JPH11256284A - 抗菌性に優れたフェライト系ステンレス鋼 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 Ａｇ及びＣｕの複合添加により、Ｃｕ含有量
を下げて熱間加工性を確保し、且つ優れた抗菌性をフェ
ライト系ステンレス鋼に付与する。 【構成】 このフェライト系ステンレス鋼は、Ｃ：０．
１％以下，Ｓｉ：２％以下，Ｍｎ：２％以下，Ｃｒ：１
０〜３０％，Ｃｕ：０．５〜３．０％，Ａｇ：０．１０
〜１．０％を含み、残部が実質的にＦｅの組成をもつ。
更に、Ｎｂ及び／又はＴｉ：０．００２〜１％，Ｍｏ：
３％以下，Ａｌ：１％以下，Ｚｒ：１％以下，Ｖ：１％
以下，Ｂ：０．０５％以下，希土類金属：０．０５％以
下の１種又は２種以上を含むことができる。 【効果】 Ａｇ−Ｃｕ相がマトリックスに均一分散し、
優れた抗菌性が長期間にわたって維持される。

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フェライト系ステ
ンレス鋼に関する。

【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ＳＵＳ３０４に代表されるフェライト系ステンレス鋼
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、バスや電車等の
多数の人が利用する公共機関においても衛生面の向上が
求められている。そのような背景から、メンテナンスフ
リーの持続的な抗菌性をもつ材料が望まれている。この
種の要求に応えるため、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６−１０
１９１号公報等），ステンレス鋼自体に抗菌性を持たせ
るもの（特開平９−１７００５３号公報，特開平９−１
９５００９号公報）等が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】抗菌剤を配合した塗料
や樹脂をステンレス鋼の表面に塗布積層すると、ステン
レス鋼特有の質感や表面光沢が失われ、商品価値を下げ
る。しかも、抗菌性皮膜は、加工時や使用中に割れ，欠
損，摩耗等の損傷を受け、湿潤雰囲気に曝されるとき抗
菌性分が溶出し、外観が劣化するばかりでなく、本来の
抗菌性が損なわれる。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、めっき層の溶解，
摩耗，欠損等の起因して外観が低下すると共に、抗菌作
用が低下する場合もある。Ｃｕ添加によってステンレス
鋼自体に抗菌性を付与することも一つの方法である。こ
の方法では、ステンレス鋼の金属光沢や加工性を害する
ことなく、抗菌性を付与することが可能である。Ｃｕに
起因する抗菌効果を更に高めるためには、Ｃｕを析出物
として鋼中に存在させることが有効である。そこで、特
開平９−１９５００９号公報にみられるように、熱間圧
延後に長時間の時効処理を施してＣｕを析出させ、或い
は時効処理時にＣｕが容易に析出するようにＣｕ含有量
を高くすること等を検討し開発しているが、長時間の時
効処理は生産性を低下させ生産コストを上昇させる原因
となり、Ｃｕ含有量を増加することは熱間加工性の悪化
が懸念される。

【０００４】

【課題を解決するための手段】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、Ｃｕ及びＡｇを
複合添加することにより、Ｃｕ析出のために長時間の時
効処理を必要とせず、製造性を損なうことなく優れた抗
菌性をステンレス鋼に付与することを目的とする。本発
明のフェライト系ステンレス鋼は、その目的を達成する
ため、Ｃ：０．１重量％以下，Ｓｉ：２重量％以下，Ｍ
ｎ：２重量％以下，Ｃｒ：１０〜３０重量％，Ｃｕ：
０．５〜３．０重量％，Ａｇ：０．１０〜１．０重量％
を含み、残部が実質的にＦｅの組成をもつことを特徴と
する。このステンレス鋼は、０．００２〜１重量％のＮ
ｂ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：０．０５重量％以下の１種又は２種以上を添加
しても良い。

