CN1072732C - 抗菌部件及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

由铁素体不锈钢制成的抗菌部件及其制备方法，除杂质外它由如下组份构成：少于0.1重量%的C，少于2重量%的Si，少于2重量%的Mn，10-30重量%的Cr，0.4-3重量%的Cu，0.01-1重量%的Nb和/或Ti，至少一种最高达3重量%的Mo，最高达1重量%的Al，最高达1重量%的Zr，最高达1重量%的V，最高达0.05重量%的B以及最高达0.05重量%的稀土金属，以及平衡量基本为铁，并具有主要由以基质内大于0.2容积%的比例析出的Cu组成的二级相的结构。

Description

抗菌部件及其制备方法
本发明涉及由铁素体不锈钢制成的抗菌部件及其制备方法。
由SUS304表示的不锈钢已被广泛地用于厨房设备或者医院使用的器械，建筑物的内部设施，再如公共汽车，电车等公共交通工具中使用的把手，门把。可是，由于医院内金黄色葡萄球菌的感染带来了严重问题的今天，人们一直渴望采用一种具有抗菌性能，而不必要定期进行消毒的材料。
日本专利公开第53738/1996号和第225895/1996号披露用一种有机薄膜或者抗菌涂膜来获得抗菌性能。
然而，这种抗菌膜的缺点是，由于该膜或者涂层的消耗其抗菌作用消失。另外，这种消失了抗菌作用的薄膜，相反会起到营养源的作用，促使细菌的繁殖。
具有抗菌性组份的复合平面层对底物的粘着性差，从而涂覆的底物工作性能不佳。由于该平面层溶解，刮伤以及使得其外观和抗菌性变得越来越差。
已知如银或者铜等金属显示出有效的抗菌作用。然而银昂贵，而且不适合在腐蚀的环境下使用之。另外，铜不价格低廉，而且能作为有效的抗菌剂。因此，已经有人向不锈钢中加入铜，使用这种抗菌作用的材料。
本发明人经刻苦钻研，评价铜在改进抗菌性能方面的效果，并发明在不锈钢的表面中增加铜的浓度，来加大抗菌作用。这一结果已披露在日本专利公开第209121/1994号和第55069/1995号中。
本发明的目的在于进一步提高铜的这种作用，从而完成本发明。
本发明的目的在于经过以适当的比例，析出主要由铜组成的二级相(此后成富-铜相)，从而提供一种由铁素体不锈钢制成的抗菌部件。
本发明的再一目的是提供上述抗菌部件的制备方法。
本发明提供一种由铁素体不锈钢制成的抗菌部件，除了无法估计的杂质外它由如下组份构成：少于0.1重量％的C，少于2重量％的Si，少于2重量％的Mn,10-30重量％的Cr,0.4-3重量％的Cu,0.02-1重量％的Nb和/或Ti，至少一种最高达3重量％的Mo，最高达1重量％的Al，最高达1重量％的Zr，最高达1重量％的V，最高达0.05重量％的B以及最高达0.05重量％的稀土金属，以及平衡量基本为铁，并具有主要由以基质内大于0.2容积％的比例析出的Cu组成的二级相的结构。
本发明又提供一种由铁素体不锈钢制成的抗菌部件的制备方法，包括如下步骤：制备一种铁素体不锈钢，除了无法估计的杂质外它由如下组份构成：少于0.1重量％的C，少于2重量％的Si，少于2重量％的Mn,10-30重量％Cr,0.4-3重量％的Cu，选择性的加入一种或者多种选自0.02-1重量％的Nb和/或Ti，最高达3重量％的Mo，最高达1重量％的Al，最高达1重量％的Zr，最高达1重量％的V，最高达0.05重量％的B以及最高达0.05重量％的稀土金属，和平衡量基本为铁；冷轧所述的铁素体不锈钢成钢板，最后退火该冷轧的钢板，以及，500-800摄氏度时效退火后的钢板，以析出具有主要由以基质内大于0.2容积％比例的Cu组成的二级相。
以下结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。
图1为透射电镜观察到的，在800摄氏度下，时效1小时后的，含铜铁素体不锈钢的金相图。
