CN116368246A - 不锈钢材料及其制造方法、以及抗菌/抗病毒构件 - Google Patents

不锈钢材料及其制造方法、以及抗菌/抗病毒构件 Download PDF

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Abstract

一种具有在表面露出的ε‑Cu相的不锈钢材料。不锈钢材料的表面上的ε‑Cu相的面积率为0.1～4.0％、平均粒径为10～300nm且最大粒子间距离为100～1000nm。

Description

不锈钢材料及其制造方法、以及抗菌/抗病毒构件
技术领域
本发明涉及不锈钢材料及其制造方法、以及抗菌/抗病毒构件。
背景技术
不锈钢材料由于耐蚀性优良，因此在厨房设备、家电设备、医疗器具、内装建材、传输设备等广泛用途得到使用，也大多在容易引起细菌繁殖或病毒附着等的环境下使用。近年来，担心这样的细菌繁殖或病毒附着等导致的对人体的不良影响的倾向增强，特别是以清洁度为必须的医疗器具或厨房设备以外，对多数人聚集的建筑物或传输设备所用的各种构件也要求抗菌性和抗病毒性。
作为具有抗菌/抗病毒性的金属元素，已知Ag和Cu等，因此提出了通过添加这些金属元素而赋予抗菌/抗病毒性的不锈钢材料。
例如专利文献1中，提出了一种抗菌性优良的铁素体系不锈钢材料，含有C：0.1重量％以下、Si：2重量％以下、Mn：2重量％以下、Cr：10～30重量％和Cu：0.4～3重量％，且基质中以0.2体积％以上的比例析出富Cu相(ε-Cu相)。该铁素体系不锈钢材料是通过如下方式制造的：将含有C：0.1重量％以下、Si：2重量％以下、Mn：2重量％以下、Cr：10～30重量％和Cu：0.4～3重量％的铁素体系不锈钢进行冷轧，最终退火后在500～800℃实施时效处理，由此使富Cu相(ε-Cu相)析出到0.2体积％以上。
另外，专利文献2中，提出了一种抗菌性优良的奥氏体系不锈钢材料，具备含有C：0.1重量％以下、Si：2重量％以下、Mn：5重量％以下、Cr：10～30重量％、Ni：5～15重量％、Cu：1.0～5.0重量％的组成，且以Cu为主体的第2相(ε-Cu相)在基质中以0.2体积％以上的比例分散。该奥氏体系不锈钢材料是通过如下方式制造的：将含有C：0.1重量％以下、Si：2重量％以下、Mn：5重量％以下、Cr：10～30重量％、Ni：5～15重量％、Cu：1.0～5.0重量％的奥氏体系不锈钢在热轧后直至成为最终产品为止的期间，以500～900℃的温度范围实施1次以上的热处理。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平9-170053号公报
专利文献2：日本特开平9-176800号公报
发明内容
专利文献1及2记载的不锈钢材料，表面处的ε-Cu相的分布状态未被适当控制，因此得不到预期的抗菌性，抗菌性容易在早期丧失。
另外，由于病毒比细菌小，因此在表面处的ε-Cu相之间附着有病毒时，几乎得不到抗病毒性。
本发明的目的是提供可长期维持抗菌性和抗病毒性的不锈钢材料及其制造方法，以及抗菌/抗病毒构件。
本发明人为了解决如上问题进行了深入研究，结果发现在不锈钢材料表面上的ε-Cu相的分布状态(特别是表面的ε-Cu相的面积率、ε-Cu相的平均粒径及ε-Cu相的最大粒子间距离)，与抗菌性和抗病毒性、以及它们的持续性密切相关，从而完成了本发明。
即，本发明是一种不锈钢材料，具有在表面露出的ε-Cu相，
所述表面上的所述ε-Cu相的面积率为0.1～4.0％、平均粒径为10～300nm且最大粒子间距离为100～1000nm。
另外，本发明是一种不锈钢材料的制造方法，包含
热轧工序，其将板坯热轧而得到热轧材料，所述板坯具有铁素体系组成或奥氏体系组成，所述铁素体系组成以质量基准计含有C：0.10％以下、Si：4.00％以下、Mn：2.00％以下、P：0.050％以下、S：0.030％以下、Ni：4.00％以下、Cr：10.00～32.00％和Cu：0.40～4.00％，余量由Fe和杂质构成，所述奥氏体系组成以质量基准计含有C：0.12％以下、Si：4.00％以下、Mn：6.00％以下、P：0.050％以下、S：0.030％以下、Ni：4.00～20.00％、Cr：10.00～32.00％和Cu：2.00～6.00％，余量由Fe和杂质构成，在所述板坯的组成为所述铁素体系时，将最终热轧结束温度设为700～900℃，在为所述奥氏体系时，将最终热轧结束温度设为850～1050℃；
冷却工序，其将所述热轧工序中得到的所述热轧材料以0.2～5℃/秒的平均冷却速度在900～500℃之间进行冷却；以及
热处理工序，其将所述冷却工序中冷却了的所述热轧材料在750～850℃加热4小时以上。
进一步地，本发明是包含前述不锈钢材料的抗菌/抗病毒构件。
根据本发明，可提供能够长期维持抗菌性和抗病毒性的不锈钢材料及其制造方法、以及抗菌/抗病毒构件。
附图说明
图1是本发明的典型不锈钢材料的表面的示意图。
具体实施方式
本发明是具有在表面露出的ε-Cu相的不锈钢材料。该ε-Cu相的面积率为0.1～4.0％、平均粒径为10～300nm且最大粒子间距离为100～1000nm。
此处，在图1示出本发明的典型不锈钢材料的表面的示意图。
如图1所示，不锈钢材料10的ε-Cu相11在母相表面露出。另外，在ε-Cu相11未露出的母相表面，形成有钝态被膜12。
通过使ε-Cu相11在母相表面露出，水分接触不锈钢材料10的表面时，能够使Cu离子由ε-Cu相11溶出。例如，人手接触不锈钢材料10的表面时，能够通过手的水分使Cu离子由ε-Cu相11溶出。因此，即使细菌附着于表面也能够杀菌，并且即使病毒附着于表面也会失活，最终被消灭。
另外，在ε-Cu相11未露出的母相表面，形成有钝态被膜12，因此耐蚀性也良好。
本发明的不锈钢材料的组成不特别限定，但优选组成含有C：0.12％以下、Si：4.00％以下、Mn：6.00％以下、P：0.050％以下、S：0.030％以下、Ni：20.00％以下、Cr：10.00～32.00％、Cu：0.40～6.00％，余量由Fe和杂质构成。
此处，本说明书中关于成分的“％”记载，只要没有特别说明，就是指“质量％”。
本发明的不锈钢材料的金属组织不特别限定，但优选为铁素体系或奥氏体系。
以下，针对本发明的实施方式，举铁素体系不锈钢材料和奥氏体系不锈钢材料为例具体说明。本发明不限定于以下实施方式，应理解在不脱离本发明主旨的范围，基于本领域技术人员的通常知识对以下实施方式适当施加变更、改良等之后也落入本发明的范围。
(实施方式1)
本发明实施方式1的铁素体系不锈钢材料，其组成含有C：0.10％以下、Si：4.00％以下、Mn：2.00％以下、P：0.050％以下、S：0.030％以下、Ni：4.00％以下、Cr：10.00～32.00％、Cu：0.40～4.00％，余量由Fe和杂质构成。
