TWI750438B

TWI750438B - 抗菌不銹鋼

Info

Publication number: TWI750438B
Application number: TW107146871A
Authority: TW
Inventors: 鄭明正; 張忠量; 楊璧瑋; 黃彥程; 邱懷毅; 謝爵安; 蓋台忠
Original assignee: 唐榮鐵工廠股份有限公司
Priority date: 2018-12-25
Filing date: 2018-12-25
Publication date: 2021-12-21
Also published as: TW202024358A

Abstract

本發明係關於一種抗菌不銹鋼，主要係將針對沃斯田鐵系之304L及316L不銹鋼添加抗菌金屬元素「銅」於不銹鋼成分中，並限縮沃斯田鐵系不銹鋼中相關關鍵元素成分範圍如Cu、Ni、Mo...等，透過熔煉實驗、熱軋實驗、冷軋實驗及JIS Z2801抗菌性檢測，取得最佳化成分設計後的「抗菌性能」，使本發明之合金型抗菌不銹鋼在符合經濟效益生產的狀況下獲得良好的抗菌性能及機械性質，並經耐蝕性檢測後可明顯發現較低鎳型抗菌鋼種更具耐蝕性能。

Description

抗菌不銹鋼

本發明係關於一種不銹鋼，尤指一種抗菌不銹鋼。

由於不銹鋼具有較佳之耐蝕性以及良好的加工性與機械性，又具美觀、抗菌、耐高溫等特性，又有可充分回收利用等諸多優點，因此在家庭用器皿與工業用管線、儲槽等用量甚多。

不銹鋼是由鐵、鉻、碳及眾多不同元素所組成的合金，除了主成分之鐵外，其中含鉻主要係要形成氧化鉻保護膜，而達成防銹的功能(一般至少要鉻的含量達11%)，此外，依據所需要製造與使用之特性亦可添加其他不同含量之合金成分，依據不銹鋼之組織包括有所謂麻田散鐵系、肥粒鐵系、雙相不銹鋼、沃斯田鐵系、析出硬化型不鈍鋼等，其中以沃斯田鐵系的種類最多且用途最廣。

由於現代生活品質提升，許多產品之「抗菌」效果備受重視，尤其反應在清潔度、舒適性之產品，例如飲食器具、衛生沐浴器具。然而必須瞭解，所稱之「抗菌」，通常並非消滅細菌，而是儘量抑制細菌的滋生，以求趨近於無菌(重點是趨近但並非保證無菌)。而前述提到不銹鋼受到普遍應用，因此在不銹鋼搭配抗菌下，當可以更為推廣以及相為輔成，並提高不銹鋼之價值。

有關抗菌金屬的研究是從1997年開始，主要是既有之金屬中摻入較能夠抗菌之銅、銀、鋅、鎳、鋁、鉻等。由前述之研究中可以發現在不銹鋼添加金屬銅或金屬銀進行合金化，然後通過熱處理即可獲得合金型抗菌不銹鋼，已經為業界所用。然而在習知之材料成分中，各自都有其組配，尤其在銅含量上，考量成本以及材料性質之需求，通常Cu含量一般在2%以下。因此在「抗菌」上之效果，未盡理想。

先前合金型抗菌不銹鋼專利，日本發明特開平10-140295請求項目3~4裡提到含銅型的沃斯田鐵系抗菌不銹鋼為材料中含有1%~5%的Cu和0.1%~5%的Ni，且滿足Cu(%)

Ni(%)

0.1×Cu(%)的條件。

臺灣專利公告第I227277號，則是一種兼具耐蝕性及抗菌性之低鎳沃斯田鐵系不銹鋼，包含0.03wt%至0.12wt%之間的碳、0.2wt%至1.0wt%之間的矽、7.5wt%至10.5wt%之間的錳、14.0wt%至16.0wt%之間的鉻、1.0wt%至5.0wt%之間的鎳、0.04wt%至0.25wt%之間的氮、2.0wt%至5.0wt%之間的銅。

各種先前技術雖然成分之配比有其經濟上、材料特性之考量，難謂軒輊，但是本發明仍然試圖尋求一種取得最佳化成分設計後的「抗菌性能」，使本發明之合金型抗菌不銹鋼在符合經濟效益生產的狀況下獲得良好的抗菌性能及機械性質，並經耐蝕性檢測後可明顯發現較低鎳型抗菌鋼種更具耐蝕性能。

有鑑於先前技術之問題，本案發明人認為應有一種抗菌不銹鋼，至少包括主成分合金成分及微量元素，其重量百分比控制如下：C

0.03，Si

0.75，Mn

2.0，P

0.045，S

0.015，8.0

Ni

14，16

Cr

19.5，0

Mo

3.0，2.5

Cu

4.0。

本發明係將針對沃斯田鐵系之304L及316L不銹鋼添加抗菌金屬元素「銅」於不銹鋼成分中，並限縮沃斯田鐵系不銹鋼中相關關鍵元素成分範圍如Cu、Ni、Mo...等，透過熔煉實驗、熱軋實驗、冷軋實驗及JIS Z2801抗菌性檢測而取得本發明。

