鋼。該鐵素體抗菌不銹鋼保持了原有鋼的力學(xué)性能及耐蝕性能，且抗菌性良好。本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種鐵素體抗菌不銹鋼。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供所述鐵素體抗菌不銹鋼的制造方法。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的第一個(gè)方面提供一種鐵素體抗菌不銹鋼，所述抗菌不銹鋼的化學(xué)成分包含C《0.1wt%、Si《2.0wt%、Mn《2.0wt%、P《0.04wt%、S《0.03wtQ%、Cr15.022.0wt%、N《0.1wt%、Ag—Cu二元中間合金0.101.0wt%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中所述Ag—Cu二元中間合金的重量百分比組成為Ag:550%、Cu:50~95%。下面，對(duì)本發(fā)明的馬氏體抗菌不銹鋼的化學(xué)成分作用作詳細(xì)敘述。C:是增加合金強(qiáng)度的元素，但不易過多，若過多的話會(huì)降低鋼的耐蝕性，因此C含量一般控制在0.1wtX以下。Si:是作為脫氧劑加入的，但加入量過多會(huì)促進(jìn)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(yīng)控制在2.0wt%以下。Mn:對(duì)鋼的熱塑性起到一定的作用，但加入量過多會(huì)降低鋼的耐蝕性，其含量應(yīng)控制在2.0wt^以下。P、S:出于對(duì)鋼的熱塑性和耐蝕性的考慮，這兩個(gè)元素含量要盡量低些，應(yīng)控制P《0.04%、S《0.03%。Cr:改善鋼的耐蝕性的重要元素，當(dāng)其含量偏低時(shí)，鋼的耐蝕性較差，不能達(dá)到使用要求，但其含量過高會(huì)增大鐵素體及金屬間化合物析出傾向，因此Cr含量最好控制在15.0-22.0%之間。N:可以增加鋼的強(qiáng)度，還可提高鋼的耐蝕性，控制N《0.1wt^是為了使合金易于冶煉和保證成形性。Ag—Cu二元中間合金銀和銅都具有抗菌性，當(dāng)其加入量小于0.1%時(shí)，鋼的抗菌性不理想，隨著其含量的增加，鋼的抗菌性能逐漸提高。Ag—Cu合金中的Cu還可提高鋼的耐蝕性、耐磨性及冷加工成形性，但Cu含量超過1.0X時(shí)，會(huì)降低熱塑性，且Ag較多時(shí)也會(huì)對(duì)熱塑性產(chǎn)生不良影響，因此Ag—Cu合金含量應(yīng)控制在1.0%以下。Ag—Cu合金中的Ag含量小于5.0呢時(shí)，考慮到抗菌性的需要，就要在不銹鋼冶煉時(shí)添加較多的Ag—Cu合金，這樣就加入了較多的Cu，會(huì)使鋼的熱塑性下降，反之，Ag一Cu合金中的Ag含量大于50免時(shí)，Ag—Cu合金在鋼中的溶解度較低，又會(huì)影響鋼的抗菌性，因此Ag—Cu中間合金中Ag含量控制在5.050X之間較為合適。6本發(fā)明的第二個(gè)方面提供一種鐵素體抗菌不銹鋼的制造方法，該制造方法包括冶煉、澆鑄、熱軋、退火、酸洗、拋光，其中在進(jìn)行冶煉前先將Ag和Cu兩種元素按Ag占5~50%、Cu占50~95%的比例熔煉制成中間合金，再將所述中間合金作為一種配料加入鐵素體抗菌不銹鋼的原料中進(jìn)行冶煉。本發(fā)明選用真空感應(yīng)爐、電爐一AOD雙聯(lián)冶煉或電爐一AOD—VOD冶煉不銹鋼，模鑄或連鑄鋼坯，熱軋后退火處理，得到熱軋產(chǎn)品，也可再冷軋，退火處理，拋光，得到冷軋產(chǎn)品。在本發(fā)明鐵素體抗菌不銹鋼的制造方法中最關(guān)鍵的一步是先將Ag和Cu兩種元素按一定比例經(jīng)過熔煉制成中間合金，再將其當(dāng)作一種配料加入到抗菌不銹鋼的原料中進(jìn)行冶煉。由于這種中間合金在鐵素體不銹鋼中的溶解度較大，借助于冶煉時(shí)熔液攪動(dòng)，使抗菌元素均勻分布于鋼中，以使鋼具有抗菌性能，同時(shí)鋼的力學(xué)、耐蝕、加工等性能保持原有水平。本發(fā)明的有益效果為本發(fā)明的不銹鋼保持了原有鋼種優(yōu)良的力學(xué)性能和抗腐蝕性能，且具有良好的抗菌性，可加工成各種形狀的產(chǎn)品，應(yīng)用于洗衣機(jī)、餐具、廚房用具等方面。具體實(shí)施例方式以下用實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作更詳細(xì)的描述。這些實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明最佳實(shí)施方式的描述，并不對(duì)本發(fā)明的范圍有任何限制。實(shí)施例1-5將Ag和Cu兩種元素按表3所示的比例熔煉制成中間合金，再將其作為一種配料加入到鐵素體抗菌不銹鋼的原料中，再用真空感應(yīng)爐、電爐-AOD冶煉或電爐-AOD-VOD冶煉不銹鋼，澆鑄鋼坯，熱軋至6mm厚，于750。C退火，再冷軋至2ram厚，然后經(jīng)退火、酸洗，拋光。比較例1標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)為430的鐵素體不銹鋼，其化學(xué)成分見表3。