此处，本说明书中，“钢材”是指钢板等各种形态的材料。另外，“钢板”是包含钢带的概念。进一步地，“杂质”是指工业上制造不锈钢材料时，通过矿石、切屑(scrap)等原料、制造工序的各种原因而混入的成分，是在不对本发明造成不良影响的范围容许的成分。
另外，本发明实施方式1的铁素体系不锈钢材料，可进一步含有选自以下之中的1种以上：Nb：1.00％以下、Ti：0.60％以下、V：1.00％以下、W：2.00％以下、Mo：3.00％以下、N：0.050％以下、Sn：0.50％以下、Al：5.00％以下、Zr：0.50％以下、Co：0.50％以下、B：0.010％以下、Ca：0.10％以下、REM：0.20％以下。
以下，详细说明各成分。
<C：0.10％以下>
C是对于提高铁素体系不锈钢材料的强度，并且通过Cr碳化物的生成而使ε-Cu相均匀分散析出有效的元素。不过，C含量过多时，成为硬质而使加工性下降，此外受到熔接等的热影响时发生致敏化，铁素体系不锈钢材料的耐蚀性降低。因此，C含量的上限值被控制为0.10％、优选为0.06％、更优选为0.04％、进一步优选为0.03％。另一方面，C含量的下限值不特别限定，优选为0.001％、更优选为0.003％、进一步优选为0.005％。
<Si：4.00％以下>
Si是铁素体相(α相)生成元素，是对于提高铁素体系不锈钢材料的耐蚀性及强度有效的元素。不过，Si含量过多时，会硬质化而使铁素体系不锈钢材料的加工性降低。因此，Si含量的上限值被控制为4.00％、优选为2.00％、更优选为1.50％、进一步优选为1.00％。另一方面，Si含量的下限值不特别限定，优选为0.01％、更优选为0.05％、进一步优选为0.10％。
<Mn：2.00％以下>
Mn是提高铁素体系不锈钢材料的耐热性的元素。但是，Mn含量过多时，铁素体系不锈钢材料的耐蚀性降低。另外，Mn是奥氏体相(γ相)形成元素，因此在高温下生成γ相(室温为马氏体相)，铁素体系不锈钢材料的加工性也降低。因此，Mn含量的上限值被控制为2.00％、优选为1.50％、更优选为1.20％、进一步优选为1.00％。另一方面，Mn含量的下限值不特别限定，优选为0.01％、更优选为0.05％、进一步优选为0.10％。
<P：0.050％以下>
P含量过多时，铁素体系不锈钢材料的耐蚀性或加工性降低。因此，P含量的上限值被控制为0.050％、优选为0.040％、更优选为0.030％。另一方面，P含量的下限值不特别限定，由于P含量的降低产生精炼成本，因此优选为0.001％、更优选为0.005％、进一步优选为0.010％。
<S：0.030％以下>
S含量过多时，热加工性下降，铁素体系不锈钢材料的制造性降低，并且对耐蚀性造成不良影响。因此，S含量的上限值被控制为0.030％、优选为0.020％、更优选为0.010％。另一方面，S含量的下限值不特别限定，由于S含量的降低产生精炼成本，因此优选为0.0001％、更优选为0.0002％、进一步优选为0.0003％。
<Ni：4.00％以下>
Ni是提高铁素体系不锈钢材料的耐蚀性的元素。但是，Ni与Mn同样是奥氏体相(γ相)形成元素，因此其含量过多时，在高温下生成γ相(室温为马氏体相)，铁素体系不锈钢材料的加工性降低。另外，Ni是高价元素，因此也造成制造成本上升。因此，Ni含量的上限值被控制为4.00％、优选为2.00％、更优选为1.00％、进一步优选为0.60％。另一方面，Ni含量的下限值不特别限定，优选为0.005％、更优选为0.01％、进一步优选为0.03％。
<Cr：10.00～32.00％>
Cr是为了维持铁素体系不锈钢材料的耐蚀性的重要元素。不过，Cr含量过多时，招致精炼成本上升，且因固溶强化而硬质化，铁素体系不锈钢材料的加工性降低。因此，Cr含量的上限值被控制为32.00％、优选为22.00％、更优选为20.00％、进一步优选为18.00％。另一方面，Cr含量过少时，得不到足够的耐蚀性。因此，Cr含量的下限值被控制为10.00％、优选为14.00％、更优选为15.00％、进一步优选为16.00％。
<Cu：0.40～4.00％>
Cu是使赋予抗菌性和抗病毒性的ε-Cu相析出所必要的元素。另外，Cu也是改善铁素体系不锈钢材料的加工性的元素。为了得到这样的效果，Cu含量的下限值被控制为0.40％、优选为0.70％、更优选为1.00％、进一步优选为1.30％。另一方面，Cu含量过多时，铁素体系不锈钢材料的耐蚀性降低，并且铸造时形成低熔点相，招致热加工性降低。因此，Cu含量的上限值被控制为4.00％、优选为3.00％、更优选为2.00％、进一步优选为1.70％。
<Nb：1.00％以下>
Nb是形成析出物，并在其周围呈现使ε-Cu相均匀析出效果的元素，根据需要而添加。不过，Nb含量过多时，铁素体系不锈钢材料的加工性降低。因此，Nb含量的上限值被控制为1.00％、优选为0.80％、更优选为0.60％、进一步优选为0.55％。另一方面，Nb含量的下限值不特别限定，从得到Nb带来的效果的观点出发，优选为0.05％、更优选为0.10％、进一步优选为0.20％、特别优选为0.25％。
<Ti：0.60％以下>
Ti是与Nb同样地形成析出物，并在其周围呈现使ε-Cu相均匀析出的效果的元素，根据需要而添加。不过，Ti含量过多时，成为表面瑕疵的原因，招致品质降低，并且铁素体系不锈钢材料的加工性降低。因此，Ti含量的上限值被控制为0.60％、优选为0.30％。另一方面，Ti含量的下限值不特别限定，从得到Ti带来的效果的观点出发，优选为0.01％、更优选为0.03％。
<V：1.00％以下>
V是与Nb、Ti同样地形成析出物，并在其周围呈现使ε-Cu相均匀析出的效果的元素，根据需要而添加。不过，V含量过多时，成为表面瑕疵的原因，招致品质降低，并且铁素体系不锈钢材料的加工性降低。因此，V含量的上限值被控制为1.00％、优选为0.50％。另一方面，V含量的下限值不特别限定，从得到V带来的效果的观点出发，优选为0.01％、更优选为0.03％。
<W：2.00％以下>
W是与Nb、Ti、V同样地形成析出物，并在其周围呈现使ε-Cu相均匀析出的效果的元素，根据需要而添加。不过，W含量过多时，成为表面瑕疵的原因，招致品质降低，并且铁素体系不锈钢材料的加工性降低。因此，W含量的上限值被控制为2.00％、优选为1.00％。另一方面，W含量的下限值不特别限定，从得到W带来的效果的观点出发，优选为0.01％、更优选为0.03％。
<Mo：3.00％以下>
Mo是改善铁素体系不锈钢材料的耐蚀性的元素，根据需要而添加。不过，Mo含量过多时，造成制造成本上升。因此，Mo含量的上限值被控制为3.00％、优选为2.00％、更优选为1.50％、进一步优选为1.00％。另一方面，Mo含量的下限值不特别限定，从得到Mo带来的效果的观点出发，优选为0.01％、更优选为0.03％、进一步优选为0.10％。
<N：0.050％以下>
