CN101353762A

CN101353762A - 银铜复合深冲型铁素体抗菌不锈钢、钢板及其制造方法

Info

Publication number: CN101353762A
Application number: CNA2007100939698A
Authority: CN
Inventors: 李步明; 余海峰; 王伟明
Original assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2007-07-23
Filing date: 2007-07-23
Publication date: 2009-01-28
Anticipated expiration: 2027-07-23
Also published as: CN101353762B

Abstract

本发明提供了一种银铜复合深冲型铁素体抗菌不锈钢、钢板及其制造方法。该银铜复合深冲型铁素体抗菌不锈钢由以下化学成分组成：C≤0.04wt％、Si：0.2～0.6wt％、Mn：0.25～0.6wt％、S≤0.02wt％、P≤0.03wt％、Cr：16.0～18.0wt％、Cu：0.4～1.8wt％、Ag：0.003～0.06wt％、N≤0.02wt％，余量为Fe和不可避免的杂质。本发明通过添加抗菌元素Cu和Ag，同时采取适当的热处理，从而使材料具有良好的深冲性能和抗菌灭菌性能，适用于食品制造加工、日常生活用具、医疗器械等行业。

Description

银铜复合深冲型铁素体抗菌不锈钢、钢板及其制造方法

技术领域

本发明涉及不锈钢材料类，具体涉及抗菌不锈钢材料类，更具体地涉及一种银铜复合深冲型铁素体抗菌不锈钢、以该钢种制成的钢板及该钢板的制造方法。

背景技术

所谓抗菌不锈钢，就是在不锈钢中加入适量的具有抗菌效果的元素(如铜、银、锌等合金元素)，使得最终生产出的钢材具有良好的抗菌性能，其抗菌性能的产生主要是利用了铜、银、锌等合金元素的抗菌作用。抗菌不锈钢既有优异的广谱抗菌性能，又有良好的加工性和耐蚀性，是优于其他抗菌产品的新型抗菌材料，具有广阔的应用前景。

近年来随着国际上镍矿石资源的紧缺，价格不断上扬，造成300系列不锈钢的成本不断增加，很多不锈钢制造企业开始逐步提高400系列不锈钢在其产品结构的比重，并且加快400系产品的研究与开发。随着400系列不锈钢的冶炼与轧制技术的不断进步，400系列产品的性能有了极大的提升，有大批400系新品出现在市场上，如436、444、443CT等，而铁素体抗菌不锈钢也是其中一种，它主要应用于洗衣机、餐具、厨房用具等方面。

现在国内外都推出了抗菌不锈钢，主要都利用了Cu和Ag的抗菌性能。有的通过添加Cu制造抗菌不锈钢，Cu含量越高，抗菌性能越好，当Cu含量为1.5％时可保证其具有理想的抗菌作用，但Cu含量过高不但对热加工不利，对材料的力学性能也带来不利影响，如造成材料的延伸性能下降将导致冷成型性能降低，而目前在改善含Cu铁素体不锈钢冷成型性能的方法主要是添加一定量的稳定化元素如Ti、Nb等，但成本过高，或降低间隙元素C、N的含量，追求超低的C+N；有的通过添加Ag制造抗菌不锈钢，并不进行特殊的抗菌处理就可以使得材料具有抗菌作用，Ag的抗菌功能比Cu高2个数量级，但该金属非常昂贵，在材料中加入的量越多，成本就越大。

