JPH11256284A - 抗菌性に優れたフェライト系ステンレス鋼 - Google Patents
抗菌性に優れたフェライト系ステンレス鋼Info
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- JPH11256284A JPH11256284A JP10062419A JP6241998A JPH11256284A JP H11256284 A JPH11256284 A JP H11256284A JP 10062419 A JP10062419 A JP 10062419A JP 6241998 A JP6241998 A JP 6241998A JP H11256284 A JPH11256284 A JP H11256284A
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Abstract
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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)
- 【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。 - 【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。 - 【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。
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