N与Mo同样地是改善铁素体系不锈钢材料的耐蚀性的元素，根据需要而添加。不过，N含量过多时，会硬质化而使铁素体系不锈钢材料的加工性降低。因此，N含量的上限值被控制为0.050％、优选为0.030％、更优选为0.025％、进一步优选为0.015％。另一方面，N含量的下限值不特别限定，从得到N带来的效果的观点出发，优选为0.001％、优选为0.003％。
<Sn：0.50％以下>
Sn与Mo、N同样地是改善铁素体系不锈钢材料的耐蚀性的元素，根据需要而添加。不过，Sn含量过多时，造成制造成本上升。因此，Sn含量的上限值被控制为0.50％、优选为0.30％。另一方面，Sn含量的下限值不特别限定，从得到Sn带来的效果的观点出发，优选为0.01％、更优选为0.03％。
<Al：5.00％以下>
Al是精炼工序中用于脱氧的元素，根据需要而添加。另外，Al也是改善铁素体系不锈钢材料的耐蚀性或耐氧化性的元素。不过，Al含量过多时，夹杂物的生成量增加而使品质降低。因此，Al含量的上限值为5.00％、优选为3.00％、更优选为2.00％、进一步优选为1.00％。另一方面，Al含量的下限值不特别限定，从得到Al带来的效果的观点出发，优选为0.01％、更优选为0.05％。
<Zr：0.50％以下>
Zr与Al同样地是改善铁素体系不锈钢材料的耐氧化性的元素，根据需要而添加。不过，Zr含量过多时，造成制造成本上升。因此，Zr含量的上限值被控制为0.50％、优选为0.30％。另一方面，Zr含量的下限值不特别限定，从得到Zr带来的效果的观点出发，优选为0.01％、更优选为0.03％。
<Co：0.50％以下>
Co与Al、Zr同样地是改善铁素体系不锈钢材料的耐氧化性的元素，根据需要而添加。不过，Co含量过多时，造成制造成本上升。因此，Co含量的上限值被控制为0.50％、优选为0.30％。另一方面，Co含量的下限值不特别限定，从得到Co带来的效果的观点出发，优选为0.01％、更优选为0.03％。
<B：0.010％以下>
B是改善铁素体系不锈钢材料的热加工性的元素，根据需要而添加。另外，B也是通过晶界强化而改善铁素体系不锈钢材料的二次加工性的元素。不过，B含量过多时，招致熔接性或疲劳强度的降低。因此，B含量的上限值被控制为0.010％、优选为0.070％。另一方面，B含量的下限值不特别限定，从得到B带来的效果的观点出发，优选为0.001％、更优选为0.002％。
<Ca：0.10％以下>
Ca与B同样地是改善铁素体系不锈钢材料的热加工性的元素，根据需要而添加。另外，Ca也是通过形成硫化物而抑制S的晶界偏析从而改善耐晶界氧化性的元素。不过，Ca含量过多时，招致加工性降低。因此，Ca含量的上限值被控制为0.10％、优选为0.05％。另一方面，Ca含量的下限值不特别限定，从得到Ca带来的效果的观点出发，优选为0.001％、更优选为0.003％。
<REM：0.20％以下>
REM(稀土元素)与B、Ca同样地是改善铁素体系不锈钢材料的热加工性的元素，根据需要而添加。另外，REM也是通过形成难以溶出的硫化物，抑制作为腐蚀起点的MnS的生成从而改善耐蚀性的元素。不过，REM含量过多时，造成制造成本上升。因而，REM含量的上限值被控制为0.20％、优选为0.10％。另一方面，REM含量的下限值不特别限定，从得到REM带来的效果的观点出发，优选为0.001％、更优选为0.01％。
再者，本说明书中“REM”是指钪(Sc)、钇(Y)这2种元素、以及镧(La)至镏(Lu)这15种元素(镧系元素)的总称。它们可以单独使用，也可以作为2种以上的混合物使用。
接着，针对本发明实施方式1的在铁素体系不锈钢材料表面露出的ε-Cu相的特征详细说明。
<面积率：0.1～4.0％>
在表面露出的ε-Cu相的面积率越大，Cu离子的溶出量就越多，因此能够提高抗菌性和抗病毒性。该ε-Cu相的面积率主要依赖于晶体结构和Cu含量。因此，在考虑到铁素体系不锈钢材料中的Cu含量时，ε-Cu相的面积率的上限值被控制为4.0％、优选为2.0％、更优选为1.9％、进一步优选为1.8％。另一方面，从确保抗菌性和抗病毒性的观点出发，ε-Cu相的面积率的下限值被控制为0.1％、优选为0.3％、更优选为0.6％。
此处，本说明书中的“在表面露出的ε-Cu相的面积率”，可以通过对不锈钢材料表面进行TEM(透射型电子显微镜)观察而算出。具体而言，在不锈钢材料表面，在随机选出的3个部位以上拍摄TEM像后，将TEM像进行图像解析而测定ε-Cu相的面积，将ε-Cu相的面积除以视场面积，由此能够算出“在表面露出的ε-Cu相的面积率”。视场面积不特别限定，优选为拍摄部位的合计10μm2以上。
<平均粒径：10～300nm>
在表面露出的ε-Cu相的平均粒径越大，就越能够长期溶出Cu离子，因此抗菌性和抗病毒性的持续性提高。不过，ε-Cu相的平均粒径过大时，在表面露出的ε-Cu相的粒子间距离有变大的倾向。因此，细菌或病毒附着于在表面露出的ε-Cu相的粒子间时可能得不到足够的抗菌性和抗病毒性。因此，ε-Cu相的平均粒径的上限值被控制为300nm、优选为250nm、更优选为200nm。另一方面，从确保Cu离子的溶出持续性的观点出发，ε-Cu相的平均粒径的下限值被控制为10nm、优选为30nm、更优选为50nm。
此处，本说明书中的“在表面露出的ε-Cu相的平均粒径”，可以通过对不锈钢材料表面进行TEM(透射型电子显微镜)观察而算出。具体而言，可以在不锈钢材料表面，在随机选出的3个部位以上拍摄TEM像后，将TEM像进行图像解析而求得ε-Cu相的等效圆直径，将其平均值作为“在表面露出的ε-Cu相的平均粒径”。
<最大粒子间距离：100～1000nm>
一般而言，细菌的大小为0.5～3μm，而病毒的大小非常小，为10～200nm。因此，在表面露出的ε-Cu相的最大粒子间距离过大时，特别是病毒附着于在表面露出的ε-Cu相的粒子间时，得不到足够的抗病毒性。因此，ε-Cu相的最大粒子间距离的上限值被控制为1000nm、优选为800nm、更优选为500nm。另一方面，在表面露出的ε-Cu相的最大粒子间距离越小，就越能够提高抗菌性和抗病毒性，但形成平均粒径为10～300nm的较大ε-Cu相时，若考虑热处理引起的ε-Cu相生长过程，则认为ε-Cu相的最大粒子间距离的下限值以100nm为限。因此，ε-Cu相的最大粒子间距离的下限值被控制为100nm、优选为150nm、更优选为200nm。
此处，本说明书中的“在表面露出的ε-Cu相的最大粒子间距离”，可以通过对不锈钢材料表面进行TEM(透射型电子显微镜)观察来算出。具体而言，在不锈钢材料表面，在随机选出的3个部位以上拍摄TEM像后，将TEM像进行图像解析，求得ε-Cu相的重心(母点)位置，进行沃罗诺伊分割。接着，以相邻的沃罗诺伊区域中的ε-Cu相的重心间距离作为粒子间距离来测定，可以将其最大值作为“在表面露出的ε-Cu相的最大粒子间距离”。