一般不锈钢具有优良的抗腐蚀性能，正是因为它被覆盖了一层主要由Cr组成的氢氧化物层(所谓钝性膜)。本发明人检测到含有效抗菌作用铜的，铁素体不锈钢表面上形成的，钝性膜内包含的铜的浓度。并用金黄色葡萄球菌液体来检测它的抗菌性。本发明人注意到虽然经向不锈钢内另外加入铜来改善抗菌性，但是仅仅靠在不锈钢中溶解一些铜，该抗菌作用和稳定性有时不理想。
本发明人进一步研究铜的作用，发现如图1所示的富-铜相(Cu-richphase)的析出能有效地改善其抗菌作用。当加入不锈钢的铜部分析出成所示的0.2容积％或更大的比例的富-铜相时，其抗菌性明显增强。富-铜相也可以具有f.c.c.或者h.c.p.结构。
经等温加热处理，如在一定范围的温度内时效，可以析出富-铜相，或者在尽可能长的时间，和析出温度范围内慢慢地冷却，也可以析出富-铜相。因此，本发明人进一步研究热处理对于富-铜相析出比例的影响。结果显示，按照不同种类的不锈钢，在不同的条件下，能促进富-铜相的析出，其结果如下。
对于铁素体不锈钢，经过500-800摄氏度，时效，最后韧化该不锈钢促进富-铜相的析出。对于奥氏体不锈钢，经过500-900摄氏度，时效，最后韧化该不锈钢促进富-铜相的析出。对于马氏体不锈钢，经批量韧化处理，其中含铜的马氏体不锈钢在500-900摄氏度下加热，最后韧化，来促进富-铜相的析出。尽管冷轧马氏体不锈钢后再与700-900摄氏度下连续成批韧化之，其抗菌作用还不降低。
经过加入其它组份，如Ti或Nb，整个不锈钢基质中富-铜相的分散会变的更均匀，使得很容易形成碳氮化物或析出物。由于这种碳氮化物或析出物对于富-铜相起析出部位的作用，故所述的富-铜相呈细微析出物形式均匀地沉积在基质中。结果是，该不锈钢的抗菌作用以及产量进一步得以改进。
铁素体不锈钢
本发明之铁素体不锈钢的合金成份和含量在以下的描述中明显可见端倪。
C能改进铁素体不锈钢的强度。C作为合金成份能有效地促进富-铜相均匀的分散，这也是由于形成了碳化铬的缘故。然而，加入量超过0.1重量％的C就会降低产量和耐腐蚀性。Si作为合金成份可有效地改善耐腐蚀性和强度，但是加入量超过2重量％会降低产量。Mn作为合金成份可有效地改善产量，并稳定以MnS形式存在的有害的S。然而，Mn的加入量超过2重量％会降低耐腐蚀性。Cr为基本的合金成份，它维持铁素体不锈钢的耐腐蚀性能。而Cr含量在10重量％或更多时可保持耐腐蚀性能。但Cr含量超过30重量％会降低产量。
按照本发明之铁素体不锈钢，铜是最重要的成份。为了保持优良的抗菌性能，必须析出0.2容积％或更大比例的富-铜相。以所述比例析出的富-铜相要求铜的加入量为0.4重量％或者更多。而铜的数量应当控制在少于3重量％的范围。铜量超标会引起产量降低，耐腐蚀性差。虽然对富-铜相析出物的大小无限制，但是，优选的是，富-铜相以细微的析出物形式均匀地沉积分散在基质中，以使抗菌性均匀地呈现与产品的全部表面之上。
Nb和Ti为可选择的加入铁素体不锈钢内的合金成份。它们形成析出物对于均匀析出富-铜相起种子的作用。这种作用很明显，当这种不锈钢中Nb和/或Ti的含量为0.02重量％或更高时，Nb和Ti的含量应当限制为少于1重量％，因为超过这一数量会降低产量和使用性。
Mo为耐腐蚀性和强度效果上可选择的合金成份。但Mo的加入量超过3重量％会降低不锈钢的产量和使用性。Al是增加耐腐蚀性的可选择的合金成份。但，其加入量超过1重量％会降低不锈钢的产量和使用性。
Zr这种合金成份，加入到不锈钢内是偶尔需要，其作用是形成碳氮化物以增加强度。然而，Zr的加入量超过1重量％会降低不锈钢的产量或者使用性。V与Zr相同都是可选择的合金成份。但是V的加入量超过1重量％会使得不锈钢的产量或者使用性变得一团糟。B是可选择的合金成份，它的作用在于改进热加工性。但是，B的加入量超过0.05重量％会引起热加工性降低。REM也是可选择的合金成份，它与B具有相同的作用。可是，相反REM的加入量超过0.05重量％会降低热加工性。
时效处理：500-800摄氏度
