JPH11256239A

JPH11256239A - 抗菌性に優れたステンレス鋼板及びその製造方法

Info

Publication number: JPH11256239A
Application number: JP6080398A
Authority: JP
Inventors: Katsuhisa Miyakusu; 克久宮楠; Naoto Okubo; 直人大久保; Katsumi Nakamura; 克美中村
Original assignee: Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 1998-03-12
Filing date: 1998-03-12
Publication date: 1999-09-21

Abstract

(57)【要約】【目的】Ｃｕ及びＭｏの複合作用により、速効性及び
持続性に優れた抗菌性をステンレス鋼に付与する。【構成】このステンレス鋼板は、基材がＣｕ：０．４
〜５．０重量％及びＭｏ：０．２〜１０重量％を含み、
Ｃｕを主体とする第２相が０．２体積％以上の割合でマ
トリックスに分散しているステンレス鋼であり、Ｍｏが
単体又は酸化物として０．２原子％以上に濃化した表面
皮膜又は１．０原子％以上に濃化した表層部が形成され
ている。ステンレス冷延鋼板を５００〜１０００℃で焼
鈍することにより製造される。焼鈍は、脱スケール工程
でＭｏ濃化層を損なうことがない光輝焼鈍が好ましい。
焼鈍酸洗されたものでも、後工程で研磨してＭｏ濃化層
をもつ表面層を露出させることによって抗菌性が回復す
る。また、酸洗を伴わない焼鈍が施されたステンレス鋼
板であっても、研磨によってＭｏ濃化表面層を露出させ
た状態で使用できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、厨房機器，電気機器，
建築材料，化学機器等の広範囲の分野において、抗菌性
及び耐食性が要求される用途に適したステンレス鋼板及
びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】厨房機器，病院等で使用される各種機材
や、バス，電車等の輸送機関で手摺りとして使用される
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ＳＵＳ４３０，ＳＵＳ３０４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
等による院内感染，Ｏ−１５７を始めとする大腸菌によ
る食中毒等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、定期的な消毒等の汚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。抗菌性を付与した材料としては、有機皮
膜やめっきによる抗菌コート（特開平５−２２８２０２
号公報，特開平６−１０１９１号公報等），強力な抗菌
作用をもつＣｕやＡｇを添加した抗菌ステンレス鋼（特
開平９−１９５００９号公報，特開平９−１７６８００
号公報等）等が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】抗菌コートは、皮膜の
消失に伴って抗菌性が低下する。抗菌性が低下した有機
質は、栄養源となって細菌や雑菌を却って繁殖させる虞
れがある。抗菌剤成分を混入した複合めっきを施したも
のでは、めっき層が密着性に不足しがちであり、加工性
を低下させる場合もある。しかも、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、抗菌作用も低
下する。他方、抗菌作用のあるＣｕを添加したステンレ
ス鋼では、鋼中にＣｕを主体とする第２相（以下、Ｃｕ
リッチ相という）を析出分散させると、表層部から溶出
するＣｕイオンによって優れた抗菌性が発現される。Ａ
ｇ添加によっても、同様な理由で抗菌性がステンレス鋼
に付与される。しかし、ＣｕやＡｇを多量に添加する
と、熱間加工性等に悪影響がみられ、製造性が低下し易
い。また、Ｃｕ添加ステンレス鋼では、優れた抗菌性を
発現させるためには長時間がかかり、速効性に問題があ
る。本発明は、このような問題を解消すべく案出された
ものであり、抗菌作用を示すＭｏをＣｕと共に複合添加
することにより、速効性を改善し且つ抗菌持続性のある
ステンレス鋼板を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明のステンレス鋼板
は、その目的を達成するため、基材がＣｕ：０．４〜
５．０重量％及びＭｏ：０．２〜１０重量％を含み、Ｃ
ｕを主体とする第２相が０．２体積％以上の割合でマト
リックスに分散しているステンレス鋼であり、Ｍｏが単
体又は酸化物として０．２原子％以上に濃化した表面皮
膜又は１．０原子％以上に濃化した表層部が形成されて
おり、Ｍｏが濃化した前記表面皮膜又は前記表層部が露
出していることを特徴とする。なお、本件明細書でいう
表層部は、表面皮膜がない基材の表面近傍をいう。この
ステンレス鋼板は、Ｃｕ：０．４〜５．０重量％及びＭ
ｏ：０．２〜１０重量％を含むステンレス冷延鋼板を５
００〜１０００℃で焼鈍することにより製造される。焼
鈍は、脱スケール工程でＭｏ濃化層を損なうことがない
光輝焼鈍が好ましい。焼鈍酸洗されたものでも、後工程
で研磨してＭｏ濃化層をもつ表面層を露出させることに
よって抗菌性が回復する。また、酸洗を伴わない焼鈍が
施されたステンレス鋼板であっても、研磨によってＭｏ
濃化表面層を露出させた状態で使用できる。