本发明实施方式1的铁素体系不锈钢材料，优选维氏硬度为160Hv以下。通过控制为这样的维氏硬度，能够确保加工性，因此可用于各种用途。
再者，维氏硬度的下限值不特别限定，一般而言为100Hv。
此处，本说明书中的“维氏硬度”，可根据JIS Z2244：2009测定。维氏硬度的测定中，测定载荷设为10kg，在随机选出的5个部位以上进行测定，将其平均值作为维氏硬度的结果。
本发明实施方式1的铁素体系不锈钢材料，在根据JIS Z2801：2010的抗菌试验中，抗菌活性值优选为2.0以上。若为这样的抗菌活性值，则能够客观地确保抗菌性高。
此处，本说明书中的“抗菌试验”根据JIS Z2801：2010，使用金黄色葡萄球菌作为细菌来进行。
本发明实施方式1的铁素体系不锈钢材料，在根据ISO 21702：2019的抗病毒试验中，抗病毒活性值优选为2.0以上。若为这样的抗病毒活性值，则能够客观地确保抗病毒性高。
此处，本说明书中的“抗病毒试验”根据ISO 21702：2019，使用甲型流感病毒作为病毒来进行。
本发明实施方式1的铁素体系不锈钢材料的种类不特别限定，优选为热轧材料或冷轧材料。
热轧材料的情况下，其厚度一般为3mm以上。另外，冷轧材料的情况下，其厚度一般小于3mm。
本发明实施方式1的铁素体系不锈钢材料，可以通过包含热轧工序、冷却工序和热处理工序的方法而制造。
热轧工序是将具有上述组成的板坯热轧而得到热轧材料的工序。具体而言，将具有上述组成的板坯粗轧后，通过最终热轧而得到热轧材料。该热轧材料也可以卷绕为线圈状。
再者，具有上述组成的板坯不特别限定，例如，可将具有上述组成的不锈钢进行熔炼，并通过锻造或铸造而得到。
最终热轧以最终热轧结束温度成为700～900℃的方式进行。通过将最终热轧结束温度控制为该温度范围，从最终热轧结束起至冷却工序中容易使ε-Cu相的微细“种子”少量且均匀地析出。其结果，通过在热处理工序使ε-Cu相生长，能够将表面上的ε-Cu相的分布状态如上那样控制。相对于此，最终热轧结束温度小于700℃时，从最终热轧结束起至冷却工序中，ε-Cu相的微细“种子”未充分析出。其结果，在热处理工序使ε-Cu相生长时，表面上的ε-Cu相的平均粒径或最大粒子间距离变得过大。另外，最终热轧结束温度超过900℃时，组织粗大化而使加工性和韧性降低。
再者，热轧工序中的其他条件，只要根据板坯的组成适当设定即可，不特别限定。
冷却工序是用于使ε-Cu相的微细“种子”析出的工序，通过将热轧工序中得到的热轧材料以0.2～5℃/秒的平均冷却速度在900～500℃之间冷却来进行。通过在这样的条件下缓慢冷却，能够在ε-Cu相的析出温度范围(900～500℃)使ε-Cu相的微细“种子”少量且均匀地析出。该ε-Cu相的微细“种子”在热处理工序中优先生长，因此成为比较大的ε-Cu相均匀分散的状态。作为其结果，能够将表面上的ε-Cu相的分布状态如上地控制。从稳定得到这样的效果的观点出发，平均冷却速度优选为1～5℃/秒、更优选为2～4℃/秒。相对于此，以大于5℃/秒的平均冷却速度在900～500℃之间冷却时，ε-Cu相微细“种子”未充分析出。其结果，在热处理工序使ε-Cu相生长时，表面上的ε-Cu相的平均粒径或最大粒子间距离变得过大。另外，以小于0.2℃/秒的平均冷却速度在900～500℃之间冷却时，ε-Cu相的微细“种子”的析出量增多。其结果，成为在热处理工序中比较小的ε-Cu相大量析出的状态。
再者，冷却工序中的冷却方法不特别限定，可以使用本技术领域中公知的方法。例如，只要将卷绕为线圈状的热轧材料放入保温箱中，就能够通过复热而以上述冷却条件缓慢冷却。另外，冷却温度的微细调整可以通过控制对保温箱供给的气体(例如Ar气体)的供给量来进行。
热处理工序是使冷却工序中析出的ε-Cu相的微细“种子”生长的工序，通过将冷却工序中冷却后的热轧材料在750～850℃加热4小时以上来进行。通过以这样的条件进行热处理，能够将表面上的ε-Cu相的分布状态如上地控制。从稳定得到这样的效果的观点出发，加热时间优选为6～48小时、更优选为8～36小时。相对于此，加热温度小于750℃、和/或加热时间小于4小时时，ε-Cu相的微细“种子”未充分生长，ε-Cu相的平均粒径变得过小。另外，加热温度超过850℃时，ε-Cu相固溶于母相。
热处理工序后，也可以根据需要，进一步实行进行酸洗和/或研磨的表层除去工序。通过实行表层除去工序，能够除去在表面形成的氧化皮和Cr贫化层。
表层除去工序中除去的表层的厚度，根据板坯的组成等适当调整即可，不特别限定。例如，在除去Cr贫化层的情况下，优选除去厚度10μm以上的表层。
在铁素体系不锈钢材料是冷轧材料的情况下，也可以在热处理工序后进一步实行进行冷轧接着进行300秒以内的退火处理的冷轧/退火工序。再者，在热处理工序后实行表层除去工序的情况下，可以在表层除去工序后实行冷轧/退火工序，也可以在冷轧/退火工序后实行表层除去工序。
通过使退火处理成为300秒以内的短时间，能够在抑制对表面露出的ε-Cu相的影响的同时，除去冷轧所产生的应变。
再者，冷轧和退火处理的条件，根据板坯的组成等适当调整即可，不特别限定。
本发明实施方式1的铁素体系不锈钢材料能够长期维持抗菌性和抗病毒性，因此能够用于抗菌/抗病毒构件。另外，本发明实施方式1的铁素体系不锈钢材料由于能够使维氏硬度为160Hv以下，因此也容易加工为适于抗菌/抗病毒构件的形状。
(实施方式2)
本发明实施方式2的奥氏体系不锈钢材料，其组成含有C：0.12％以下、Si：4.00％以下、Mn：6.00％以下、P：0.050％以下、S：0.030％以下、Ni：4.00～20.00％、Cr：10.00～32.00％和Cu：2.00～6.00％，余量由Fe和杂质构成。
另外，本发明实施方式2的奥氏体系不锈钢材料可以进一步含有选自以下之中的1种以上：Nb：1.00％以下、Ti：1.00％以下、V：1.00％以下、W：2.00％以下、Mo：6.00％以下、N：0.350％以下、Sn：0.50％以下、Al：5.00％以下、Zr：0.50％以下、Co：0.50％以下、B：0.020％以下、Ca：0.10％以下、REM：0.20％以下。
以下，详细说明各成分。
<C：0.12％以下>
C是奥氏体生成元素，是对于提高奥氏体系不锈钢材料的强度，并且通过Cr碳化物的生成而使ε-Cu相均匀地分散析出有效的元素。不过，C含量过多时，成为硬质而使加工性下降，而且受到熔接等的热影响时发生致敏化，奥氏体系不锈钢材料的耐蚀性降低。因此，C含量的上限值被控制为0.12％、优选为0.10％、更优选为0.09％、进一步优选为0.08％。另一方面，C含量的下限值不特别限定，优选为0.001％、更优选为0.003％、进一步优选为0.005％。
<Si：4.00％以下>