惟排除：Mn=0.72與1.83；P=0.022與0.025；S=0.004；Ni=9.3與8.1；Cr=17.3與17.2；Mo=0.055與0.036；藉由本發明的最佳化成分組成，可以在最經濟的成分添加範圍內，獲得有效的抗菌性能，並經相關機械性質及耐蝕性檢測，本發明之抗菌不銹鋼仍保有沃斯田鐵系不銹鋼原有的耐腐蝕性及機械性能，且經比較本發明之抗菌不銹鋼較低鎳型抗菌鋼種更具耐蝕性能。

第一圖係本發明製作流程示意圖

第二圖係本發明304抗菌不銹鋼與低鎳型抗菌不銹鋼於1M硫酸之極化曲線比較示意圖

第三圖係本發明304抗菌不銹鋼與低鎳型抗菌不銹鋼於1M鹽酸之極化曲線比較示意圖

第四圖係本發明304抗菌不銹鋼與低鎳型抗菌不銹鋼於5M鹽酸之腐蝕速率曲線比較示意圖

以下藉由圖式之配合，說明本發明之構造、特點以及實施例，俾使貴審查委員對本發明有更進一步之理解。

本發明係關於一種抗菌不銹鋼，主要目的是提供一種最佳化之「銅」元素的組成範圍添加於沃斯田鐵系不銹鋼中以獲得良好的抗菌性能，至少包括主成分合金成分(鐵)及微量元素，其重量百分比控制如下：其重量百分比(wt%)各如下：C

0.03，Si

0.75，Mn

2.0，P

0.045，S

0.015，8.0

Ni

14，16

Cr

19.5，0

Mo

3.0，2.5

Cu

4.0。

藉由本發明的最佳化成分組成，可以在最經濟的成分添加範圍內，獲得有效的抗菌性能，並經相關機械性質及耐蝕性檢測，本發明之抗菌不銹鋼仍保有沃斯田鐵系不銹鋼原有的耐腐蝕性及機械性能，且經比較本發明之抗菌不銹鋼較低鎳型抗菌鋼種更具耐蝕性能。

為證明本發明非顯能輕易完成，顯示以下流程與檢測方法：請參閱第一圖所示，先將本發明的合金元素比例及不同銅含量(Cu：0.2%~4.0%)進行熔煉，完成後再經熱軋製程處理、冷軋製程處理、析出熱處理及JIS Z2801抗菌性檢測，模擬不銹鋼鋼捲之製程，而後找出不同的銅含量下對抗菌性能之影響。

經實驗結果發現：

請參閱第二圖與第三圖所示，進一步針對抗腐蝕性檢測顯示極化曲線測試所得本發明304抗菌不銹鋼與低鎳型抗菌不銹鋼於1M硫酸之極化曲線顯示結果。

請參閱第四圖所示，進一步針對失重測試計算腐蝕速率所得到之測試結果。即本發明304抗菌不銹鋼與低鎳型抗菌不銹鋼於5M鹽酸之腐蝕速率曲線顯示結果。

可以證明銅含量在0.2~0.7%間並不具抗菌性(R值預計皆<2)，銅含量在2.5%時的抗菌結果(R值預計1.5~4.0之間)，可預期抗菌性能在是隨著銅含量增加而增加，預計銅含量2.5%起抗菌率已可接近95%以上。且經實驗結果銅含量在2.5~4.0%間已具有優異的抗菌性能(R值皆大於4.0)。

同時藉由上述測試結果可以了解，以沃斯田鐵系之304L或316L不銹鋼為基底，添加「銅」做為抗菌合金型元素，在本發明之成分範圍內添加為最具效益之合金配比。

而經由極化曲線測試本發明304抗菌不銹鋼無論於1M硫酸或是1M鹽酸中其腐蝕電位均較低鎳型抗菌不銹鋼高，再經失重試驗於5M鹽酸中浸泡48小時經重量損失測量並計算腐蝕速率後，可發現本發明304抗菌不銹鋼之腐蝕速率均較低鎳型抗菌不銹鋼低，由上述兩項測試可明顯了解本發明304抗菌不銹鋼具有良好之耐蝕性能，且優於低鎳型抗菌不銹鋼。

綜上所述，本發明確實符合產業利用性，且未於申請前見於刊物或公開使用，亦未為公眾所知悉，且具有非顯而易知性，符合可專利之要件，爰依法提出專利申請。惟上述所陳，為本發明產業上一較佳實施例，舉凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化，皆屬本案訴求標的之範疇。

Claims

一種抗菌不銹鋼，至少包括主成分合金成分及微量元素，其重量百分比控制如下：C
0.03，Si
0.75，Mn
2.0，P
0.045，S
0.015，8.0
Ni
14，16
Cr
19.5，0
Mo
3.0，2.5
Cu
4.0，惟排除：Mn=0.72與1.83；P=0.022與0.025；S=0.004；Ni=9.3與8.1；Cr=17.3與17.2；Mo=0.055與0.036；並進行熔煉，完成後再經熱軋製程處理、冷軋製程處理所得該抗菌不銹鋼。