【０００５】

【作用】ステンレス鋼は、不動態皮膜と称されるＣｒを
主とする水酸化物で表面が覆われているため、優れた耐
食性を呈する。本発明者等は、このステンレス鋼に対し
て有効な抗菌作用を呈するＣｕ及びＭｏを複合添加し、
マトリックスに分散析出するＣｕリッチ相及び表面皮膜
又は表面層に濃化するＭｏが抗菌性に及ぼす影響を調査
した。その結果、Ｍｏ濃化層は、抗菌性の改善に有効で
あり、なかでもマトリックスにＣｕリッチ相が分散析出
していると速効性も改善されることが判った。マトリッ
クスに分散析出しているＣｕリッチ相は、次の理由で抗
菌性を発現するものと推察される。ステンレス鋼表面に
あるＣｕリッチ相は、細菌が繁殖し易い湿潤環境でステ
ンレス鋼表面に付着している僅かな水分によって極微量
のＣｕイオンとしてイオン化する。イオン化したＣｕが
細胞の呼吸，代謝酵素と反応して不活性化させ、細菌や
雑菌を死滅させる。このとき、Ｃｕ含有量が０．４重量
％以上で、且つＣｕリッチ相が０．２体積％以上でマト
リックスに分散析出していると、十分な抗菌性が得られ
る。Ｃｕリッチ相の分散析出には、Ｃｕリッチ相が析出
し易い温度域で時効処理等の等温加熱，昇温後の徐冷過
程で析出温度域の通過時間をできるだけ長く設定するこ
と等が採用される。具体的には、５００〜１０００℃の
温度域で熱処理することにより、Ｃｕリッチ相の析出が
促進され、Ｃｕ添加量が低い場合でも良好な抗菌性が付
与される。

【０００６】他方、表面皮膜又は表層部に単体又は酸化
物として濃化したＭｏは、酸化チタン等のセラミックス
系抗菌剤や銀錯体系抗菌剤と同様にイオンとして溶出す
ることなく、Ｃｕの抗菌作用を強化すると共に、空気中
の酸素や水中の溶存酸素を活性酸素に変化させるある種
の触媒として働くものと推察される。その結果、Ｃｕの
抗菌作用が早い段階で発現し、また生成した活性酸素に
よって菌体の表面構造が損傷を受け死滅するものと考え
られる。実際、単体又は酸化物としてのＭｏを０．２原
子％以上に濃化させた表面皮膜又は１．０原子％以上に
濃化させた表層部をステンレス鋼表面に露出させると
き、このような効果が顕著になる。しかも、Ｍｏがイオ
ンとなって溶出し難いことから、抗菌作用が長期にわた
って持続される。

【０００７】Ｍｏは、焼鈍時の拡散によって表層部に単
体又は酸化物として濃化する。なかでも、光輝焼鈍によ
ると、ステンレス鋼板が高温加熱されるためＭｏの拡散
が容易に進行し、表面皮膜にまでＭｏが拡散する。光輝
焼鈍では、最終焼鈍時の酸洗等による脱スケール工程で
Ｍｏ濃化層を損なうことがないため、Ｍｏ濃化層の作用
が顕著になる。また、Ｍｏ濃化層の露出により、抗菌持
続性も良好になる。単体又は酸化物としてＭｏが濃化し
た表面皮膜又は表層部をステンレス鋼表面に露出させる
と、同じＭｏ含有量であっても、Ｍｏ濃化層が表面に露
出していないステンレス鋼板に比較して抗菌性が格段に
高められたものとなる。他方、通常の焼鈍酸洗工程で
は、焼鈍によって表層中にＭｏ濃化層が生成しても、酸
洗工程でＭｏ濃化層がスケールと共に除去されるため、
酸洗後のステンレス鋼板の表面にはＭｏ濃化層のない表
面皮膜が生成し、抗菌作用のないステンレス鋼板にな
る。そこで、表面皮膜中のＭｏ濃化層の有無に拘らず、
単体又は酸化物としてのＭｏを表層部に露出させるため
には、最終焼鈍されたステンレス鋼板を研磨することに
より、Ｍｏが濃化した表層部を露出する方法が採用され
る。