Si是对于提高奥氏体系不锈钢材料的耐蚀性及强度有效的元素。不过，Si含量过多时，会硬质化而使奥氏体系不锈钢材料的加工性降低。另外，Si是铁素体相(α相)生成元素，因此招致奥氏体相(γ相)的不稳定化或铁素体相的生成。因此，Si含量的上限值被控制为4.00％、优选为3.00％、更优选为2.00％、进一步优选为1.50％。另一方面，Si含量的下限值不特别限定，优选为0.01％、更优选为0.05％、进一步优选为0.10％。
<Mn：6.00％以下>
Mn是奥氏体相(γ相)生成元素。另外，Mn生成MnS，MnS作为ε-Cu相的核发挥作用。但是，Mn含量过多时，奥氏体系不锈钢材料的耐蚀性降低。因此，Mn含量的上限值被控制为6.00％、优选为4.00％、更优选为3.00％、进一步优选为2.50％。另一方面，Mn含量的下限值不特别限定，优选为0.01％、更优选为0.05％、进一步优选为0.10％。
<P：0.050％以下>
P含量过多时，奥氏体系不锈钢材料的耐蚀性或加工性降低。因此，P含量的上限值被控制为0.050％、优选为0.040％、更优选为0.035％。另一方面，P含量的下限值不特别限定，由于P含量降低产生精炼成本，因此优选为0.001％、更优选为0.005％、进一步优选为0.010％。
<S：0.030％以下>
S含量过多时，热加工性下降，奥氏体系不锈钢材料的制造性降低，并且对耐蚀性也造成不良影响。因此，S含量的上限值被控制为0.030％、优选为0.020％、更优选为0.010％。另一方面，S含量的下限值不特别限定，由于S含量降低产生精炼成本，因此优选为0.0001％、更优选为0.0002％、进一步优选为0.0003％。
<Ni：4.00～20.00％>
Ni与Mn同样地是奥氏体相(γ相)生成元素，使耐蚀性和加工性提高。Ni是高价元素，因此含量过多时，造成制造成本上升。因此，Ni含量的上限值被控制为小于20.00％、优选为15.00％以下、更优选为12.00％以下、进一步优选为10.00％以下。另一方面，Ni含量过少时，奥氏体系不锈钢材料的耐蚀性降低。因此，Ni含量的下限值被控制为4.00％、优选为6.00％、更优选为8.00％、进一步优选为8.50％。
<Cr：10.00～32.00％>
Cr是为了维持奥氏体系不锈钢材料的耐蚀性的重要元素。不过，Cr含量过多时，招致精炼成本上升，且因固溶强化而硬质化，奥氏体系不锈钢材料的加工性降低。因此，Cr含量的上限值被控制为32.00％、优选为25.00％、更优选为22.00％、进一步优选为20.00％。另一方面，Cr含量过少时，得不到足够的耐蚀性。因此，Cr含量的下限值被控制为10.00％、优选为14.00％、更优选为15.00％、进一步优选为18.00％。
<Cu：2.00～6.00％>
Cu是使赋予抗菌性和抗病毒性的ε-Cu相析出所必要的元素。另外，Cu也是改善奥氏体系不锈钢材料的加工性的元素。为了得到这样的效果，Cu含量的下限值被控制为2.00％、优选为2.50％、更优选为3.00％、进一步优选为3.60％。另一方面，Cu含量过多时，奥氏体系不锈钢材料的耐蚀性降低，并且铸造时形成低熔点相，招致热加工性降低。因此，Cu含量的上限值被控制为6.00％、优选为5.00％、更优选为4.80％、进一步优选为4.50％。
<Nb：1.00％以下、Ti：1.00％以下、V：1.00％以下、W：2.00％以下>
Nb、Ti、V和W是通过形成碳化物和/或氮化物，来降低C和N的晶界偏析所造成的致敏化，改善耐晶界腐蚀性的元素，根据需要而添加。不过，Nb、Ti、V和W的含量过多时，成为表面瑕疵的原因，招致品质降低，并且奥氏体系不锈钢材料的加工性降低。因此，Nb、Ti和V的含量的上限值均被控制为1.00％、优选为0.50％。另外，W含量的上限值被控制为2.00％、优选为1.50％。另一方面，Nb、Ti、V和W的含量的下限值均不特别限定，从得到这些元素带来的效果的观点出发，为0.01％、优选为0.02％。
<Mo：6.00％以下>
Mo是改善奥氏体系不锈钢材料的耐蚀性的元素，根据需要而添加。不过，Mo含量过多时，造成制造成本上升。因此，Mo含量的上限值被控制为6.00％、优选为5.00％、更优选为3.00％、进一步优选为2.00％。另一方面，Mo含量的下限值不特别限定，从得到Mo带来的效果的观点出发，优选为0.01％、更优选为0.03％、进一步优选为0.10％。
<N：0.350％以下>
N与Mo同样地是改善奥氏体系不锈钢材料的耐蚀性的元素，根据需要而添加。不过，N含量过多时，会硬质化而使奥氏体系不锈钢材料的加工性降低。因此，N含量的上限值被控制为0.350％、优选为0.200％、更优选为0.150％、进一步优选为0.050％。另一方面，N含量的下限值不特别限定，从得到N带来的效果的观点出发，优选为0.001％、优选为0.003％。
<Sn：0.50％以下>
Sn与Mo、N同样地是改善奥氏体系不锈钢材料的耐蚀性的元素，根据需要而添加。不过，Sn含量过多时，招致奥氏体系不锈钢材料的热加工性降低。因此，Sn含量的上限值被控制为0.50％、优选为0.30％。另一方面，Sn含量的下限值不特别限定，从得到Sn的效果的观点出发，优选为0.01％、更优选为0.02％。
<Al：5.00％以下>
Al是精炼工序中用于脱氧的元素，根据需要而添加。另外，Al也是改善奥氏体系不锈钢材料的耐蚀性和耐氧化性的元素。不过，Al含量过多时，夹杂物的生成量增加而使品质降低。因此，Al含量的上限值为5.00％、优选为3.00％、更优选为2.00％、进一步优选为1.00％。另一方面，Al含量的下限值不特别限定，从得到Al带来的效果的观点出发，优选为0.01％、更优选为0.03％。
<Zr：0.50％以下>
Zr与Al同样地是改善奥氏体系不锈钢材料的耐氧化性的元素，根据需要而添加。不过，Zr含量过多时，造成制造成本上升。因此，Zr含量的上限值被控制为0.50％、优选为0.30％。另一方面，Zr含量的下限值不特别限定，从得到Zr带来的效果的观点出发，优选为0.01％、更优选为0.03％。
<Co：0.50％以下>
Co与Al、Zr同样地是改善奥氏体系不锈钢材料的耐氧化性的元素，根据需要而添加。不过，Co含量过多时，造成制造成本上升。因此，Co含量的上限值被控制为0.50％、优选为0.30％。另一方面，Co含量的下限值不特别限定，从得到Co带来的效果的观点出发，优选为0.01％、更优选为0.03％。
<B：0.020％以下>
B是提高热加工性的元素，根据需要而添加。不过，B含量过多时，奥氏体系不锈钢材料的耐蚀性和熔接性降低。因此，B含量的上限值被控制为0.020％、优选为0.015％、更优选为0.010％、进一步优选为0.005％。另一方面，B含量的下限值不特别限定，从得到B带来的效果的观点出发，被控制为0.0001％、优选为0.0003％、更优选为0.0005％。
<Ca：0.10％以下>