当具有特定成份的铁素体不锈钢在500-800摄氏度下时效时，富-铜相有效地析出。在相对低温时效该不锈钢时，溶于基质内的铜的比例较低，而温度太低时效会使阻碍各个成份在基质中的分散，降低析出比率。本发明人研究了在各种温度条件下，时效处理对抗菌性的效果，得出结论是温度范围为500-800摄氏度在工业上析出富-铜相效果最佳。
奥氏体不锈钢
根据本发明，以下将详细描述奥氏体不锈钢内的合金成份和含量。
C为合金成份，它形成碳化铬，起到富-铜相析出部位的作用，从而均匀地分散细微的富-铜相析出物。然而，C的加入量大于0.1重量％会降低产量和耐腐蚀性。合金成份Si的作用为改善耐腐蚀性和抗菌性。但是，Si的加入量大于2重量％产量会降低。合金成份Mn的作用是改善产量(productivity)以及稳定不锈钢内MnS的S的有害作用。另外，MnS起富-铜相析出部位的作用，结果为慢慢地析出富-铜相。然而，Mn的加入量大于5重量％会降低耐腐蚀性。Cr为基本的合金成份，它能确保奥氏体不锈钢的耐腐蚀性能。Cr的加入量必须为10重量％或者更高，其目的是要获得足够的耐腐蚀性。但是，Cr的加入量大于30重量％会降低产量和使用性。Ni是稳定奥氏体相必要的合金成份。但Ni的加入量过大会浪费大量的昂贵的Ni。不锈钢的成本会加大。因此，Ni的用量应控制在少于15重量％。
铜是本发明的奥氏体不锈钢内的最重要的组份。为了获得足够的抗菌作用，富-铜相的析出比率应当为0.2容积％或者更高。所述的奥氏体不锈钢内的析出必须要求铜的加入量大于1.0重量％。而铜的加入量大于5重量％会降低产量和使用性以及耐腐蚀性。对于富-铜相析出物的大小没有限制。但优选为在表层和内部析出的富-铜相要适当的分散和分布，以使得抗菌性能均匀地分布在不锈钢产物的全部表面，并且尽管在表层进行抛光后，也保持足够抗菌作用。
Nb形成基质内分散的碳化物，氮化物和/或碳氮化物。这些析出物有效地促进基质内富-铜相之细微的均匀的分散，因为富-铜相可能围绕着析出物进行析出。Nb加入量超量会降低产量和使用性。因此不锈钢内的Nb的含量优选控制在0.02-1重量％的范围内。Ti具有与Nb相同的作用。因为过量加入Ti会降低产量或使用性，在得到的产品的表面上会容易形成刮痕。因此，不锈钢内Ti的加入量优选控制在0.02-1重量％的范围内。
Mo为改善耐腐蚀性作用的可选择的合金成份。Mo形成金属间化合物，例如钼化铁(Fe2Mo)，它也起到富-铜相的析出部位的作用。Mo和含Mo化合物也有改善抗菌性的作用。Mo的加入量大于3重量％会降低产量和使用性。Al为改进耐腐蚀性以及精致的析出富-铜相可选择的合金组份。Al的加入量大于1重量％会降低产量或者使用性。因此，如果不锈钢加入Al，则加入量要少于1重量％。
Zr也是一种可选择的合金组份，它形成碳氮化物，有效地细致析出富-铜相。Zr的加入量大于1重量％会降低产量或者使用性。V也是一种可选择的合金组份，它与Zr一样形成碳氮化物，从而有利于富-铜相的细致的析出。但是，V的加入量大于1重量％则会降低产量或者使用性。B为改善热加工性和形成均匀分散于基质中心析出之可选择的合金组份。B的加入量超过0.05重量％会降低热加工性。REM为选择性合金组份。当向不锈钢中适量地加入REM，可以改善不锈钢的热加工性。REM形成析出物，有利于富-铜相的精细析出，并均匀地分散在基质内。然而REM的加入量超过0.05重量％会降低热加工性。
当均匀重要特定组份的奥氏体不锈钢在500-900摄氏度加热处理时，富-铜相在基质内以0.2容积％或者更大的比率有效地析出来。随着加热温度变得相对较低，也降低溶于基质内的铜的比例，同时增加富-铜相的析出比例。太低的温度加热会妨碍不锈钢内的各个组份的分散，降低析出比例。对在各种不同的温度条件下，时效处理对抗菌性的作用研究表明，对于工业化生产来说，温度为500-900摄氏度下一小时或更长一些的时效处理最好。在不锈钢的生产工序中，从热轧一直到最终产品形成的任何阶段，都可以进行时效处理。
马氏体不锈钢
以下详细描述本发明之马氏体不锈钢的合金组份以及含量。