【０００８】

【実施の形態】本発明で対象とされるステンレス鋼は、
Ｃｕ：０．４〜５．０重量％及びＭｏ：０．２〜１０重
量％を含む限り、ＳＵＳ４３０，ＳＵＳ４３０ＬＸ，Ｓ
ＵＳ４３４等のフェライト系ステンレス鋼，ＳＵＳ３０
４，ＳＵＳ３０４ＪＩ，ＳＵＳ３１６等のオーステナイ
ト系ステンレス鋼，ＳＵＳ４１０，ＳＵＳ４２０等のマ
ルテンサイト系ステンレス鋼，ＳＵＳ３２９ＪＩ等の二
相系ステンレス鋼等がある。Ｃｕは、抗菌性付与のため
に重要な合金成分である。抗菌性に有効なＣｕリッチ相
を０．２体積％以上の割合でマトリックスに分散析出さ
せるためには、０．４重量％以上のＣｕ含有量が必要で
ある。しかし、５．０重量％を超える過剰量のＣｕを添
加すると、製造性や耐食性が低下する。Ｃｕリッチ相
は、析出物の大きさに格別の制約を受けるものではない
が、製品表面に均等に抗菌性を付与するためには、マト
リックス全体に均一分散していることが好ましい。

【０００９】Ｍｏは、抗菌性に有効な合金成分であると
共に、Ｃｕの抗菌作用を強化する作用を呈する。また、
耐食性，強度の改善にも有効な合金成分である。このよ
うな効果は、０．２重量％以上で発現し、Ｍｏ含有量の
増加に応じて顕著になる。しかし、１０重量％を超える
多量のＭｏが含まれると、製造性や加工性が低下する。
Ｍｏ以外の合金成分に関しては、ステンレス鋼に通常含
まれるＣｒ，Ｎｉ，Ｃ，Ｓｉ，Ｍｎ等がある。これら合
金成分の含有量は鋼種によって異なるが、具体的にはＣ
ｒ：１２．０〜２５．０重量％，Ｎｉ：０．０５〜１
５．０重量％，Ｃ：０．００５〜０．５０重量％，Ｓ
ｉ：０．１〜３．０重量％，Ｍｎ：０．１〜４．０重量
％の範囲で調整される。また、性質改善元素としてＴ
ｉ，Ｎｂ，Ｖ，Ｚｒをそれぞれ０．０１〜１．０重量
％，熱間加工性の改善に有効なＢ，Ｃａ，希土類金属を
それぞれ０．００５〜０．０２重量％含ませることもで
きる。

【００１０】Ｃｕリッチ相は、ステンレス鋼板を５００
〜１０００℃の温度域に加熱することにより析出する。
加熱温度が低くなると、マトリックスに固溶するＣｕ量
が少なくなり、Ｃｕリッチ相の析出量が多くなる。しか
し、低過ぎる加熱温度では拡散速度が遅く、必要量のＣ
ｕリッチ相を析出させるために長時間がかかる。Ｃｕリ
ッチ相の析出と加熱温度との関係を種々調査・研究した
結果、工業的に有効な加熱温度域が５００〜１０００℃
にあることが判った。Ｃｕリッチ相の析出処理に伴っ
て、表面皮膜又は表層部にＭｏが拡散する。Ｍｏは、焼
鈍時に表面のスケール層直下に濃化する傾向がある。そ
のため、ステンレス鋼板に光輝焼鈍又は通常の焼鈍酸洗
を施した後、研磨等で表面皮膜を除去してＭｏ濃化層を
露出させるとき、Ｍｏに起因する抗菌性，抗菌持続性が
発現される。すなわち、通常の焼鈍では、脱スケールの
ための酸洗が後工程に入り、Ｍｏが濃化した表面皮膜が
除去されるが、この場合には酸洗で生じた表面皮膜を研
磨等で除去してＭｏ濃化表面層を露出させることにより
抗菌性が回復する。Ｍｏ濃化表面層を露出させる研磨
は、光輝焼鈍されたステンレス鋼板にも適用できる。

