JP3498770B2 - 抗菌性に優れたフェライト系ステンレス鋼の製造方法 - Google Patents
抗菌性に優れたフェライト系ステンレス鋼の製造方法Info
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Description
建築材料,機械機器,化学機器等の広範囲な分野におい
て抗菌性が必要とされる用途に適したフェライト系ステ
ンレス鋼を製造する方法に関する。
機材や、バス,電車等の輸送機関の手摺り用パイプ等で
は、一般環境における耐食性が要求されるため、SUS
304に代表されるステンレス鋼が主として使用されて
いる。しかし、黄色ブドウ球菌による院内感染が問題と
なってきている昨今、バス,電車等の不特定多数の人間
が利用する環境においても衛生面の向上が求められてい
る。これに伴って、各種機械,器具に使用される材料と
しても、一般構造材としての特性に止まらず、定期的な
消毒等の感染防止を図る必要がない抗菌性等の機能を付
与したメンテナンスフリーの材料が望まれている。
228202号公報,特開平6-10191号公報等で開示されてい
るように、有機皮膜やめっきによる抗菌コートが一般的
であった。しかし、抗菌コートは、皮膜の消失に応じて
抗菌性が低下する欠点がある。抗菌性が消失した有機質
は、栄養源となり却って細菌や雑菌を繁殖させる虞れも
ある。抗菌剤成分を混入した複合めっきを施したもので
は、めっき層の密着性が十分でなく、加工性を低下させ
る欠点がある。また、皮膜の溶解,摩耗,欠損等に起因
して外観が低下すると共に、抗菌作用が低下する場合が
ある。
等の金属元素は、有効な抗菌作用を発揮することが知ら
れている。しかし、Agは、非常に高価で耐食性にも劣
っていることから、腐食が予想される環境に曝される用
途で使用されていない。他方、Cuは比較的安価な元素
であり抗菌成分としても有効なことから、ステンレス鋼
等の材料に添加して抗菌性を付与することが検討されて
いる。
善を種々検討し、ステンレス鋼表面のCu濃度を高める
ことによって抗菌性が改善されることを見い出し、特開
平8-53738号公報,特開平8-225895号公報で提案した。
本発明は、先に提案したCuの作用を更に高めるべく案
出されたものであり、Cuを主体とする第2相(以下、
Cuリッチ相という)を所定量析出させることにより、
優れた抗菌性が付与されたフェライト系ステンレス鋼を
製造することを目的とする。
の目的を達成するため、C:0.1重量%以下,Si:
2重量%以下,Mn:2重量%以下,Cr:10〜30
重量%及びCu:0.4〜3重量%を含み、熱延後に5
00〜900℃のバッチ焼鈍を行うことにより、或いは
熱延後の冷却過程で900℃から500℃までの温度範
囲を10℃/分以下の速度で冷却することにより、マト
リックス中にCuリッチ相を0.2体積%以上の割合で
析出させることを特徴とする。
0.02〜1重量%のNb及び/又はTiを含むことが
できる。更に、Mo:3重量%以下,Al:1重量%以
下,Zr:1重量%以下,V:1重量%以下,B:0.
05重量%以下,希土類金属元素(REM):0.05
重量%以下の1種又は2種以上を含んでも良い。
主とする水酸化物で覆われていることから、優れた耐食
性を呈する。本発明者等は、有効な抗菌性を発現するC
uをフェライト系ステンレス鋼に添加し、不動態皮膜中
に含まれるCu量を測定すると共に、黄色ブドウ球菌を
含む液の滴下による抗菌性を調査した。その結果、ある
程度以上のCuを含有させたステンレス鋼は、抗菌性を
備えていることが判った。しかし、鋼中に数%以下のC
uを単に固溶させただけでは、抗菌性及びその持続性が
必ずしも十分ではない場合がある。
u含有量であっても、Cuの一部がCuリッチ相として
析出していると、表面のCu濃度が上昇すると共に、抗
菌性も改善されることが判明した。有効な抗菌性を付与
する上では、Cuリッチ相を0.2体積%以上の割合で
析出させる必要がある。Cuリッチ相は、FCC構造を
もつものやHCP構造をもつもの等がある。
Cuリッチ相が析出し易い温度領域で時効等の等温加熱
を施すこと,徐冷により析出温度域の通過時間をできる
だけ長くすること等が考えられる。一般的には、製造工
程の最終段階で析出処理を施すと目標とする鋼が得られ
易い。しかし、専用の析出処理は、製造コストを上昇さ
せる原因となり、製造条件としては好ましくない。
を析出させる条件について種々検討した結果、熱延後に
500〜900℃の範囲でバッチ焼鈍を施すこと、或い
は熱延後の冷却過程で900から500℃までの温度範
囲を10℃/分以下の速度で冷却することにより、Cu
リッチ相が析出することを見い出した。このCuリッチ
相は、中間焼鈍及び仕上げ焼鈍等の短時間焼鈍を施して