C为一种合金组份，它有效地改善淬火-回火马氏体不锈钢的强度。C形成碳化铬，它起富-铜相的析出部位作用，从而在基质中均匀地分散细小的富-铜相析出物。C的加入量超过0.8重量％会降低耐腐蚀性或者韧性。Si是起脱氧剂作用的合金组份，其作用为改善耐回火软化和抗菌性能。最高可达3.0重量％的Si能增加这些作用，但是Si的加入量超过3重量％也不会增加这一效果。Cr马氏体不锈钢的耐腐蚀性所必要的合金组份。Cr的含量应控制在10重量％以上，以确保使用要求的耐腐蚀性。但是，Cr的加入量超过20重量％会降低淬火钢的硬度，并由于粗糙的共晶碳化物的形成而引起其使用性和韧性变差。
按照本发明，铜是马氏体不锈钢最这一的组份。为了足够的抗菌性，富-铜相应当以大于0.2容积％的比例析出。所述的马氏体不锈钢的析出必须要加入大于0.4重量％的铜。但，加入量大于5.0重量％会降低产量，使用性以及耐腐蚀性。
对于富-铜相析出物的大小无限制。但是优选是在其表面和内部适当地分散和分布富-铜相，以使得在不锈钢产品的全部表面显示出均匀的抗菌性，并尽管在其表面抛光的情况下，也保持足够的抗菌性能。
Mo是可选择的合金组份，它有效地改善耐腐蚀性能。Mo形成例如钼化铁等金属间化合物，它起到析出部位的作用，使富-铜相能够析出。另外Mo和含Mo化合物能有效地改善抗菌性能。但，Mo的加入量超过4重量％会降低产量和使用性。可选择的合金成份V形成碳化物，它起到析出部位的作用，使富-铜相能够析出。碳化物的形成有效地改善了耐磨性和耐回火软化的性能。然而，V的加入量超过1重量％会降低产量和使用性。
马氏体不锈钢可以进一步含有一或多种最高达0.5重量％Nb，1.0重量％的Ti和Ta或者0.3重量％的Zr，以能够形成在低温韧性中有效的精细的结晶颗粒，以及最高达1.0重量％Al和2.0重量％的W，以改善耐回火软化性能，和最高达2.0重量％的能有效改善强度和韧性的Ni，以及0.01重量％的，能改进热加工性的B。
当分批退火含特定组份的马氏体不锈钢时，在基质内析出富-铜相。随着退火温度的降低，溶于基质内的铜的比例越变越少。
但是，温度太低会阻碍合金组份在不锈钢中的分散，相反，析出比例降低。本发明人研究退火条件对抗菌性的影响，发现工业上，最有效的抗菌性能在500-900摄氏度的退火温度范围内。退火应当在至少一小时连续进行。
在退火热扎钢板过程中，最后退火温度为700-900摄氏度，析出在基质中的富-铜相会增加，但不降低数量。不锈钢板也可以在700-900摄氏度的范围内在中间退火，但是根据本发明该方法基本上包括一个冷轧步骤和一个退火步骤。
实施例1
将如表1和2所述的，具有不同组成的铁素体不锈钢熔于30公斤的真空烧结炉内，锻造，热轧然后退火。得到的热轧钢板反复冷轧和退火，最后形成厚度为0.5-1.0mm的退火冷轧钢板。将用这种方法得到的钢板进一步进行1小时时效处理。
用透射电子显微镜(TEM)观察由这种钢板制备的试验片段。例如如图1所示的，检测在800摄氏度时效1小时的，K4钢板试验片段而得到的薄膜样品，其富-铜相均匀和精细的分散情况，并发现其优良的抗菌性能，以及不锈钢均匀的富-铜相均匀分散的结构。用显微镜观察定量测定富-铜相的析出。
按如下方法检测可抗菌性：
1．试验微生物
大肠杆菌IF03301
金黄色葡萄球菌IFO12732
2．细胞悬液的制备
每一种试验细菌在营养培养基(Eiken Chemical Co.,Ltd生产)上，35摄氏度下振摇培养16-20小时。接种后，培养物用磷酸缓冲液稀释20,000倍，用作试验用细胞悬液。
3．试验步骤
将1毫升细胞悬液滴在每一个样品(5×5CM)表面上，25摄氏度下培养。培养24小时后计数每个样品可见细胞数。在一个皮氏培养皿(Petridish)上滴加1毫升细胞悬液以相同的方式作为对照。
4．可见细胞计数