经检索发现如下资料，如中国专利公开公报CN 1498981A公开了一种“纳米析出相铁素体抗菌不锈钢”，该不锈钢中加入了0.4～2.2％的Cu和小于1％的Zn，采用真空炉冶炼、煅造、热轧、退火、冷轧，并经抗菌处理得到该抗菌不锈钢，此抗菌不锈钢为含Cu铁素体抗菌不锈钢，且需经抗菌处理；又如日本川崎在其生产的超低C+N的含Nb铁素体不锈钢430LN开发出一种含Ag抗菌不锈钢“River Lite 430LN-AB”，简称430LN-AB，含有超低的C+N，含银量为0.040％左右，可以不进行特殊的抗菌处理就可以使得材料获得抗菌性能。上述两种铁素体抗菌不锈钢都是在材料中加入单一种抗菌元素。又如中国专利公开公报CN 1948540A公开了一种“具有优良抗菌特性的铁素体不锈钢”，它含有0.0005～0.10％的Ag和0.3～2.0％的Cu，但需经由固溶和时效组成的抗菌热处理才可得到该抗菌不锈钢，且该公开公报中只强调了其抗菌性能，并未提及其任何机械性能的改善。

鉴于上述，本发明者通过在材料中加入适量的Cu和Ag，同时辅以一定的热处理使材料中的Cu和Ag得以弥散析出与富集，得到了一种银铜复合铁素体抗菌不锈钢板。该抗菌不锈钢板具有良好的抗菌灭菌性能和深冲性能。

本发明的第一个目的在于提供一种银铜复合深冲型铁素体抗菌不锈钢。

本发明的第二个目的在于提供以所述银铜复合深冲型铁素体抗菌不锈钢制成的钢板。

本发明的第三个目的在于提供所述银铜复合深冲型铁素体抗菌不锈钢板的制造方法。

发明内容

本发明的第一个方面提供一种银铜复合深冲型铁素体抗菌不锈钢，该银铜复合深冲型铁素体抗菌不锈钢由以下化学成分组成：C≤0.04wt％、Si：0.2～0.6wt％、Mn：0.25～0.6wt％、S≤0.02wt％、P≤0.03wt％、Cr：16.0～18.0wt％、Cu：0.4～1.8wt％、Ag：0.003～0.06wt％、N≤0.02wt％，余量为Fe和不可避免的杂质。

本发明的第二个方面提供一种银铜复合深冲型铁素体抗菌不锈钢板，所述钢板以上述银铜复合深冲型铁素体抗菌不锈钢制成，其化学成分包含：C≤0.04wt％、Si：0.2～0.6wt％、Mn：0.25～0.6wt％、S≤0.02wt％、P≤0.03wt％、Cr：16.0～18.0wt％、Cu：0.4～1.8wt％、Ag：0.003～0.06wt％、N≤0.02wt％，余量为Fe和不可避免的杂质。

下面，对本发明的银铜复合深冲型铁素体抗菌不锈钢及以该钢种制成的钢板的化学成分作用作详细叙述。

C≤0.04％：碳化物形成元素和奥氏体形成元素，可以提高钢的强度，但其含量太高，则会使钢的延伸性能下降，大大降低钢的成形性能。

Si：0.2～0.6％：铁素体形成元素，可增加铁素体组织比例，对提高钢的屈服强度有利。

Mn：0.25～0.6％：奥氏体形成元素，在中铬型钢中，添加一定量的锰可以提高钢的强度，但当其含量过高时，由于钢中存在奥氏体(高温)，冷却不当会形成残余奥氏体，造成钢的基体组织不均匀，使冷轧带钢不容易变形，降低钢的成形性。

P≤0.03％：钢中不可避免的杂质元素，含磷过高对焊接不利。

S≤0.02％：钢中不可避免的杂质元素，含硫过高对钢的耐蚀性不利。

Cr：16.0～18.0％：抗氧化(腐蚀)元素，也是铁素体形成元素，可以提高钢的耐蚀性，增加、稳定钢的铁素体组织。

Cu：0.4～1.8％：可以提高材料的冷变形成型性能，同时Cu也起到析出强化作用，并具有良好的抗菌杀菌作用，其含量过高会给材料的加工性能带来不利的影响，同时带来成本的增加，含量过低则不能保证材料有足够的析出强化效果。