も残存する確率が高く、添加量が低い場合においても抗
菌性が得られ易い。また、TiやNb等の炭窒化物,析
出物等を形成し易い合金成分が添加されると、析出物等
を析出サイトとしてCuリッチ相がマトリックス中に均
一分散し易く、結果として抗菌性及び製造性が改善され
る。
ンレス鋼に含まれる合金元素及びその含有量等について
説明する。 C:0.1重量%以下 フェライト系ステンレス鋼の強度を向上させると共に、
本発明では、Cr炭化物の生成によりCuリッチ相の析
出を均一分散させる有効な合金元素である。しかし、C
の過剰添加は製造性や耐食性を劣化させるため、上限を
0.1重量%に規制した。
上する作用も呈する。しかし、過剰添加は製造性を劣化
させる原因となるので、上限を2重量%に規制した。 Mn:2重量%以下 製造性を改善すると共に、鋼中の有害なSをMnSとし
て固定する合金元素である。しかし、過剰添加により耐
食性が劣化することから、上限を2重量%に規制した。 Cr:10〜30重量% フェライト系ステンレス鋼の耐食性を維持するために重
要な合金元素であって、10重量%以上が必要とされ
る。しかし、30重量%を超える多量のCrは、製造性
を悪化させる。
相:0.2体積%以上 本発明のフェライト系ステンレス鋼において最も重要な
合金元素であり、良好な抗菌性を維持するために0.2
体積%以上のCuリッチ相が析出していることが必要で
ある。0.2体積%以上のCuリッチ相を析出させるた
めには、0.4重量%以上のCu添加が必要である。し
かし、過剰添加により製造性や耐食性が低下するので、
Cu含有量の上限を3重量%に規制した。また、Cuリ
ッチ相は、析出物の大きさが特に限定されるものでない
が、製品表面全体において均等に抗菌性を発揮させるた
めには、析出相が表面及び内部においても適宜に分散し
て分布していることが好ましい。
て、その周囲にCuリッチ相を均一析出させる作用を呈
する。このような作用は、0.02重量%以上で顕著に
なる。しかし、1重量%を超える過剰添加は、製造性や
加工性を低下させる。 Mo:3重量%以下 必要に応じて添加される合金元素であり、耐食性及び強
度を向上させ、また抗菌性をも向上させる作用を呈す
る。しかし、3重量%を超える過剰添加は、製造性や加
工性を低下させる。
耐食性を向上させる作用を呈する。しかし、1重量%を
超える過剰添加は、製造性や加工性を低下させる。 Zr:1重量%以下 必要に応じて添加される合金元素であり、炭窒化物を形
成し、鋼材の強度を向上させる作用を呈する。しかし、
1重量%を超える過剰添加は、製造性や加工性を低下さ
せる。
炭窒化物を形成し、鋼材の強度を向上させる作用を呈す
る。しかし、1重量%を超える過剰添加は、製造性や加
工性を低下させる。 B:0.05重量%以下 必要に応じて添加される合金元素であり、熱間加工性を
改善する作用を呈する。しかし、0.05重量%を超え
る過剰添加は、逆に熱間加工性が低下する原因となる。 希土類金属元素(REM):0.05重量%以下 必要に応じて添加される合金元素であり、Bと同様に熱
間加工性を改善する作用を呈する。しかし、0.05重
量%を超える過剰添加は、逆に熱間加工性が低下する原
因となる。
チ相を析出させる有効な処理である。焼鈍温度が低くな
るほど、マトリックス中の固溶Cu量が少なくなり、C
uリッチ相の析出量が多くなる。しかし、低過ぎる焼鈍
温度では、拡散速度が遅くなり、析出量が逆に減少す
る。温度条件を変えて種々のバッチ焼鈍を施し、抗菌性
に有効な温度範囲を検討した結果、500〜900℃が
工業的に有効な温度範囲であることが判った。
での温度範囲を10℃/分以下の速度で冷却 フェライト系ステンレス鋼の熱間圧延は、一般的に90
0℃前後で終了するため、Cuリッチ相が析出する可能
性がある。そこで、熱延後の冷却条件でCuリッチ相を
析出させる条件を検討した結果、900〜500℃の温
度範囲を10℃/分以下の速度で徐冷するとき、抗菌性
の改善に必要な0.2体積%以上のCuリッチ相が析出
することを知見した。
系ステンレス鋼を30kg真空溶解炉で溶製し、鍛造及
び熱延後の冷却条件を種々制御した。次いで、バッチ焼
鈍又は短時間焼鈍を施し、冷延及び短時間焼鈍を繰り返
し、最終的に板厚0.7mmの冷延焼鈍板を得た。一部
の板については、比較のために最終焼鈍後に1時間の時
効処理を施した。
し、Cuリッチのε-Cu相の析出量を定量した。抗菌
性試験には、Staphylococus aureus IFO12732(黄色ブ
ドウ球菌)を普通ブイヨン培地で35℃,16〜24時
間振盪培養し、培養液を用意した。培養液を滅菌リン酸
緩衝液で20,000倍に希釈し、菌液を調製した。5
cm×5cmの試験片を#400研磨した表面に菌液1