用9毫升SCDLP(Soybean-Casein Digest Broth with Lecithin andPolysorbate)培养基(Nihon Pharmaceutical Co.Ltd生产)冲洗样品和对照样品。用平板法(35摄氏度48小时培养)及平板计数明胶(Eiken ChemicalCo.,Ltd生产)计数冲洗的可见细胞。从每一冲洗液数目中计算每一个样品和对照样品的可见细胞数目。
评价检测结果，并按照如下分类：双圈标记表示未见活细菌，单圈标记表示与参考值相比，灭菌达95％，三角标记表示灭菌达60-90％，而X表示灭菌不超过60％。
与富-铜相析出一起的评价见表1和表2。表1：铁素体不锈钢的组份和时效处理对富-铜相
析出比例以及抗菌性的作用
(本发明)
不锈钢种类     合金组份(重量％) 时效温度(℃) 富-铜相(容积％) 抗菌性
    C     Si     Mn     Ni     Cr     N     Cu     Nb     Ti   其它
    K1K2K3K4K5K6K7K8K9K10K11K12K13  0.010.010.010.010.010.070.060.010.010.010.010.010.01  0.310.310.310.311.861.861.020.330.200.200.290.300.31  0.200.200.200.200.200.330.301.770.210.200.220.200.21  0.100.100.100.100.100.220.210.110.100.090.100.100.10  16.816.916.816.716.616.216.123.511.013.113.012.828.1  0.010.010.010.010.010.020.010.010.010.010.010.020.01  0.481.001.502.020.511.001.552.771.011.001.511.021.48     -0.370.370.870.37--------     -----0.050.450.82-----    -----B:0.02B:0.01-Mo:2.69Al:0.81V:0.90Zr:0.79REM:0.02  600700500800700700700800700700600600700  0.250.460.782.020.310.300.551.720.220.280.810.440.29 ◎◎◎◎◎◎◎◎○○◎◎○
表2：铁素体不锈钢的组份和时效处理对富-铜相
析出比例以及抗菌性的作用
(比较例)
不锈钢种类     合金组份(重量％) 时效温度(℃) 富-铜相(容积％) 抗菌性
C Si Mn Ni Cr N Cu Nb Ti 其它
    K14K15K16K1K2K3K4K17K18  0.010.010.010.010.010.010.010.060.06  0.270.300.310.310.310.310.310.460.42  0.220.200.200.200.200.200.200.300.31  0.110.110.100.100.100.100.100.210.15  11.216.616.516.816.916.816.716.316.5  0.010.010.010.010.010.010.010.010.01  0.010.010.270.481.001.502.020.010.25     -0.370.35-0.370.370.87--     -------0.010.01     -------B:0.01B:0.01     nonononono400900500600     0.020.010.070.050.080.070.180.070.06 ××△△△△△××
从表1可见含有大于0.4重量％的铜，以及按大于0.2容积％的比例析出在基质内的富-铜相结构之铁素体不锈钢显示出优良的抗菌性能。