Ca与B同样地是改善奥氏体系不锈钢材料的热加工性的元素，根据需要而添加。另外，Ca也是通过形成硫化物抑制S的晶界偏析从而改善耐晶界氧化性的元素。不过，Ca含量过多时，招致加工性降低。因此，Ca含量的上限值被控制为0.10％、优选为0.05％。另一方面，Ca含量的下限值不特别限定，从得到Ca带来的效果的观点出发，优选为0.001％、更优选为0.003％。
<REM：0.20％以下>
REM(稀土元素)与B、Ca同样地是改善奥氏体系不锈钢材料的热加工性的元素，根据需要而添加。另外，REM也是通过形成难以溶出的硫化物，抑制作为腐蚀起点的MnS生成，从而改善耐蚀性的元素。不过，REM含量过多时，造成制造成本上升。因而，REM含量的上限值被控制为0.20％、优选为0.10％。另一方面，REM含量的下限值不特别限定，从得到REM带来的效果的观点出发，优选为0.001％、更优选为0.01％。
再者，REM可以使用单独的种类，也可以作为2种以上的混合物使用。
接着，详细说明本发明实施方式2的在奥氏体系不锈钢材料表面露出的ε-Cu相的特征。
<面积率：0.1～4.0％>
在表面露出的ε-Cu相的面积率越大，Cu离子的溶出量就越多，因此能够提高抗菌性和抗病毒性。该ε-Cu相的面积率主要依赖于晶体结构和Cu含量。因此，考虑到奥氏体系不锈钢材料中的Cu含量时，ε-Cu相的面积率的上限值被控制为4.0％、优选为3.0％、更优选为2.0％。另一方面，从确保抗菌性和抗病毒性的观点出发，ε-Cu相的面积率的下限值被控制为0.1％、优选为0.3％、更优选为0.6％。
<平均粒径：10～300nm>
在表面露出的ε-Cu相的平均粒径越大，就越能够长期溶出Cu离子，因此抗菌性和抗病毒性的持续性提高。不过，ε-Cu相的平均粒径过大时，在表面露出的ε-Cu相的粒子间距离有变大的倾向。因此，细菌或病毒附着于在表面露出的ε-Cu相的粒子间时，得不到足够的抗菌性和抗病毒性。因此，ε-Cu相的平均粒径的上限值被控制为300nm、优选为250nm、更优选为200nm、进一步优选为150nm。另一方面，从确保Cu离子的溶出持续性的观点出发，ε-Cu相的平均粒径的下限值被控制为10nm、优选为20nm、更优选为30nm。
<最大粒子间距离：100～1000nm>
一般而言，细菌的大小为0.5～3μm，而病毒的大小非常小，为10～200nm。因此，在表面露出的ε-Cu相的最大粒子间距离过大时，特别是病毒附着于在表面露出的ε-Cu相的粒子间时，得不到足够的抗病毒性。因此，ε-Cu相的最大粒子间距离的上限值被控制为1000nm、优选为800nm、更优选为500nm。另一方面，在表面露出的ε-Cu相的最大粒子间距离越小，就越能够提高抗菌性和抗病毒性，但在形成平均粒径为10～300nm的较大ε-Cu相的情况下，考虑到热处理引起的ε-Cu相的生长过程，认为ε-Cu相的最大粒子间距离的下限值以100nm为限。因此，ε-Cu相的最大粒子间距离的下限值被控制为100nm、优选为150nm、更优选为200nm。
本发明实施方式2的奥氏体系不锈钢材料的维氏硬度优选为190Hv以下、更优选为180Hv以下。通过控制为这样的维氏硬度，能够确保加工性，因此可用于各种用途。
再者，维氏硬度的下限值不特别限定，一般为100Hv。
本发明实施方式2的奥氏体系不锈钢材料，在根据JIS Z2801：2010的抗菌试验中，抗菌活性值优选为2.0以上。若为这样的抗菌活性值，则能够客观地确保抗菌性高。
本发明实施方式2的奥氏体系不锈钢材料，在根据ISO 21702：2019的抗病毒试验中，抗病毒活性值优选为2.0以上。若为这样的抗病毒活性值，则能够客观地确保抗病毒性高。
本发明实施方式2的奥氏体系不锈钢材料的种类不特别限定，优选为热轧材料或冷轧材料。
热轧材料的情况下，其厚度一般为3mm以上。另外，冷轧材料的情况下，其厚度一般小于3mm。
本发明实施方式2的奥氏体系不锈钢材料，可以通过包含热轧工序、冷却工序和热处理工序的方法而制造。
热轧工序是将具有上述组成的板坯热轧而得到热轧材料的工序。具体而言，将具有上述组成的板坯粗轧后，通过最终热轧而得到热轧材料。该热轧材料也可以卷绕为线圈状。
再者，具有上述组成的板坯不特别限定，例如可以通过将具有上述组成的不锈钢熔炼、锻造或铸造而得到。
最终热轧以最终热轧结束温度成为850～1050℃的方式进行。通过将最终热轧结束温度控制为该温度范围，从最终热轧结束起至冷却工序中容易使ε-Cu相的微细“种子”少量且均匀地析出。其结果，通过在热处理工序中使ε-Cu相生长，能够将表面的ε-Cu相的分布状态如上地控制。相对于此，最终热轧结束温度小于850℃时，自最终热轧结束起至冷却工序中，ε-Cu相的微细的“种子”未充分析出。其结果，在热处理工序使ε-Cu相生长时，表面的ε-Cu相的平均粒径和最大粒子间距离变得过大。另外，最终热轧结束温度超过1050℃时，组织粗大化而使加工性和韧性降低。另外，为了使粗大化了的组织回到微细组织，需要多次轧制处理和热处理，制造成本上升。
再者，热轧工序中的其他条件，只要根据板坯的组成适当设定即可，不特别限定。
冷却工序是用于使ε-Cu相的微细“种子”析出的工序，通过将热轧工序中得到的热轧材料以0.2～5℃/秒的平均冷却速度在900～500℃之间冷却来进行。通过在这样的条件下缓慢地冷却，能够在ε-Cu相的析出温度范围(900～500℃)使ε-Cu相的微细“种子”少量且均匀地析出。该ε-Cu相的微细“种子”在热处理工序中优先生长，因此成为比较大的ε-Cu相均匀分散的状态。作为其结果，能够将表面的ε-Cu相的分布状态如上地控制。从稳定得到这样的效果的观点出发，平均冷却速度优选为1～5℃/秒、更优选为2～4℃/秒。相对于此，以大于5℃/秒的平均冷却速度在900～500℃之间冷却时，ε-Cu相的微细“种子”未充分析出。其结果，在热处理工序使ε-Cu相生长时，表面的ε-Cu相的平均粒径和最大粒子间距离变得过大。另外，以小于0.2℃/秒的平均冷却速度在900～500℃之间冷却时，ε-Cu相的微细“种子”析出量增多。其结果，成为热处理工序中比较小的ε-Cu相大量析出的状态。
再者，冷却工序中的冷却方法不特别限定，可以使用本技术领域中公知的方法。例如，只要将卷绕为线圈状的热轧材料放入保温箱中，就可以通过复热而以上述冷却条件缓慢地冷却。另外，冷却温度的微细调整可以通过控制对保温箱供给的气体(例如Ar气体)的供给量来进行。
热处理工序是使冷却工序中析出的ε-Cu相的微细“种子”生长的工序，通过将冷却工序中冷却了的热轧材料在750～850℃加热4小时以上来进行。通过以这样的条件进行热处理，能够将表面的ε-Cu相的分布状态如上地控制。从稳定得到这样的效果的观点出发，加热时间优选为6～48小时、更优选为8～36小时。相对于此，加热温度小于750℃、和/或加热时间小于4小时时，ε-Cu相的微细“种子”未充分生长，ε-Cu相的平均粒径变得过小。另外，加热温度超过850℃时，ε-Cu相固溶于母相。
热处理工序后，也可以根据需要进一步实行进行酸洗和/或研磨的表层除去工序。通过实行表层除去工序，能够除去表面所形成的氧化皮和Cr贫化层。