【０００５】

【作用】Ｃｕに起因する抗菌作用は、析出相からＣｕが
溶出することにより発揮されるが、Ｃｕが徐々に消費さ
れるため経時的に抗菌作用が劣化し易い。また、使用中
に所定の抗菌性を発現させるためには、比較的長い時間
がかかる。本発明者等は、Ｃｕの欠点を補完するため、
Ａｇの複合添加を検討した。Ａｇは、Ｃｕよりも優れた
抗菌作用を呈する成分であり、微量でも大きな殺菌効果
を発揮する。また、溶出を前提としたＣｕと異なり、Ａ
ｇ又はＡｇイオンが存在することによって周囲の雑菌や
細菌を死滅させる作用もある。この抗菌作用は、Ａｇ自
体の抗菌作用に加え、Ａｇ及びＡｇ化合物に光が当るこ
とにより活性酸素や過酸化水素を発生させる光触媒機能
が複合化したものと推察される。しかも、比重の大きな
Ａｇは、Ｆｅ中にほとんど溶解しない成分であり、ステ
ンレス鋼に添加されると熱間圧延後に長時間の時効処理
を必要とすることなく、マトリックスに分散した異相に
なるものと推察される。

【０００６】しかし、ステンレス鋼にＡｇ単独を添加し
ても、Ａｇの歩留りが５０％以下と著しく低く、比重の
大きなＡｇがマトリックスに不均一分散する。そのた
め、Ａｇを高濃度に含む相がマトリックスに均一分散し
たステンレス鋼は容易に得られない。これに対し、Ａｇ
をＣｕと複合添加すると、Ｃｕ含有量の上昇に伴ってＡ
ｇの歩留りが向上し、１．５重量％以上のＣｕ含有量で
はＡｇの歩留りが９０％以上になる。また、長時間の時
効処理を必要とすることなく、固溶限以下のＣｕ含有量
であっても、抗菌性元素であるＡｇがＡｇ−Ｃｕ相とし
てマトリックスに分散して存在することが判った。Ａｇ
−Ｃｕ相は、抗菌元素の析出相自体を大きく成長させて
Ｃｕの過剰な溶出を抑制する結果、Ｃｕの効果が長期間
にわたって持続される原因と推察される。このように、
ＡｇをＣｕと複合添加することにより、Ａｇの歩留りが
良く、熱間圧延後に長時間の時効処理が不要となり、固
溶限以下のＣｕ含有量であってもＡｇ−Ｃｕ相がマトリ
ックスに分散して存在することによってフェライト系ス
テンレス鋼に優れた抗菌性が付与されることを見出し
た。

【０００７】以下、本発明のフェライト系ステンレス鋼
に含まれる合金成分，含有量等を説明する。 Ｃ：０．１重量％以下 フェライト系ステンレス鋼の強度改善に有効な合金成分
であるが、Ｃの過剰添加は製造性や耐食性を劣化させ
る。そこで、本発明においては、Ｃ含有量の上限を０．
１重量％に設定した。 Ｓｉ：２重量％以下 耐食性や強度改善に有効な合金成分であるが、２重量％
を超える過剰添加は製造性を低下させる原因となる。 Ｍｎ：２重量％以下 製造性を改善すると共に、鋼中に含まれる有害なＳをＭ
ｎＳとして固定する合金成分である。しかし、過剰添加
すると耐食性が低下するため、本発明ではＭｎ含有量の
上限を２重量％と規定した。 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
要な合金成分であり、１０重量％以上のＣｒ含有が必要
とされる。しかし、３０重量％を超える多量のＣｒ含有
は、製造性を悪化させる。