另一方面，表2中的K14和K16试验片段含有铜，但含量不超过0.4重量％，它具有以较小比例析出的富-铜相，这些片段的抗菌性不佳。因为试验片段K1和K2含有几乎相同量的铜，但并没有为了析出富-铜相作时效处理，可见其抗菌性稍有改进，但还不够。但不锈钢中的铜含量大于0.4％，随着时效温度的变化，抗菌性也在变化。简言之，400摄氏度时效K3片段或者900摄氏度时效K4片段其富-铜相析出不超过0.2容积％，并且都显示出较差的抗菌性。试验片段K17和K18在本发明定义内的温度范围时效处理，也显示较差的抗菌性，因为这些不锈钢内的铜含量不足。
实施例2
将如表3所述的，具有不同组成的奥氏体不锈钢熔于30公斤的真空溶化炉内，锻造，热轧，退火然后时效。经这种方法得到的热轧钢板方法冷轧，退火，最后产生出退火冷轧钢板为0.7mm厚。在最后退火之后，时效热轧后没时效的钢板。热轧或者最后退火后，连续时效处理100小时。
用透射电镜观察由这些钢板得到的试验片段，定量测定富-铜相的析出。测试其抗菌性，以实施例1相同的方法评价之。
表3示出富-铜相析出的每一种评价结果。可见试验片段序号1-13的任何片段都含有1.0重量％或更多的铜，以及以0.2容积％或更大比例析出的富-铜相，它显示优良的抗菌性。
另外，试验片段18没有进行时效处理，但是它含有大于1.0重量％的铜，其析出的富-铜相比例为少于0.2容积％，其抗菌性不好。当不锈钢在低于500摄氏度或高于900摄氏度的温度下时效时，富-铜相的析出会降低到0.2容积％以下，如片段15-17所示。这种结果表示要改善抗菌性必须保证铜含量要大于1.0重量％，富-铜相的析出比例要大于0.2容积％。另外也可以看到为了增加富-铜相的析出使之大于0.2容积％，时效处理的温度必须是500-900摄氏度。
表3：奥氏体不锈钢的组份和热处理对富-铜相析出以及抗菌性的作用
    注 实验号     合金成份(重量％)     时效处理 富-铜相析出(容积％) 抗菌性
C Si Mn Ni Cr N Cu 其它     阶段 温度(℃)
本发明  12345678910111213  0.060.020.040.010.010.060.050.040.020.040.040.010.02  0.481.500.590.110.200.420.500.220.200.500.440.510.50  1.501.981.730.771.101.471.504.510.211.251.514.201.02     8.27.89.411.820.08.28.27.08.38.28.27.98.0  18.216.018.216.925.818.218.213.518.218.318.219.018.2  0.010.020.020.010.010.020.030.010.010.020.010.010.01  1.051.933.073.994.882.992.982.502.502.993.692.503.22   -----Nb:0.66Ti:0.52Mo:2.50Al:0.88Zr:0.91V: 0.89B: 0.01REM:0.01 最后退火后最后退火后热轧后最后退火后无热轧后最后退火后最后退火后最后退火后热轧后热轧后最后退火后热轧后     700700800900-750700800700700700550600     0.210.230.421.781.230.770.820.670.560.880.910.440.39 ○○◎◎◎◎◎○○◎◎○◎
比较例  1415161718  0.050.020.040.040.01  0.451.500.530.530.11  1.011.981.731.730.77     8.27.89.49.411.8  18.216.018.218.216.9  0.020.020.020.020.01  0.501.933.073.073.99    ----- 最后退火后最后退火后热轧后热轧后无     800950950400-     0.010.010.040.120.05 ×××△×
实施例3