表层除去工序中除去的表层的厚度根据板坯的组成等而适当调整即可，不特别限定。例如，除去Cr贫化层的情况下，优选除去厚度10μm以上的表层。
奥氏体系不锈钢材料是冷轧材料的情况下，热处理工序后也可以实行进行冷轧接着进行300秒以内的退火处理的冷轧/退火工序。再者，热处理工序后实行表层除去工序的情况下，可以在表层除去工序后实行冷轧/退火工序，也可以在冷轧/退火工序后实行表层除去工序。
通过使退火处理成为300秒以内的短时间，能够在抑制对表面露出的ε-Cu相的影响的同时，除去冷轧中产生的应变。
再者，冷轧和退火处理的条件，根据板坯的组成等而适当调整即可，不特别限定。
本发明实施方式2的奥氏体系不锈钢材料能够长期维持抗菌性和抗病毒性，因此可以用于抗菌/抗病毒构件。另外，本发明实施方式2的奥氏体系不锈钢材料能够使维氏硬度成为190Hv以下，因此也容易加工为适于抗菌/抗病毒构件的形状。
本发明的抗菌/抗病毒构件，包含上述不锈钢材料(例如本发明实施方式1的铁素体系不锈钢材料和/或本发明实施方式2的奥氏体系不锈钢材料)。用于该抗菌/抗病毒构件的上述不锈钢材料，也可以通过本技术领域中公知的方法加工为各种形状。
本发明的抗菌/抗病毒构件可以进一步包含上述不锈钢材料以外的构件。
作为抗菌/抗病毒构件并不特别限定，可举出用于厨房设备、家电设备、医疗器具、建筑物的内装建材、传输设备、实验器具、卫生器具等的要求抗菌性和/或抗病毒性的各种构件。
实施例
以下列举实施例详细说明本发明的内容，但本发明并不被其限定地解释。
<铁素体系不锈钢材料>
将具有表1所示钢种A～J的铁素体系组成(余量为Fe和杂质)的不锈钢进行熔炼并锻造而制成板坯后，将最终热轧结束温度如表2所示地控制，热压为3mm的厚度而得到热轧材料。将热轧材料卷绕为线圈状，迅速放入保温箱后，以表2所示平均冷却速度在900～500℃之间冷却。平均冷却速度通过供给至保温箱的Ar气体的供给量来调节。接着，使用批式退火炉，将冷却后的热轧材料在大气气氛下且以800℃，进行在表2所示加热时间的期间加热的热处理。接着，通过切削加工将经热处理的热轧材料切取为100mm(轧制方向)×100mm(宽度方向)后，进行酸洗而除去氧化皮，通过P400号抛光轮(#400)进行精磨而得到铁素体系不锈钢材料。
表1
Figure BDA0004178186640000241
表2
Figure BDA0004178186640000251
针对得到的铁素体系不锈钢材料进行以下评价。
(在表面露出的ε-Cu相的面积率)
由铁素体系不锈钢材料切取直径3mm的圆板，将单面研削至厚度0.5mm后，通过将研削后的面进行电解研磨而制作试验片。针对该试验片的经电解研磨的面，在随机选出的10个部位(视场面积的合计：15μm2)拍摄TEM像之后，将TEM像进行图像解析而测定ε-Cu相的面积。通过将测定出的ε-Cu相的面积除以视场面积，算出ε-Cu相的面积率。
(在表面露出的ε-Cu相的平均粒径)
将与上述面积率同样地得到的TEM像进行图像解析而求得ε-Cu相(30个)的等效圆直径，算出其平均值，由此得到ε-Cu相的平均粒径。
(在表面露出的ε-Cu相的最大粒子间距离)
将与上述面积率同样地得到的TEM像进行图像解析，依据上述方法测定相邻的沃罗诺伊区域中的ε-Cu相的重心间距离作为粒子间距离，求得其最大值，由此得到ε-Cu相的最大粒子间距离。
(抗菌试验：抗菌活性值)
由铁素体系不锈钢材料切取50mm(轧制方向)×50mm(宽度方向)的试验片后，依据JIS Z2801：2010进行抗菌试验，求得抗菌活性值(初期)。抗菌试验中，作为细菌使用金黄色葡萄球菌，作为密合膜使用40mm×40mm的聚乙烯膜。另外，菌液的接种量设为0.4mL，试验即将开始前将试验片整个面以吸收了纯度99％以上的乙醇的日本药典纱布轻轻擦拭，充分干燥后实施试验。
另外，为了评价抗菌效果的持续性，将试验片浸渍于500mL水中，在恒温槽中以80℃保持16小时后，与上述同样地进行抗菌试验，求得抗菌活性值(水浸渍后)。
(抗病毒试验：抗病毒活性值)
由铁素体系不锈钢材料切取50mm(轧制方向)×50mm(宽度方向)的试验片后，依据ISO 21702：2019进行抗病毒试验，求得抗病毒活性值(初期)。抗病毒试验中，作为病毒使用甲型流感病毒，作为密合膜使用40mm×40mm的聚乙烯膜。另外，病毒悬浮液(试验液)的接种量设为0.4mL，在试验即将开始前将试验片整个面以吸收了纯度99％以上的乙醇的日本药典纱布轻轻擦拭，充分干燥后实施试验。
另外，为了评价抗病毒效果的持续性，将试验片浸渍于500mL水中，在恒温槽中以80℃保持16小时后，与上述同样地进行抗病毒试验，求得抗病毒活性值(水浸渍后)。
(维氏硬度)
依据JIS Z2244：2009测定维氏硬度。测定使用株式会社Mitutoyo制的维氏硬度试验机HV-100，将测定载荷设为10kg，在随机选出的10个部位测定表面的维氏硬度，以其平均值为结果。
上述各评价结果示于表3。
表3
Figure BDA0004178186640000271
如表3所示，No.1-1～1-11的铁素体系不锈钢材料(本发明例)，具有预定的组成及表面上的ε-Cu相的分布状态，因此抗菌活性值(初期和水浸渍后)、抗病毒活性值(初期和水浸渍后)以及维氏硬度的结果全为良好。
相对于此，No.1-12的铁素体系不锈钢材料(比较例)，最终热轧结束温度过低，并且平均冷却速度过大，因此ε-Cu相的最大粒子间距离变得过大。其结果，得不到抗病毒性(2.0以上的抗病毒活性值)。
No.1-13和1-14的铁素体系不锈钢材料(比较例)，平均冷却速度过大，因此ε-Cu相的平均粒径和/或最大粒子间距离变大。其结果，得不到抗病毒性(2.0以上的抗病毒活性值)。
No.1-15的铁素体系不锈钢材料(比较例)，平均冷却速度过小，因此ε-Cu相的最大粒子间距离变小。其结果，水浸渍后的抗菌活性值及抗病毒活性值低，抗菌性的抗病毒性的维持效果不足。
No.1-16和1-17的铁素体系不锈钢材料(比较例)，不具有预定组成，因此无法适当控制表面的ε-Cu相的分布状态。其结果，得不到抗菌性(2.0以上的抗菌活性值)和抗病毒性(2.0以上的抗病毒活性值)。
No.1-18(比较例)在热轧中产生破裂，无法制造铁素体系不锈钢材料。
<奥氏体系不锈钢材料>
将具有表4所示钢种a～j的奥氏体系组成(余量为Fe和杂质)的不锈钢进行熔炼并锻造而制成板坯后，将最终热轧结束温度如表5所示地控制，热压为3mm的厚度而得到热轧材料。将热轧材料卷绕为线圈状，迅速放入保温箱后，以表5所示平均冷却速度在900～500℃之间冷却。平均冷却速度通过对保温箱供给的Ar气体的供给量来调节。接着，使用批式退火炉，将冷却后的热轧材料在大气气氛下且以800℃，进行在表5所示加热时间的期间加热的热处理。接着，通过切削加工将经热处理的热轧材料切取为100mm(轧制方向)×100mm(宽度方向)后，进行酸洗而除去氧化皮，通过P400号抛光轮(#400)进行精磨而得到奥氏体系不锈钢材料。
