CN104087838A - 一种超纯铁素体抗菌不锈钢及制造方法 - Google Patents

Abstract

一种超纯铁素体抗菌不锈钢及制造方法,其化学成分为,C≤0.010％,N≤0.010％,Si≤0.6％,Mn≤0.3％,P≤0.03％,S≤0.02％,Ni≤1％,Cr16～22％,Cu1.2～2.0％,Nb0.1％～0.5％,Ti0.1～0.3％，其中C+N≤0.015％，其余为平衡铁和不可避免的杂质。其制造方法包括，冶炼、连铸、热轧、退火、酸洗、冷轧和退火。本发明采用铌钛双稳定超纯化设计，热轧后于750℃左右进行2h以上抗菌退火处理。得到的抗菌不锈钢不仅抗菌率达到90％以上，而且表面质量良好，具有良好的塑性和耐蚀性能，冷加工性能良好，应用于家电、餐具和厨房用具等方面。

Description

一种超纯铁素体抗菌不锈钢及制造方法

技术领域

本发明涉及一种超纯铁素体抗菌不锈钢的制造方法，通过精炼和铌钛双稳定控制C、N元素含量达到C+N≤0.015％，铜含量添加超过1.2％，从而使材料表现出良好的抗菌性能、耐蚀性能和成形性能，可用于家电、餐具和厨房用具等方面。

背景技术

进入21世纪以来,可持续发展战略的提出,使新材料的开发必须以环境友好作为先决条件。人们越来越重视生活质量和生活环境，但微生物时时刻刻侵扰着人们，有害细菌的传播与蔓延更是严重威胁着人们的健康。防菌、抗菌的卫生管理已成为当今社会的极大关注问题。抗菌产品越来越受到人们的重视。在这种驱动力的作用下，抗菌产业得到了蓬勃发展，研究各种新型抗菌材料势在必行。抗菌不锈钢兼具结构材料和抗菌功能材料的双重特点，既可作为结构材料和装饰美化材料使用，同时也具有抑菌灭菌的自清洁功能，极大地拓宽了抗菌材料的应用领域，为抗菌材料家族增添用途广泛、抗菌效果强大的新成员。而超纯铁素体不锈钢是较为理想的节约资源型环保材料,它不含对人体产生过敏的金属元素镍。超纯铁素体抗菌不锈钢的研究是材料研究的新型领域。国内的很多药厂、医疗器械公司、食品加工机械及厨房用具厂等都对抗菌不锈钢的开发和应用表示了极大的兴趣，潜在的市场需求很大，开发前景非常乐观。开发和应用具有自身抗菌性能的抗菌不锈钢既可带来巨大的经济效益，又可产生广泛的社会效益。

20世纪90年代日本日新制钢公司首先成功开发了具有良好加工性和抗菌性的铁素体抗菌不锈钢，又相继开发了马氏体和奥氏体抗菌不锈钢。随后日本川崎钢铁公司又扩充了银系抗菌不锈钢的品种。据报道，日本生产的铁素体、奥氏体和马氏体抗菌不锈钢已分别在家电、厨房用具、刀具等领域得到应用或推广。但是目前在市场上，特别是在国内市场很少见到日本生产的抗菌不锈钢产品。据报道，韩国、美国及加拿大等国也在积极开发抗菌不锈钢。目前，国内很多企业和研究院所也在积极致力于抗菌不锈钢的研发。中科院金属研究所、太钢等单位已经开发了合金型铁素体和奥氏体等抗菌不锈钢；浙江天宝实业有限公司等已生产出合金型奥氏体抗菌不锈钢制品。常州大平不锈钢制品公司在近期成功推出表面镀银抗菌不锈钢，并生产出一些餐厨具等制品，目前正在大力开发市场。但到目前为止未见到这些企业的产品在市场上大量流通。宝钢对抗菌不锈钢进行了相当广泛的研究与开发，一系列含铜、含银的抗菌不锈钢已经研制成功，并申请了多项专利。从2009年初起宝钢已开始批量生产中低铬铁素体抗菌不锈钢，产品质量稳定、性能优良，目前已批量用于制作餐厨具制品、洗衣机滚筒、洗碗机及空调部件等。

现有的专利，碳含量较高，C≥0.02％,C+N≥0.04％,铁素体不锈钢没有达到超纯要求。公开号CN101871079A虽然C、N要求较低，但实施例中C+N总量均超过超纯铁素体不锈钢0.015％界限，而且本发明钢不添加Al,采用铌钛双稳定固定剩余C、N，采取较高铬含量，使其耐蚀性能接近304不锈钢。

发明内容

本发明的目的是提供一种超纯铁素体抗菌不锈钢，该不锈钢具有良好的耐蚀性能、成形性能和抗菌性能。

一种超纯铁素体抗菌不锈钢，化学成分重量百分比如下：

C≤0.010％,N≤0.010％,Si≤0.6％,Mn≤0.3％,P≤0.03％,S≤0.02％,Ni≤1％,Cr20～22％,Cu1.2～2.0％,Nb0.1％～0.5％，Ti0.1～0.3％，其中C+N≤0.015％，其余为平衡铁和不可避免的杂质。