【０００８】 Ｃｕ：０．５〜３．０重量％ Ａｇ：０．１０〜１．０重量％ Ａｇ及びＣｕの抗菌効果はＡｇ及びＣｕの含有量が高い
ほど強くなるので、抗菌性の観点からするとＡｇ及びＣ
ｕの含有量が高いほど好ましい。しかし、Ａｇ及びＣｕ
の含有量が高くなると、ステンレス鋼の熱間加工性が悪
化する。そこで、本発明者等は、種々の調査・研究の結
果から、優れた抗菌性を呈し且つ熱間加工性を確保する
上から、Ａｇ含有量及びＣｕ含有量の上限をそれぞれ
３．０重量％及び１．０重量％に設定した。ＣｕはＡｇ
の歩留りを向上させ、ＡｇはＣｕの析出を促進させる。
Ａｇの歩留りは、０．５重量％以上のＣｕ添加で顕著に
なる。他方、０．１０重量％以上のＡｇ含有量で、Ｃｕ
の析出が促進される。また、０．５重量％以上のＣｕ及
び０．１０重量％以上のＡｇによって、Ａｇ−Ｃｕ相の
存在がみられ、抗菌性が顕著に改善される。

【０００９】Ｎｂ，Ｔｉ：０．００２〜１重量％ 必要に応じて添加される合金成分であり、Ａｇ−Ｃｕ共
晶の析出を促進させる析出物として働く。このような作
用は、０．００２重量％以上のＮｂ及び／又はＴｉの添
加によって顕著になる。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成分であり、耐食性及び強
度を改善する作用を呈する。しかし、３重量％を超える
過剰量のＭｏを添加すると、製造性や加工性が低下す
る。 Ａｌ：１重量％以下 必要に応じて添加される合金成分であり、Ｍｏと同様に
耐食性を改善する作用を呈する。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原因とな
る。 Ｚｒ：１重量％以下 必要に応じて添加される合金成分であり、炭窒化物の形
成により鋼材の強度を向上させる。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。

【００１０】Ｖ：１重量％以下 必要に応じて添加される合金成分であり、Ｚｒと同様に
炭窒化物の形成により鋼材の強度を向上させる。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成分であり、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、逆に熱間加工性を低下させる原因とな
る。 希土類金属（ＲＥＭ）：０．０５重量％以下 必要に応じて添加される合金成分であり、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、逆に熱間加工性を低下させる
原因となる。本発明に従ったフェライト系ステンレス鋼
は、その他の任意合金成分としてＮ，Ｙ，Ｃａ，Ｍｇ，
Ｗ等の１種又は２種以上を含むことができる。これらの
合金成分は、目的に応じて適宜の範囲に調整される。

【００１１】

【実施例】実施例１：（Ｃｕ及びＡｇの複合添加に関す
る基礎実験） ＳＵＳ４３０ベースのフェライト系ステンレス鋼溶湯に
Ｃｕ及びＡｇを添加し、Ａｇの添加量と歩留りとの関係
を調査した。表１の調査結果にみられるように、Ａｇを
単独添加した場合には５０％以下の低い歩留りであっ
た。しかし、Ａｇの歩留りは、Ｃｕ含有量が高くなるに
従って上昇し、１．５重量％以上のＣｕ含有量では９０
％以上の高い歩留りを示した。

【００１２】

【００１３】Ｃｕ及び／又はＡｇを含むステンレス鋼の
鋳造組織を観察し、Ｃｕ濃化相の析出の有無を調査し
た。更に、７００℃×２４時間の時効処理を施した後、
同様に析出物の有無を調査した。表２の調査結果にみら
れるように、Ｃｕを単独で含むステンレス鋼で抗菌性元
素Ｃｕを析出させるためには、１．２２重量％以上のＣ
ｕ含有量（試験番号１２）が必要とされ、長時間の時効
処理が必要であった。他方、Ａｇ及びＣｕを複合添加し
たステンレス鋼では、鋳造したままの組織（試験番号１
５〜１９）においても、或いは固溶限に満たないＣｕ含
有量（試験番号１５，１６）であっても、Ａｇ−Ｃｕ相
の存在が観察された。