将如表4所示组份的每一种马氏体不锈钢熔于30公斤真空溶解炉内，锻造，热轧。经这种方法得到的热轧钢板，在500-900摄氏度退火，同时在1小时或者更长的时间变化各种加热时间。此后，将退火后的钢板冷轧成为1.5mm厚的钢板并连续在700-900摄氏度，10分钟或者稍短些的时间内最后退火。在表4内，A组表示按照本发明之含大于0.4重量％铜的不锈钢，而B组表示含铜量少于0.4重量％的不锈钢。
表4：实施例3中使用的马氏体不锈钢的组成
注 不锈钢种类     合金组份(重量％)
C Si Mn Ni Cr N Cu Mo V
本发明     A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10A11  0.310.330.400.350.020.020.020.010.020.400.31  0.551.540.510.550.500.512.550.330.520.540.49  0.550.540.600.550.600.750.510.610.530.640.52  0.100.100.110.100.100.110.110.110.100.090.10  12.813.012.913.111.812.011.912.112.213.113.0  0.030.030.030.020.020.020.010.010.020.020.03  0.551.543.004.420.812.053.552.773.012.502.51     -------3.25-2.55-     --------0.61-0.78
比较例     B1B2B3B4B5B6  0.300.410.350.020.010.01  0.540.490.510.490.510.41  0.510.560.500.550.500.52  0.110.100.090.100.110.08  13.213.013.111.912.011.8  0.020.030.030.010.010.01  0.310.250.270.340.300.25     -1.35--0.47-     --0.55--0.45
用透射电镜观察每一种钢板的试验片段，定量测定富-铜相的析出。并以实施例1相同的方法检测和评估每一试验片段的抗菌性能。
表5示出具有富-铜相析出的评价结果。可见试验片段序号1-11(A组)的任何片段都显示优良的抗菌性，因为不锈钢含有0.4重量％或更多的铜，以0.2容积％或更大比例析出的富-铜相。
另外，具有所示的低含量铜的B组钢板的抗菌性不佳，因为在500-900摄氏度给热轧钢板退火时，富-铜相析出比例少于0.2容积％。当退火温度低于500摄氏度或者高于900摄氏度，富-铜相析出比例少于0.2容积％，结果是不管其铜的含量，其抗菌性不好。
表5：热轧钢板退火温度对富-铜相析出和抗菌性的作用
    本发明     比较例
种类 退火温度(℃) 富-铜相(容积％) 抗菌性 种类 退火温度(℃) 富-铜相(容积％) 抗菌性
 A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10A11     650750800850850800750700550750800     0.250.460.782.020.310.450.651.320.420.730.81 ○◎◎◎○◎◎◎◎◎◎     B1B2B3B4B5B6A4A4A7A7A8A10     850800850800850800950450950480950480     0.010.010.070.050.080.070.120.050.080.020.070.03 ××△△△△△×△×△×
表6示出按照本发明最后退火的不锈钢板中析出的富-铜相比例与评价抗菌性之间的关系。可见钢板在热轧状态下在500-900摄氏度退火后，又在700-900摄氏度最后对含有大于0.4重量％铜的钢板退火时，富-铜相有效地保持抗菌性的耐久性。
