KR100290794B1 - 항균성스테인레스강제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내식성과 성형성이 우수한 304 또는 430 스테인레스강에 구리와 몰리브덴늄을 첨가하고, 표면의 부동태 필름을 제거하기 위하여 구리와 몰리브덴이 첨가된 스테인레스강을 감홍전극대비 -0.8 V의 탈기된 황산용액에 10분간 침적하며, 활성용해가 진행되는 감홍전극대비 -0.4 V의 황산용액에 스테인레스강을 약 2분간 침적시켜 석출된 구리를 표면에 농축시킴으로서 항균성을 스테인레스강을 제조할수 있으며, 이때 구리 및 몰리브덴의 조성비는 각각 0.5 내지 2 중량% 및 0.5 내지 1 중량%로 한정하였다.

Description

항균성 스테인레스강 제조방법

본 발명은 스테인레스강 제조방법에 관한 것으로서, 구리의 특성을 이용하여 항균성을 갖는 스테인레스강 제조방법에 관한 것이다.

식기, 수저 및 포크 등과 같은 주방용품은 내식성이 강한 스테인레스로 주로 제조되며, 용도에 따라서 항균 또는 멸균기능이 요구된다. 구리(Cu)는 수용액과 반응하여 구리 이온으로 용해되는 과정에서 독성을 가지게 되어 세균의 번식 억제 및 살균효과를 얻게 된다. 이러한 특성을 갖는 구리를 적당한 형태로 가공하여 여성용 피임기구 등과 같은 위생기구를 생산하기도 한다

본 발명은 상술한 바와 같이 스테인레스강에 적정 량의 구리와 몰리브덴을 합금하여 적절한 전기 화학적 방법에 의해 표면에 구리를 농축시켜 항균성을 갖는 스테인레스 강 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

스테인레스강을 황산용액에 침적하여 전위를 상승시키면 초기에는 스테인레스강에 합금화되어 있는 크롬(Cr), 철(Fe), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 니켈(Ni) 등과 같은 용해현상이 일어난다. 용해가 진행되면서 전기 화학적으로 적은 양의 구리는 크롬과 철 이온에 의하여 다시 금속으로 환원되어 스테인레스 표면에 석출된다. 이때 몰리브덴은 철 이온의 용해를 촉진시킴으로서 구리 이온의 석출을 촉진시켜주는 역할을 수행하게 된다. 그러나 전위가 임계전위 (감홍전극대비 0 V), 즉 석출된 구리 금속이 다시 구리 이온으로 용해되는 전위를 넘게되면 다시 구리 이온으로 용해되므로 임계전위 이하로 전위를 유지하면서 표면에 구리를 석출시킨다. 표면에 농축된 구리는 대기의 수분에 의하여 서서히 용해되면서 항균성을 갖게 된다.

이하, 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 감홍전극대비 -0.8 V의 0.1 M의 황산용액에 약 10분간 침적시킨 상태의 비교강 1, 2 및 3의 농축 구리의 양을 포텐시오스타트/갈바노스타트를 이용하여 측정한 결과를 나타낸 그래프도.

도 2와 도 3은 강 제조공정후 본 발명 강과 비교강 2 표면에 농축된 구리의 양을 나타내는 그래프도.

항균성을 갖는 스테인레스강을 제조하기 위해서는 먼저 내식성과 성형성이 우수한 304 스테인레스강에 구리와 몰리브덴늄을 첨가하게 되며, 구리와 몰리브덴이 첨가된 스테인레스강을 탈기된 0.1M의 황산용액에 침적하여 스테인레스강 표면에 구리를 농축시키게 된다. 구리를 농축시키는 과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 스테인레스강 표면에 형성된 부동태 필름을 제거하기 위하여 환원분위기 전위, 즉 감홍전극대비 약 -0.8 V의 황산용액에 스테인레스강을 약 1 내지 10분간 침적시킨다. 이후, 활성용해가 일어나는 감홍전극대비 -0.35 내지 -0.25 V의 황산용액에 스테인레스강을 약 1 내지 10분간 침적시킴으로서 스테인레스강 표면에 구리가 농축되어진다.

이상과 같이 처리된 본 발명강의 조성에 대하여 상세히 설명한다.

1. 구리 (Cu)

일반 304 또는 430 스테인레스강에 0.5 내지 2 중량%의 구리를 첨가한다. 구리의 함량이 0.5 중량% 이하일 경우에는 스테인레스강 표면에 농축되는 구리의 양이 부족하여 충분한 항균효과를 기대할 수 없으며, 이와 반대로 구리의 함량이 2 중량 %를 초과할 경우에는 스테인레스 강 표면에 부동태가 용이하게 형성됨으로서 그 표면에 구리를 농축되지 않는다.