Ag：0.003～0.06％：有效的持久抗菌杀菌元素，很少量的Ag就可以起到极佳的抗菌效果，其杀菌作用达到Cu的100倍，而且加入量少对材料的合金化的影响也非常小。

N≤0.02：奥氏体形成元素，可以增加钢的高温奥氏体组织的比例。但其含量过高时，会危害铁素体不锈钢的延伸性能。

本发明的第三个方面提供所述银铜复合深冲型铁素体抗菌不锈钢板的制造方法，该方法包括冶炼、浇注、锻打、热轧、热处理、喷砂、冷轧退火，其中所述热处理过程为将热轧钢板加热到840～900℃，保温2小时以上，再以10～60℃/S的冷却速度冷却至500～600℃，然后水冷至室温。

在一个优选实施方式中：锻打温度为1080～1130℃。

在另一个优选实施方式中：热轧温度为1060～1130℃，热轧厚度为3～4mm。

在另一个优选实施方式中：冷轧厚度为0.5～0.8mm。

在另一个优选实施方式中：退火温度为860～890℃。

本发明的银铜复合深冲型铁素体抗菌不锈钢板通过一定的热处理，即将热轧后的不锈钢板加热到840～900℃，保温2个小时以上，然后再以10～60℃/S的冷却速度缓慢冷却至500～600℃，水冷至室温。这样使得材料中的Cu和Ag得以在材料均匀扩散，然后在缓慢冷却过程中得以弥散析出并能获得富集Cu，与基体中的Ag共同起到抗菌灭菌作用，冷轧后按常规430不锈钢进行退火处理即可，不必进行特殊的抗菌处理过程。

本发明的有益效果为：

(1)本发明不添加Ti、Nb等贵重元素，降低了不锈钢的生产成本。

(2)通过一定的热处理，使得Cu相得以析出并富集，与基体中的Ag共同起到抗菌灭菌作用，而两者的各自含量也较加入单一的Cu和Ag含量要低，不但成本降低，且适当含量的Cu可以有助于材料的冷成型性能的提高。

(3)本发明的银铜复合深冲型铁素体抗菌不锈钢板不必进行特殊的抗菌处理。

(4)本发明的银铜复合深冲型铁素体抗菌不锈钢板抗菌灭菌性能和深冲性能良好。

附图说明

图1为本发明实施例3的银铜复合深冲型铁素体抗菌不锈钢板的析出Ag/Cu相电镜照片。

图2为本发明实施例3的银铜复合深冲型铁素体抗菌不锈钢板的析出Ag/Cu相电镜能谱图。

具体实施方式

以下用实施例结合附图对本发明作更详细的描述。这些实施例仅仅是对本发明最佳实施方式的描述，并不对本发明的范围有任何限制。

实施例1

按如下化学成分在真空感应炉中冶炼钢水：C：0.024wt％、Si：0.27wt％、Mn：0.535wt％、S：0.006wt％、P：0.01wt％、Cr：16.83wt％、Cu：0.5wt％、Ag：0.058wt％、N：0.014wt％，余量为Fe和不可避免的杂质。

将按上述配比冶炼完成的钢水浇注成钢锭，将钢锭加热到1100℃锻打成30～40mm的钢坯，钢坯于1070℃进行热轧，热轧成厚度为3.0mm的钢板，再将热轧后的不锈钢板加热到880℃，保温2.5小时，再以50℃/S的冷却速度缓慢冷却至550℃，然后水冷至室温。经喷砂清理钢板表面氧化铁皮后，进行冷轧，冷轧至0.53mm，于880℃退火。

实施例2

按如下化学成分在真空感应炉中冶炼钢水：C：0.0396wt％、Si：0.29wt％、Mn：0.44wt％、S：0.0067wt％、P：0.016wt％、Cr：16.73wt％、Cu：1.60wt％、Ag：0.005wt％、N：0.0081wt％，余量为Fe和不可避免的杂质。