上述成分的优选范围为：C≤0.010％,N≤0.010％,C+N≤0.015％，Nb0.1％～0.3％，Ti0.1～0.2％，Cu1.4～1.6％，Cr20～22％。

如上所述的一种超纯铁素体抗菌不锈钢的制备方法。其制备方法如下所示：

(1)配料经电炉-AOD-VOD-LF三步法冶炼得到母液；

(2)母液连铸成钢坯；

(3)钢坯7℃/min加热到550℃，后以10℃/min加热到1050℃，后以25℃/min加热到1250℃，保温2h。热轧初始温度控制在小于1100℃，终轧温度控制在850℃～900℃，水冷至350℃卷取。

(4)热轧后进行抗菌退火处理，退火温度选取为700℃～800摄氏度，退火时间大于2h。

(5)热轧后的板带进行冷轧，而后进行冷轧后退火，退火温度选取为850℃～950℃，退火时间小于2min。

与现有的含铜铁素体抗菌相比，本发明的抗菌不锈钢采用铌钛双稳定超纯化设计，控制C+N≤0.02％，使得该发明不锈钢具有更优良的耐蚀性能、成形性能和抗菌性能。

具体实施方式

下面结合具体实施例说明超纯铁素体不锈钢和制备方法的具体实施方式。但本发明的具体实施方式不局限于下述的具体实施例。

实施例钢和对比例钢的化学成分如表1所示，实施例钢经配料经电炉-AOD-VOD三步法冶炼，连铸成钢坯，铸坯修磨0.5mm,送到加热炉，以7℃/min加热到550℃，后以10℃/min加热到1050℃，后以25℃/min加热到1250℃，保温2h。出炉开轧，开轧温度1080℃，终轧温度900℃，后水冷至350℃，卷取。热轧板进行抗菌热处理，热处理温度为750℃,时间为6h，酸洗修磨，再冷轧至1mm厚，连退炉880℃保温1.5min。对比例钢经配料经电炉-AOD-VOD三步法冶炼，连铸成钢坯，铸坯修磨0.5mm,送到加热炉缓慢加热到1050℃，后快速加热到1250℃，保温2h,出炉开轧，开轧温度1150℃，终轧温度900℃，后水冷至870℃，卷取。热轧板退火3min,酸洗修磨，再冷轧至1mm厚，连退炉980℃保温1.5min。

表1实施例钢与对比例钢化学成分

本发明钢的室温拉伸性能按照GB228-87规范进行。试样尺寸：d₀＝3mm,l₀＝5d₀。拉伸速率为2mm/min。金属薄板塑性应变比(r)值得测量按照GB5207-85。抗菌性能的检测标准是JIS2801-2000，采用平板培养基法来评定材料抗菌性能。耐蚀性能通过动电位扫描测定,动电位扫描试验的腐蚀介质为3.5％wt％NaCl溶液。

实施例钢和对比例钢的力学性能、耐蚀性能和抗菌性能如表2所示。

表2实施例钢和对比例钢的力学性能、耐蚀性能和抗菌性能

可以看出，实施例钢中，含铜量超过1.46％后，抗菌率均超过99.9％。对照对比例钢1，随着铜含量增加，r值和点蚀电位均先增加后降低，这与含铜在钢中的存在形式有关。固溶铜的存在对提高点蚀电位有利，而大的铜析出相对点蚀不利。少量铜对冷成形性有利，铜较多时对成形性不利。对照实施例2,5和6，随着碳含量的增加，成形性和耐蚀性均下降。因此本发明中，控制C、N含量对获得良好综合性能的关键。

Claims (3)

1.一种超纯铁素体抗菌不锈钢,其特征在于化学成分重量百分比为：C≤0.010％,N≤0.010％,Si≤0.6％,Mn≤0.3％,P≤0.03％,S≤0.02％,Ni≤1％,Cr20～22％,Cu1.2～2.0％,Nb0.1％～0.5％,Ti0.1～0.3％，其中C+N≤0.015％，其余为平衡铁和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述一种超纯铁素体抗菌不锈钢，其特征在于，化学成分重量百分比为：C≤0.010％,N≤0.010％,C+N≤0.015％，Nb0.1％～0.3％，Ti0.1～0.2％，Cu1.4～1.6％，Cr20～22％。

3.一种如权利要求1或2所述超纯铁素体抗菌不锈钢的制造方法，其特征在于包括如下步骤，如下所示：

1)配料经电炉-AOD-VOD-LF三步法冶炼得到母液；

2)母液连铸成钢坯；

3)钢坯7℃/min加热到550℃，后以10℃/min加热到1050℃，后以25℃/min加热到1250℃，保温2h，热轧初始温度控制在小于1100℃，终轧温度控制在850℃～900℃，水冷至350℃卷取；

4)热轧后进行抗菌退火处理，退火温度选取为700℃～800摄氏度，退火时间大于2h；

5)热轧后的板带进行冷轧，而后进行冷轧后退火，退火温度选取为850℃～950℃，退火时间小于2min。