7表3實(shí)施例1-5的鐵素體抗菌不銹鋼及比較例1的鐵素體不銹鋼的化學(xué)成分(Wt%)序號(hào)標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)CSiMnPSCrNAg-Cu實(shí)施例10.0210.310.320馬0.00517.30.0110.1(含銀50%)實(shí)施例20.0260.320.240.0170.00417.40.0130.3(含銀30%)實(shí)施例30.0240.270.290細(xì)0.00417.20.0120.5(含銀20%)實(shí)施例40.0220.280.330細(xì)0.00417.50.0150.8(含銀10%)實(shí)施例50.0210.210.370.0210扁17.70.0141.0(含銀5%)比較例1丄業(yè)4300.0310.270.300.0260.00517.30.0180試驗(yàn)例1對(duì)本發(fā)明實(shí)施例卜5的鐵素體抗菌不銹鋼及比較例1的鐵素體不銹鋼進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見表4。試驗(yàn)例2按JISZ2801-2000《抗菌加工制品——抗菌性能試驗(yàn)方法和抗菌效果》標(biāo)準(zhǔn)對(duì)本發(fā)明實(shí)施例1-5的鐵素體抗菌不銹鋼及比較例1的鐵素體不銹鋼進(jìn)行抗菌性能測(cè)試，其測(cè)試結(jié)果見表4，主要試驗(yàn)程序如下1)試驗(yàn)菌種；大腸桿菌(EsdiwidziacoZ/SIMB282)金黃色葡萄球菌"啤/tyZoc0c面SIMB283)2)檢測(cè)方法(1)將試樣剪成50.0X50.0X2.0mm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)，于36土rc恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)24小時(shí)后，對(duì)活菌進(jìn)行計(jì)數(shù)。(4)將比較例1的不含銀同型號(hào)的鐵素體不銹鋼作為對(duì)照樣品，重復(fù)上述操作。83)抗菌率計(jì)算抗菌率[(A-B)/A]X100%式中A—24小時(shí)后對(duì)照樣品平均活菌數(shù)B一24小時(shí)后抗菌樣品平均活菌數(shù)。表4實(shí)施例1-5的鐵素體抗菌不銹鋼及比較例1的鐵素體不銹鋼力學(xué)性能與抗菌性能比較<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>從表4可以看出，本發(fā)明的鐵素體抗菌不銹鋼與不含銀同型號(hào)的鐵素體不銹鋼相比，不僅保持了原有鋼種的力學(xué)性能，且抗菌率均在99%以上，抗菌性能良好。試驗(yàn)例3按照不銹鋼點(diǎn)蝕電位測(cè)量方法(國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T17899-1999)對(duì)本發(fā)明實(shí)施例l-5的鐵素體抗菌不銹鋼及比較例1的鐵素體不銹鋼進(jìn)行耐腐蝕性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見表5。表5實(shí)施例1-5的鐵素體抗菌不銹鋼及比較例1的鐵素體不銹鋼耐點(diǎn)腐蝕性能比較<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>從表5可以看出，實(shí)施例1-5的鐵素體抗菌不銹鋼與比較例1的不含銀同型號(hào)鐵素體不銹鋼的耐點(diǎn)蝕電位相比，耐蝕性相當(dāng)，差別不明顯，保持了原有鋼種的耐蝕性。權(quán)利要求1、一種鐵素體抗菌不銹鋼，其特征在于，所述抗菌不銹鋼的化學(xué)成分包含C≤0.1wt％、Si≤2.0wt％、Mn≤2.0wt％、P≤0.04wt％、S≤0.03wt％、Cr15.0～22.0wt％、N≤0.1wt％、Ag-Cu二元中間合金0.10～1.0wt％，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。2、根據(jù)權(quán)利要求l所述的鐵素體抗菌不銹鋼，其中所述Ag—Cu二元中間合金的重量百分比組成為Ag:550%、Cu:50~95%。3、權(quán)利要求1所述鐵素體抗菌不銹鋼的制造方法，所述制造方法包括冶煉、澆鑄、熱軋、退火、酸洗、拋光，其特征在于，在進(jìn)行冶煉前先將Ag和Cu兩種元素按Ag占5~50%、Cu占50~95%的比例熔煉制成中間合金，再將所述中間合金作為一種配料加入鐵素體抗菌不銹鋼的原料中進(jìn)行冶煉。全文摘要本發(fā)明提供了一種鐵素體抗菌不銹鋼及其制造方法。本發(fā)明的鐵素體抗菌不銹鋼板是在普通鐵素體不銹鋼中加入Ag-Cu二元中間合金制成的，其化學(xué)成分包含C≤0.1wt％、Si≤2.0wt％、Mn≤2.0wt％、P≤0.04wt％、S≤0.03wt％、Cr15.0～22.0wt％、N≤0.1wt％、Ag-Cu二元中間合金0.10～1.0wt％，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。該鐵素體抗菌不銹鋼板保持了原有鋼的優(yōu)良力學(xué)性能、耐蝕性能，且表面光亮，可加工成各種形狀的產(chǎn)品，應(yīng)用于洗衣機(jī)、餐具、廚房用具等方面。文檔編號(hào)C22C38/20GK101586215SQ20081003791公開日2009年11月25日申請(qǐng)日期2008年5月23日優(yōu)先權(quán)日2008年5月23日發(fā)明者剛林,江來珠,沈繼程申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司