【００１１】

【実施例】表１に示した組成を持つ各種ステンレス鋼を
３０ｋｇ真空溶解炉で溶製し、熱延した。得られた熱延
板を焼鈍し、冷延，光輝焼鈍又は大気雰囲気中で焼鈍酸
洗し、最終的に板厚０．８〜１．５ｍｍのステンレス冷
延鋼板を製造した。Ａグループの本発明例では、この製
造過程における何れかの段階でステンレス鋼を８００℃
で２４時間加熱するＣｕリッチ相析出処理を施した。他
方、Ｂグループの比較例では、Ｃｕリッチ相析出処理を
施すことなく冷延焼鈍板を製造した。なお、焼鈍酸洗で
は、通常の短時間焼鈍の後に、混酸を用いて焼鈍板を酸
洗した。

【００１２】

【００１３】得られた各冷延焼鈍板から試験片を切り出
し、透過型電子顕微鏡を用いた観察でＣｕリッチ相の析
出量を定量した。また、Ｘ線電子分光分析装置を用い、
脱脂後の試験片表面にＭｇＫα線を照射し、各ピークの
積分強度から相対感度指数を用いて表面皮膜のＭｏ濃度
を算出した。また、各ステンレス鋼板から切り出された
試験片を抗菌性試験に供した。抗菌性試験では、Ｓｔａ
ｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓａｕｒｅｕｓＩＦＯ１２７
３２（黄色ブドウ球菌）を普通寒天培地で３７±１℃，
１６〜２４時間前培養した試験菌を普通寒天培地に再度
接種し、３７±１℃，１６〜２４時間培養した菌体を用
意した。純水で５００倍に希釈しｐＨ７．０±０．２に
調整した普通ブイヨン培地に菌体を均一に分散させ、１
ｍｌ当りの菌数が２．０×１０⁵ 〜１．０×１０⁶ とな
るように菌液を調製した。菌液を試験片の表面２５ｃｍ
² 当り０．５ｍｌに滴下し、その上にポリエチレンフィ
ルムをかぶせて密着させた。この状態で試験片を、３５
±１℃，相対湿度９０％以上の条件下で６時間又は２４
時間保存した。

【００１４】保存後に、ＳＣＤＬＰ（Ｓｏｙｂｅａｎ
ＣａｓｅｉｎＤｉｇｅｓｔＢｒｏｔｈｗｉｔｈ
ＬｅｃｉｔｈｉｎａｎｄＰｏｌｙｓｏｒｂａｔｅ
８０，日本製薬株式会社製）培地で試験片から菌類を洗
い出し、洗出し液の生菌数を標準寒天培地を用いた混釈
平板培養法（３５℃，２日間培養）でカウントした。カ
ウントした生菌数を試験片１個当りに換算した。この試
験方法によるとき、初期の生菌数よりも６時間又は２４
時間経過後の生菌数が減少しているほど、抗菌性が強い
ことが判る。なお、試験に異常がないことを確認するた
め、参照としてプラスチック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。抗菌性は、試験後に
生菌数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△，死滅量が６０％未満のも
のを×として評価した。

【００１５】抗菌性の調査結果を、Ｃｕリッチ相の析出
量及び表面皮膜のＭｏ濃度と併せて表２に示す。表２か
ら明らかなように、光輝焼鈍ままのステンレス鋼板Ｂ１
では抗菌作用が低いのに対し、同じ光輝焼鈍まま材であ
ってもＣｕリッチ相を析出させ且つ表面のＭｏ濃度を高
めたステンレス鋼板Ａ１，Ａ２では優れた抗菌性を示す
ことが確認された。ステンレス鋼板Ｂ２は、Ｃｕ添加に
よって２４時間後の抗菌性に改善がみられるものの、６
時間経過した時点では抗菌性に有意差はみられなかっ
た。焼鈍酸洗したステンレス鋼板では、表層部のＭｏ濃
度を高めた鋼種Ａ４，Ａ５で抗菌性が確認されたが、酸
洗後の表層部にＭｏが濃化していない鋼種Ｂ３〜Ｂ６で
は抗菌性が認められなかった。この場合も、Ｃｕリッチ
相の析出処理をしていない鋼種Ｂ５にみられるように、
単に表層Ｍｏ濃度を高めただけでは速効性のある抗菌性
が得られないことが判る。