2. 몰리브덴 (Mo)

일반 304, 430 스테인레스 강에 0.5 내지 1 중량%의 몰리브덴을 첨가한다. 몰리브덴의 0.5 중량% 이하일 경우에는 구리의 석출을 가속화시킬 수 없으며, 이와 반대로 몰리브덴의 함량이 1 중량%를 초과할 경우 구리의 석출이 가속화되지만은 가격이 상승되어 제조원가가 높아지게 되는 단점이 있다.

이하, 본 발명에 따른 스테인레스강과 일반 스테인레스강을 구체적으로 비교하여 보면 다음과 같다.

[표]에 표시된 바와 같은 조성을 갖는 본 발명 강 및 일반적인 스테인레스강인 비교강 1, 비교강 2 및 비교강 3으로 이루어진 50Kg의 잉고트(ingot)를 용해, 주조하였다.

시험편	C	Si	Mn	P	S	Cr	Ni	B	Ti	Mo	Cu	N	Fe
비교강 1	0.04	0.73	1.23	0.01	0.002	18.3	8.76	0.002	0.016	-	0.19	0.04
비교강 2	0.04	0.60	1.21	0.01	0.002	18.3	8.94	0.002	0.016	-	0.47	0.04
비교강 3	0.04	0.63	1.22	0.01	0.002	18.3	8.69	0.002	0.015	-	0.83	0.04
발명강	0.04	0.66	1.23	0.01	0.002	18.4	8.69	0.002	0.015	0.62	0.47	0.04

상술한 조성비를 갖는 각 잉고트의 두께를 열간 압연으로 3mm로 만든 다음 1100℃의 온도하에서 3분 정도 염처리하여 탄화층을 완전히 고용하여 재결정화 시키며, 이후 감홍전극대비 -0.8 V의 0.1 M 황산용액에 각 스테인레스강을 약 1 내지 10분간 침적시킨다. 다음으로 감홍전극대비 -0.35 내지 -0.25 V의 황산용액에 각 스테인레스강을 2분간 재차 침적시킨다.

도 1은 감홍전극대비 -0.8 V의 0.1 M의 황산용액에 약 10분간 침적시킨 상태의 비교강 1, 2 및 3의 농축 구리의 양을 포텐시오스타트/갈바노스타트(potentiostat/galvanostat)를 이용하여 측정한 결과를 나타낸 그래프도로서, 감홍전극대비 0 V에서 농축된 구리의 재용해가 일어나는 것을 알 수 있다. 또한 농축된 구리의 양은 구리의 함량이 많을수록 증가하는 것을 알 수 있다.

도 2와 도 3은 본 발명강과 비교강 2를 감홍전극대비 -0.8 V의 0.1M 황산용액에 10분간 침적시킨 후 감홍전극대비 -0.3 V의 황산용액에 2분간 재차 침적시킨 상태에서 X-레이 포토 일렉트론 스펙트로스코피(X-ray photo electron spectroscopy)를 이용하여 구리가 강 표면으로부터 어느 정도의 깊이로 농축되어 있는지를 나타낸 각각의 그래프도로서, 구리만을 첨가한 비교강 2 (도 3)에 비하여 구리에 몰리브덴을 첨가한 본 발명강 (도 2)에서 깊이방향으로 구리가 더욱 크게 농축되어 있는 것을 알 수 있다.

따라서, 본 발명은 몰리브덴을 첨가함으로서 적은 양의 구리를 첨가하고도 스테인레스 표면에 다량의 구리를 석출할 수 있다는 장점이 있다. 또한 몰리브덴의 첨가는 염화물 환경에서 취약한 내식성을 갖는 구리의 함량을 줄일 수 있으며, 염화물 환경에서 우수한 내식성을 갖기 때문에 우수한 내식성 및 항균성을 갖는 스테인레스강을 제조할 수 있다.

Claims (2)

1. 내식성과 성형성이 우수한 304 또는 430 스테인레스강에 구리와 몰리브덴늄을 첨가하고, 표면의 부동태 필름을 제거하기 위하여 구리와 몰리브덴이 첨가된 상기 스테인레스강을 감홍전극대비 -0.8 V의 탈기된 황산용액에 10분간 침적하고, 감흥전극대비 -0.35V 내지 -0.25V 사이의 전위에 유지하여 상기 스테인레스강 표면에 구리의 농축층을 확보하는 것을 특징으로 하는 항균성 스테인레스강 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 구리의 조성비는 0.5중량% 내지 2 중량%이고 상기 몰리브덴의 조성비는 0.5 중량% 내지 1 중량% 인 것을 특징으로 하는 항균성 스테인레스강 제조방법.