实施方法同实施例1，其中锻打温度为1100℃，热轧温度为1070℃，热轧厚度为3.0mm，再将热轧后的不锈钢板加热到850℃，保温3.5小时，再以45℃/S的冷却速度缓慢冷却至510℃，然后水冷至室温。经喷砂清理钢板表面氧化铁皮后，进行冷轧，冷轧至0.57mm，于860℃退火。

实施例3

按如下化学成分在真空感应炉中冶炼钢水：C：0.030wt％、Si：0.47wt％、Mn：0.40wt％、S：0.0068wt％、P：0.015wt％、Cr：17.14wt％、Cu：1.02wt％、Ag：0.03wt％、N：0.009wt％，余量为Fe和不可避免的杂质。

实施方法同实施例1，其中锻打温度为1120℃，热轧温度为1100℃，热轧厚度为4.0mm，再将热轧后的不锈钢板加热到900℃，保温3小时，再以35℃/S的冷却速度缓慢冷却至570℃，然后水冷至室温。经喷砂清理钢板表面氧化铁皮后，进行冷轧，冷轧至0.80mm，于860℃退火。

本实施例的银铜复合深冲型铁素体抗菌不锈钢板的析出Ag/Cu相电镜照片和电镜能谱图分别见图1和图2。

实施例4

按如下化学成分在真空感应炉中冶炼钢水：C：0.021wt％、Si：0.47wt％、Mn：0.45wt％、S：0.011wt％、P：0.027wt％、Cr：17.02wt％、Cu：1.35wt％、Ag：0.01wt％、N：0.019wt％，余量为Fe和不可避免的杂质。

实施方法同实施例1，其中锻打温度为1090℃，热轧温度为1075℃，热轧厚度为3.0mm，再将热轧后的不锈钢板加热到860℃，保温3.5小时，再以50℃/S的冷却速度缓慢冷却至600℃，然后水冷至室温。经喷砂清理钢板表面氧化铁皮后，进行冷轧，冷轧至0.5mm，于860℃退火。

实施例5

按如下化学成分在真空感应炉中冶炼钢水：C：0.017wt％、Si：0.47wt％、Mn：0.45wt％、S：0.011wt％、P：0.025wt％、Cr：17.02wt％、Cu：1.25wt％、Ag：0.014wt％、N：0.013wt％，余量为Fe和不可避免的杂质。

实施方法同实施例1，其中锻打温度为1125℃，热轧温度为1080℃，热轧厚度为3.5mm，再将热轧后的不锈钢板加热到880℃，保温3小时，再以40℃/S的冷却速度缓慢冷却至530℃，然后水冷至室温。经喷砂清理钢板表面氧化铁皮后，进行冷轧，冷轧至0.55mm，于890℃退火。

试验例1

对本发明实施例1-5的银铜复合深冲型铁素体抗菌不锈钢板进行力学性能测试，测试结果见表1。

表1本发明实施例1-5的银铜复合深冲型铁素体抗菌不锈钢板的力学性能

序号	屈服强度σ_s(MPa)	抗拉强度σ_b(MPa)	延伸率δ(％)	塑性应变比r
序号	屈服强度σ_s(MPa)	抗拉强度σ_b(MPa)	延伸率δ(％)	塑性应变比r	实施例1	310	425	36.5	1.3
实施例2	320	440	37.5	1.24	实施例1	310	425	36.5	1.3
实施例2	320	440	37.5	1.24	实施例3	320	450	39.5	1.4
实施例4	300	425	35	1.32	实施例3	320	450	39.5	1.4
实施例4	300	425	35	1.32	实施例5	295	445	39	1.35

试验例2

按照JIS Z2801-2000《抗菌加工制品——抗菌性能试验方法和抗菌效果》的标准对本发明实施例1-5的银铜复合深冲型铁素体抗菌不锈钢板进行抗菌性能测试，测试结果见表2。其中对比钢种为常规的430不锈钢，抗菌试样钢板尺寸为50mm*50mm，主要试验程序如下：