【００１６】

【００１７】実施例２：表３に示す組成をもつステンレ
ス鋼板を実施例１と同様な条件下で製造し、バフ研磨し
た。なお、Ａグループの本発明例では７５０℃×１８時
間のＣｕリッチ相析出処理を施し、Ｂグループの比較例
ではＣｕリッチ相析出処理を施すことなく冷延板を製造
した。

【００１８】

【００１９】研磨仕上げされた各ステンレス鋼板から試
験片を切り出し、実施例１と同様にＣｕリッチ相，表層
Ｍｏ濃度及び抗菌性を調査した。表４の調査結果にみら
れるように、表層のＭｏ濃度を高め且つＣｕリッチ相を
析出させた鋼種Ａ６〜８では、良好な抗菌性が得られ
た。これに対し、Ｍｏが濃化した表層部を露出させる研
磨処理だけでは、鋼種Ｂ７にみられるように抗菌性が認
められなかった。

【００２０】

【００２１】実施例３：十分な抗菌性をもつことが判っ
たステンレス鋼板Ａ１，Ａ３，Ａ５，Ａ６の試験片を上
水に３日又は１０日浸漬した後、同様にフィルム密着さ
せて２４時間保存する抗菌性試験を行った。本発明に従
ったステンレス鋼板では、上水に３日又は１０日浸漬し
た後でも当初の良好な抗菌性が持続されていた。以上の
結果から、Ｃｕ及びＭｏを含むステンレス鋼板において
Ｃｕリッチ相を析出させると共に、表面皮膜又は表層部
にＭｏ濃化させることにより、初めて速効性，持続性に
優れた抗菌性がステンレス鋼板に付与できることが確認
された。

【００２２】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明のステン
レス鋼板は、素材のＣｕ及びＭｏ含有量を規制すると共
に、マトリックスに分散析出するＣｕリッチ相の析出量
及び表面皮膜又は表層部に単体又は酸化物として含まれ
るＭｏ濃度を規制することにより、速効性及び持続性の
ある抗菌性が付与されている。このステンレス鋼板は、
その優れた抗菌性を活用し、厨房機器，病院で使用され
る各種機材，バスや電車等の輸送機関の手摺り等として
使用される。また、Ｍｏ添加によって耐食性が改善され
ていることと相俟つて、パイプ等の水回り機材としても
メンテナンスフリーの好適な材料となる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基材がＣｕ：０．４〜５．０重量％及び
Ｍｏ：０．２〜１０重量％を含み、Ｃｕを主体とする第
２相が０．２体積％以上の割合でマトリックスに分散し
ているステンレス鋼であり、Ｍｏが単体又は酸化物とし
て０．２原子％以上に濃化した表面皮膜又は１．０原子
％以上に濃化した表層部が形成されており、Ｍｏが濃化
した前記表面皮膜又は前記表層部が露出している抗菌性
に優れたステンレス鋼板。
【請求項２】Ｃｕ：０．４〜５．０重量％及びＭｏ：
０．２〜１０重量％を含むステンレス冷延鋼板を５００
〜１０００℃で焼鈍し、Ｍｏを単体又は酸化物として表
面皮膜中に０．２原子％以上又は表層部に１．０原子％
以上の割合で濃化させ、且つＣｕを主体とする第２相が
０．２体積％以上の割合でマトリックスに分散析出させ
ることを特徴とする抗菌性に優れたステンレス鋼板の製
造方法。
【請求項３】焼鈍後のステンレス鋼板を研磨し、Ｍｏ
を単体又は酸化物として１．０原子％以上の割合で濃化
させた表層部を露出させる請求項２記載の製造方法。