mlを滴下し、25℃で24時間保存した。保存後、試
験片をSCDLP培地(日本製薬株式会社製)9mlで洗い
流し、得られた液について標準寒天培地を用いた混釈平
板培養法(35℃,2日間培養)で生菌数をカウントし
た。また、参照としてシャーレに菌液を直接滴下し、同
様に生菌数をカウントした。生菌が検出されなかったも
のを◎,参照の生菌数と比較して95%以上が死滅した
ものを○,60〜95%未満の範囲で死滅したものを
△,60%未満の死滅量であったものを×として評価し
た。評価結果を、ε-Cu相と併せて表1及び表2に示
す。
上のCuが添加され、熱延後に徐冷又はバッチ焼鈍を施
したものでは、ε-Cu相の析出が多く、最終焼鈍後に
おいても多量のε-Cu相が残存していた。また、ε-C
u相が0.2体積%以上析出したものでは、抗菌性に優
れていることが表1から判る。これに対し、Cu含有量
が0.4重量%以上添加されていても、熱延後の冷却速
度が早いもの、或いは熱延後の焼鈍が短時間のもので
は、表2にみられるようにε-Cu相の析出量が低く、
最終焼鈍後のε-Cu相の析出量が0.2体積%未満であ
り、抗菌性が劣っていた。
系ステンレス鋼のCu含有量を規制すると共に、焼鈍後
のバッチ焼鈍又は徐冷により所定量のCuリッチ相を析
出させ、無垢材での優れた抗菌性を発現させている。こ
のようにして抗菌性が付与されたフェライト系ステンレ
ス鋼は、長期間にわたって優れた特性を持続させること
から、厨房機器,病院で使用される器材,バスや電車等
の輸送機関の手摺り等の抗菌性が必要とされる分野で使
用され、生活環境が改善される。
Claims (3)
- 【請求項1】 C:0.1重量%以下,Si:2重量%
以下,Mn:2重量%以下,Cr:10〜30重量%及
びCu:0.4〜3重量%を含み、残部が実質的にFe
の組成をもつフェライト系ステンレス鋼を熱延した後、
900℃から500℃までの温度範囲を10℃/分以下
の速度で冷却することによりCuリッチ相を0 . 2体積
%以上析出させることを特徴とする抗菌性に優れたフェ
ライト系ステンレス鋼の製造方法。 - 【請求項2】 C:0.1重量%以下,Si:2重量%
以下,Mn:2重量%以下,Cr:10〜30重量%及
びCu:0.4〜3重量%を含み、残部が実質的にFe
の組成をもつフェライト系ステンレス鋼を熱延した後、
500〜900℃のバッチ焼鈍を施しCuリッチ相を
0 . 2体積%以上析出させることを特徴とする抗菌性に
優れたフェライト系ステンレス鋼の製造方法。 - 【請求項3】 更にNb:0.02〜1重量%,Ti:
0.02〜1重量%,Mo:3重量%以下,Al:1重
量%以下,Zr:1重量%以下,V:1重量%以下,
B:0.05重量%以下,希土類金属元素(REM):
0.05重量%以下の1種又は2種以上を含むフェライ
ト系ステンレス鋼を使用する請求項1又は2記載の製造
方法。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP02173196A JP3498770B2 (ja) | 1996-01-12 | 1996-01-12 | 抗菌性に優れたフェライト系ステンレス鋼の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP02173196A JP3498770B2 (ja) | 1996-01-12 | 1996-01-12 | 抗菌性に優れたフェライト系ステンレス鋼の製造方法 |
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JPH09195009A JPH09195009A (ja) | 1997-07-29 |
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JP02173196A Expired - Fee Related JP3498770B2 (ja) | 1996-01-12 | 1996-01-12 | 抗菌性に優れたフェライト系ステンレス鋼の製造方法 |
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---|---|---|---|---|
KR100368216B1 (ko) * | 1998-05-07 | 2003-03-17 | 주식회사 포스코 | 구리및니오븀함유페라이트계항균스테인레스강및그제조방법 |
-
1996
- 1996-01-12 JP JP02173196A patent/JP3498770B2/ja not_active Expired - Fee Related
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