1)试验菌种；

大肠杆菌(Escherichia coli SIM B282)

金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus SIM B283)

2)检测方法：

①乙醇清洗后的样品和对照不锈钢样品在150℃下高压灭菌20min。

②将接种后的菌种用PBS液(PH值＝7.2，无水磷酸氢二钠2.83g，硫酸二氢钾1.36g，蒸馏水1000ml)稀释成105cfu/ml的标准溶液(cfu/ml指的是每毫升样品中含有的细菌群落总数)，并分别将0.5ml菌液均匀滴到样品和对照不锈钢样品表面上，用无菌塑料薄膜覆盖。

③将表面涂有菌液的样品和对照不锈钢样品放入温度35℃、湿度90％的培养箱内，进行24小时细菌培养。

④用平板法(琼脂培养法)在35℃的培养箱内放置48小时。最后计算塑料平皿细菌个数，计算杀菌率。

⑤每个菌种和样品均重复做3次，取平均值。计算公式如下：

Ψ＝(A₀-A)/A₀×100

其中Ψ为抗菌不锈钢的24小时杀菌率，A₀为对照不锈钢进行实验培养后的活菌数，A为抗菌不锈钢进行实验培养后的活菌数。

表2本发明实施例1-5的银铜复合深冲型铁素体抗菌不锈钢板的抗菌性能

序号	抗菌率Ψ(大肠杆菌)(％)	抗菌率Ψ(金黄色葡萄球菌)(％)
序号	抗菌率Ψ(大肠杆菌)(％)	抗菌率Ψ(金黄色葡萄球菌)(％)	实施例1	99.9	99.9
实施例2	99.9	99.9	实施例1	99.9	99.9
实施例2	99.9	99.9	实施例3	99.9	99.9
实施例4	99.9	99.5	实施例3	99.9	99.9
实施例4	99.9	99.5	实施例5	99.9	99.9

从表1和表2可以看出，通过在材料中加入适量的Cu和Ag，同时辅以一定的热处理，使材料中的Cu和Ag得以弥散析出与富集，从而使制得的铁素体抗菌不锈钢板具有较好的延伸率和深冲性能，提高了材料的冷成型性能和深冲加工性能，且其抗菌灭菌性能良好。

Claims

1、一种银铜复合深冲型铁素体抗菌不锈钢，其特征在于，所述银铜复合深冲型铁素体抗菌不锈钢由以下化学成分组成：C≤0.04wt％、Si：0.2～0.6wt％、Mn：0.25～0.6wt％、S≤0.02wt％、P≤0.03wt％、Cr：16.0～18.0wt％、Cu：0.4～1.8wt％、Ag：0.003～0.06wt％、N≤0.02wt％，余量为Fe和不可避免的杂质。

2、一种银铜复合深冲型铁素体抗菌不锈钢板，其特征在于，以权利要求1所述的银铜复合深冲型铁素体抗菌不锈钢制成。

3、权利要求2所述的银铜复合深冲型铁素体抗菌不锈钢板的制造方法，该方法包括冶炼、浇注、锻打、热轧、热处理、喷砂、冷轧、退火，其特征在于，所述热处理过程为将热轧钢板加热到840～900℃，保温2小时以上，再以10～60℃/S的冷却速度冷却至500～600℃，然后水冷至室温。

4、根据权利要求3所述的银铜复合深冲型铁素体抗菌不锈钢板的制造方法，其中所述锻打温度为1080～1130℃。

5、根据权利要求3所述的银铜复合深冲型铁素体抗菌不锈钢板的制造方法，其中所述热轧温度为1060～1130℃，热轧厚度为3～4mm。

6、根据权利要求3所述的银铜复合深冲型铁素体抗菌不锈钢板的制造方法，其中所述冷轧的厚度为0.5～0.8mm。

7、根据权利要求3所述的银铜复合深冲型铁素体抗菌不锈钢板的制造方法，其中所述退火温度为860～890℃。