表4
Figure BDA0004178186640000291
表5
Figure BDA0004178186640000301
针对得到的奥氏体系不锈钢材料进行与上述铁素体系不锈钢材料同样的评价。其评价结果示于表6。
表6
Figure BDA0004178186640000311
如表6所示，No.2-1～2-11的奥氏体系不锈钢材料(本发明例)，具有预定的组成及表面的ε-Cu相的分布状态，因此抗菌活性值(初期和水浸渍后)、抗病毒活性值(初期和水浸渍后)以及维氏硬度的结果全为良好。
相对于此，No.2-12的奥氏体系不锈钢材料(比较例)，最终热轧结束温度过低，并且平均冷却速度过大，因此ε-Cu相的平均粒径变得过大。其结果，得不到抗病毒性(2.0以上的抗病毒活性值)。
No.2-13和2-14的奥氏体系不锈钢材料(比较例)，平均冷却速度过大，因此ε-Cu相的最大粒子间距离变大。其结果，得不到抗病毒性(2.0以上的抗病毒活性值)。
No.2-15的奥氏体系不锈钢材料(比较例)，平均冷却速度过小，因此ε-Cu相的平均粒径变小。其结果，水浸渍后的抗菌活性值和抗病毒活性值低，抗菌性的抗病毒性的维持效果不足。
No.2-16和2-17的奥氏体系不锈钢材料(比较例)，不具有预定组成，因此无法适当控制表面的ε-Cu相的分布状态。其结果，得不到抗菌性(2.0以上的抗菌活性值)和抗病毒性(2.0以上的抗病毒活性值)。
No.2-18(比较例)不具有预定组成，因此热轧中产生破裂，无法制造奥氏体系不锈钢材料。
由以上结果可知，根据本发明，可以提供能够长期维持抗菌性和抗病毒性的不锈钢材料及其制造方法、以及抗菌/抗病毒构件。
附图标记说明
10不锈钢材料
11ε-Cu相
12钝态被膜

Claims (15)

1.一种不锈钢材料，具有在表面露出的ε-Cu相，
所述表面上的所述ε-Cu相的面积率为0.1～4.0％、平均粒径为10～300nm且最大粒子间距离为100～1000nm。
2.根据权利要求1所述的不锈钢材料，组成以质量基准计含有C：0.12％以下、Si：4.00％以下、Mn：6.00％以下、P：0.050％以下、S：0.030％以下、Ni：20.00％以下、Cr：10.00～32.00％和Cu：0.40～6.00％，余量由Fe和杂质构成。
3.根据权利要求2所述的不锈钢材料，是C含量为0.10％以下、Mn含量为2.00％以下、Ni含量为4.00％以下且Cu含量为0.40～4.00％的铁素体系不锈钢材料。
4.根据权利要求3所述的不锈钢材料，以质量基准计进一步含有选自以下之中的1种以上：
Nb：1.00％以下、Ti：0.60％以下、V：1.00％以下、W：2.00％以下、Mo：3.00％以下、N：0.050％以下、Sn：0.50％以下、Al：5.00％以下、Zr：0.50％以下、Co：0.50％以下、B：0.010％以下、Ca：0.10％以下、REM：0.20％以下。
5.根据权利要求3或4所述的不锈钢材料，维氏硬度为160Hv以下。
6.根据权利要求2所述的不锈钢材料，是Ni含量为4.00～20.00％且Cu含量为2.00～6.00％的奥氏体系不锈钢材料。
7.根据权利要求6所述的不锈钢材料，以质量基准计进一步含有选自以下之中的1种以上：
Nb：1.00％以下、Ti：1.00％以下、V：1.00％以下、W：2.00％以下、Mo：6.00％以下、N：0.350％以下、Sn：0.50％以下、Al：5.00％以下、Zr：0.50％以下、Co：0.50％以下、B：0.020％以下、Ca：0.10％以下、REM：0.20％以下。
8.根据权利要求6或7所述的不锈钢材料，维氏硬度为190Hv以下。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的不锈钢材料，在根据JIS Z2801：2010进行的抗菌试验中，抗菌活性值为2.0以上。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的不锈钢材料，在根据ISO 21702：2019进行的抗病毒试验中，抗病毒活性值为2.0以上。
11.一种不锈钢材料的制造方法，包含
热轧工序，其将板坯热轧而得到热轧材料，所述板坯具有铁素体系组成或奥氏体系组成，所述铁素体系组成以质量基准计含有C：0.10％以下、Si：4.00％以下、Mn：2.00％以下、P：0.050％以下、S：0.030％以下、Ni：4.00％以下、Cr：10.00～32.00％和Cu：0.40～4.00％，余量由Fe和杂质构成，所述奥氏体系组成以质量基准计含有C：0.12％以下、Si：4.00％以下、Mn：6.00％以下、P：0.050％以下、S：0.030％以下、Ni：4.00～20.00％、Cr：10.00～32.00％和Cu：2.00～6.00％，余量由Fe和杂质构成，在所述板坯的组成为所述铁素体系时，将最终热轧结束温度设为700～900℃，在为所述奥氏体系时，将最终热轧结束温度设为850～1050℃；
冷却工序，其将所述热轧工序中得到的所述热轧材料以0.2～5℃/秒的平均冷却速度在900～500℃之间进行冷却；以及
热处理工序，其将所述冷却工序中冷却了的所述热轧材料在750～850℃加热4小时以上。
12.根据权利要求11所述的不锈钢材料的制造方法，
具有所述铁素体系组成的所述板坯，以质量基准计进一步含有选自以下之中的1种以上：Nb：1.00％以下、Ti：0.60％以下、V：1.00％以下、W：2.00％以下、Mo：3.00％以下、N：0.050％以下、Sn：0.50％以下、Al：5.00％以下、Zr：0.50％以下、Co：0.50％以下、B：0.010％以下、Ca：0.10％以下、REM：0.20％以下，
具有所述奥氏体系组成的所述板坯，以质量基准计进一步含有选自以下之中的1种以上：Nb：1.00％以下、Ti：1.00％以下、V：1.00％以下、W：2.00％以下、Mo：6.00％以下、N：0.350％以下、Sn：0.50％以下、Al：5.00％以下、Zr：0.50％以下、Co：0.50％以下、B：0.020％以下、Ca：0.10％以下、REM：0.20％以下。
13.根据权利要求11或12所述的不锈钢材料的制造方法，在所述热处理工序后，进一步包含进行酸洗和/或研磨的表层除去工序。
14.根据权利要求11～13中任一项所述的不锈钢材料的制造方法，在所述热处理工序后，进一步包含进行冷轧、接着进行300秒以内的退火处理的冷轧/退火工序。
15.一种抗菌/抗病毒构件，包含权利要求1～10中任一项所述的不锈钢材料。
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