【００１４】

【００１５】実施例２：（Ａｇ，Ｃｕ複合添加がフェラ
イト系ステンレス鋼に及ぼす影響）表３，４に示した組
成をもつ各種フェライト系ステンレス鋼を３０ｋｇ真空
溶解炉で溶製し、熱延板を製造した。熱延鋼帯の耳割れ
を観察し、耳割れ発生状況から熱間加工性の優劣を判定
し、耳割れなしを◎，１〜２ｍｍ程度の耳割れを○，２
〜５ｍｍ程度の耳割れを△，５ｍｍ以上の耳割れを×と
して４段階評価した。ここでは、評価結果が○以上を熱
間加工性が良好であると判断した。熱延鋼帯を焼鈍，冷
延し、最終的に板厚０．５〜１．０ｍｍの冷延焼鈍板を
製造した。一部の板については、熱延後の焼鈍時に７０
０℃×２４時間の時効処理を施した。

【００１６】得られた各ステンレス鋼板から試験片を切
り出し、抗菌性試験に供した。抗菌性試験では、Ｓｔａ
ｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ａｕｒｅｕｓ ＩＦＯ１２７
３２（黄色ブドウ球菌）を普通寒天培地で３５℃，１６
〜２４時間前培養し、培養液を用意した。培養液を滅菌
リン酸緩衝溶液で２０，０００倍に希釈し、菌液を調製
した。菌液１ｍｌを試験片の表面に滴下し、２５℃で２
４時間保存した。保存後に、ＳＣＤＬＰ（Ｓｏｙｂｅａ
ｎ Ｃａｓｅｉｎ Ｄｉｇｅｓｔ Ｂｒｏｔｈ ｗｉｔ
ｈ Ｌｅｃｉｔｈｉｎ ａｎｄ Ｐｏｌｙｓｏｒｂａｔ
ｅ 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。この試験方法によるとき、初期の生菌数よりも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。そこで、カウントした生菌数から（初期の
生菌数−２４時間後の生菌数）／（初期の生菌数）×１
００と定義される減菌率（％）を算出した。ここでは、
減菌率９９．９９％以上を示すものは、抗菌性がある材
料と判断した。

【００１７】熱間加工性及び抗菌試験の判定結果を、合
金成分，時効条件と併せて表３（本発明例）及び表４
（比較例）に示す。表３にみられるように、Ａｇ含有量
及びＣｕ含有量がそれぞれ本発明で規定した０．１０〜
１．０重量％及び０．５〜３．０重量％の範囲にある試
験番号２０〜２９のフェライト系ステンレス鋼では、熱
間加工性が良好で、時効処理の有無に拘らず優れた抗菌
性を示していた。これに対し、Ａｇ及びＣｕ共に含有量
が低い試験番号３０では、抗菌性に劣っていた。Ｃｕ含
有量の低い試験番号３１，３３でも、十分な抗菌性が得
られなかった。また、Ａｇ含有量が低い試験番号３２，
３４では、時効処理なしでは抗菌作用が低く、時効処理
した場合に初めて抗菌性が付与されることが判った。し
かし、本発明で規定した範囲を超える過剰のＣｕを含有
する試験番号３５では、熱間加工性が低下する傾向にあ
った。熱間加工性の低下は、過剰量のＡｇ及びＣｕを含
む試験番号３６では一層顕著になった。

【００１８】

【００１９】

【００２０】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明は、Ａｇ
をＣｕと複合添加することにより、Ａｇの歩留りを向上
すると共に、熱間加工性確保のためにＣｕ含有量を低く
した範囲においてもＡｇ−Ｃｕ相がマトリックスに分散
して存在することによって優れた抗菌性をフェライト系
ステンレス鋼に付与している。このステンレス鋼は、鋼
材自体が抗菌性をもつことから、無垢材でも優れた抗菌
性を、しかも長期間にわたって持続する。そのため、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。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【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％，
   Ｃｕ：０．５〜３．０重量％，Ａｇ：０．１０〜１．０
   重量％を含み、残部が実質的にＦｅの組成をもつ抗菌性
   に優れたフェライト系ステンレス鋼。
2. 【請求項２】 更に０．００２〜１重量％のＮｂ及び／
   又はＴｉを含む請求項１記載のフェライト系ステンレス
   鋼。
3. 【請求項３】 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：０．０５重量％以下
   の１種又は２種以上を含む請求項１記載のフェライト系
   ステンレス鋼。