另外，即使是热轧钢板已经在500-900摄氏度下退火了，其含有少于0.4重量％(表7中B1-6)的铜的钢板，连续在700-900摄氏度下退火，其富-铜相的析出也少于0.2容积％，结果表现出抗菌性能差，因为这种钢板内铜含量低。当钢板含有足够的铜(表7内的A4,7和8)时，对热轧钢板的退火温度低于500摄氏度，或者高于900摄氏度，最后在700-900摄氏度下退火的钢板内的富-铜相的析出也不会达到0.2容积％，结果会出现抗菌性能差，这是因为最后退火是连续的但是时间短。
用SEM-EDX观察经过750摄氏度退火热轧钢板A46小时，再冷轧，然后在750摄氏度下再退火而得到的一个试验片段。其金相结构为富-铜相均匀精致地分散在基质内。具有这种结构的不锈钢表现出优良的抗菌性。
表6：退火后冷轧马氏体不锈钢的抗菌性评价
(本发明)
不锈钢种类 热轧钢板的退火温度(℃) 冷轧钢板的退火温度(℃) 富-铜相(容积％) 抗菌性
    A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10A11     650750800850850800750700550750800     900900850850800800900900850800800     0.220.360.652.020.310.450.651.320.420.730.81 ○◎◎◎○◎◎◎◎◎◎
表7：退火后冷轧马氏体不锈钢板的抗菌性的评价
(比较例)
不锈钢种类 热轧钢板的退火温度(℃) 冷轧钢板的退火温度(℃) 富-铜相(容积％) 抗菌性
 B1B2B3B4B5B6     850800850800850800     850850800800750750     0.020.010.050.020.070.08 ××△×△△
 A4A4A7A7A8A10     950450950450950480     750850900850800800     0.070.040.050.020.040.03 △×××××
根据本发明所述，经过控制钢材料内铜的含量以及基质内富-铜相的析出比例，能很好地改善不锈钢的抗菌性能。由于抗菌性来自材料本身，所以不锈钢可以长期保持这种抗菌性。结果是，这种不锈钢材料在各种领域具有广泛的用途，例如满足卫生环境下使用的要求，如厨具，医院设备或者器械，建筑物内部，以及如公共汽车或电车等运输工具的把手等等有许多人容易接触的装置等。

Claims (2)

1．一种由铁素体不锈钢制成的抗菌部件，除了无法估计的杂质外它由如下组份构成：少于0.1重量％的C，少于2重量％的Si，少于2重量％的Mn,10-30重量％的Cr,0.4-3重量％的Cu,0.02-1重量％的Nb和/或Ti，至少一种最高达3重量％的Mo，最高达1重量％的Al，最高达1重量％的Zr，最高达1重量％的V，最高达0.05重量％的B以及最高达0.05重量％的稀土金属，以及平衡量基本为铁，并具有主要由以基质内大于0.2容积％的比例析出的Cu组成的二级相的结构。
2．一种由铁素体不锈钢制成的抗菌部件的制备方法，包括如下步骤：
制备一种铁素体不锈钢，除了无法估计的杂质外它由如下组份构成：少于0.1重量％的C，少于2重量％的Si，少于2重量％的Mn,10-30重量％Cr,0.4-3重量％的Cu，选择性的加入一种或者多种选自0.02-1重量％的Nb和/或Ti，最高达3重量％的Mo，最高达1重量％的Al，最高达1重量％的Zr，最高达1重量％的V，最高达0.05重量％的B以及最高达0.05重量％的稀土金属，和平衡量基本为铁；
冷轧所述的铁素体不锈钢成钢板，
最后退火该冷轧的钢板，以及，
500-800摄氏度时效退火后的钢板，以析出具有主要由以基质内大于0.2容积％比例的Cu组成的二级相。
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