專利名稱：一種奧氏體抗菌不銹鋼的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種奧氏體抗菌不銹鋼，屬金屬材料及加工技術領域。
背景技術：
微生物與人類息息相關，絕大多數微生物對人體是有益的，但極少數對人體有害。隨著人們對環(huán)境微生物的研究和認識水平的不斷提高，在利用微生物的同時，也十分警惕其作為病原菌的危害性。近年來，由細菌感染而引發(fā)的疾病曾多次引起世界范圍內的恐慌，抗菌材料的研發(fā)和應用成為當今科技領域內的重要課題之一?？咕讳P鋼作為一種新型抗菌材料，兼具結構材料和抗菌功能材料的雙重特點，極大地拓寬了抗菌材料的應用領域，可廣泛應用于食品加工、藥品生產、餐具炊具、衛(wèi)浴設備、醫(yī)療器械以及公共場合設施，另外還可以應用于微生物腐蝕破壞嚴重的工程金屬結構，如水電站水壩，輪船等。
日本在抗菌不銹鋼研究方面起步較早，國內在該領域的研究起步相對較晚，但發(fā)展迅速。專利JPA平8-49085、JPA平8-156175和CN1410587A提出表面濺射富銀/富銅的金屬層，或表面涂覆有機/無機抗菌層。這種表面抗菌層容易因為磨損或脫落，而失去抗菌性能，且表面加工工藝復雜。專利JPA平8-104952、JPA平8-104953、JPA平9-170053、JP99800249.6、CN1498981A、CN1504588A和CN1789471A直接將銅或銀加入奧氏體/鐵素體/馬氏體不銹鋼中，這種抗菌不銹鋼抗菌性好，作用持久，反復摩擦后仍具有良好的抗菌性能。但是存在Ag的溶解度很小，以及加銅容易導致不銹鋼的耐腐蝕性下降的問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服上述抗菌不銹鋼耐腐蝕性能下降這一缺點，提供一種具有優(yōu)異的抗菌性能，還具有較好的耐腐蝕性能和機械性能的奧氏體抗菌不銹鋼。
本發(fā)明的目的是通過以下技術手段來實現的。
一種奧氏體抗菌不銹鋼，其特征在于該鋼的化學組成以重量百分比計為C0.05～0.08％，Cr 17.00～19.00％，Ni 8.00～11.00％，Mn 1.00～2.00％，Si 0.50～0.80％，S 0.001～0.03％，P 0.001～0.03％，Ag 0～2.00％，Cu 1.00～4.00％，B 0.0001～0.007％，余量為Fe。
本發(fā)明的抗菌不銹鋼是在304奧氏體不銹鋼的基礎上同時加入銅、銀和微量合金硼制成的。加入了銅和銀，利用銀在銅中溶解度遠大于銀在鐵中的溶解度，解決了只加銀的抗菌不銹鋼，銀很難溶入的問題。另一方面，由于銅離子的抗菌能力不如銀，在保證優(yōu)良抗菌性能情況下，只含銅的抗菌不銹鋼含銅量往往比只加銀的抗菌不銹鋼含銀量多很多，銅以ε-Cu相析出，導致不銹鋼表面鈍化膜不連續(xù)，耐腐蝕性能下降。而同時含銅和銀的抗菌不銹鋼，加入銅的量相對只含銅抗菌不銹鋼少，銅對耐腐蝕性能影響減小。銅離子、銀離子共同殺菌，表現出了良好的抗菌性能。加入微量元素硼，硼作為表面活性元素，在鋼中吸附在奧氏體晶界上這一特點，來阻止ε-Cu相在晶界處偏聚，從而最低限度地減少不銹鋼的耐腐蝕性能下降。
本發(fā)明的奧氏體抗菌不銹鋼可用真空電弧爐或真空感應爐中進行熔煉，將鑄錠于1000℃熱軋，然后進行抗菌熱處理1050℃固溶，500-800℃時效2-10h，最后冷軋、酸洗。
本發(fā)明的奧氏體抗菌不銹鋼具有良好的抗菌性能、耐腐蝕性能和機械性能，能廣泛應用于食品加工、藥品生產、餐具炊具、衛(wèi)浴設備、醫(yī)療器械以及公共場合設施等。


圖1為本發(fā)明的奧氏體抗菌不銹鋼的TEM照片。
具體實施例方式
現將本發(fā)明的具體實施例敘述于后。
實施例1本實施例的奧氏體抗菌不銹鋼，按其化學組成以重量百分比計為C 0.07％，Cr17.53％，Ni 8.87％，Mn 1.38％，Si 0.62％，S 0.01％，P 0.01％，Ag 0.04％，Cu 1.5％，B 0.005％，其余為Fe。配料時在304奧氏體不銹鋼的基礎上按以上成分比例加入Ag，Cu和B，其中B以Ni B中間合金加入，在真空電弧爐中熔煉。將澆注出的鋼錠在1000℃進行熱軋、然后進行抗菌熱處理1050℃固溶，700℃時效10h，最后冷軋、酸洗，得到奧氏體抗菌不銹鋼板，分別進行如下試驗1.微觀組織分析將抗菌處理后的上述同時添加銅和銀的奧氏體不銹鋼制成透射電鏡試樣，分析其微觀組織，在不銹鋼基體中彌散分布著納米級抗菌相，大小在6～15nm之間，其照片見附圖。
2.抗菌實驗將抗菌處理后的抗菌不銹鋼鋼板制成10mm×10mm×1mm的試樣，600粒度的Al2O3砂紙機械拋光，最后丙酮溶液中超聲波清洗后進行抗菌實驗。
實驗菌種為革蘭氏陰性的大腸桿菌，革蘭氏陽性的金黃色葡萄球菌和黃曲霉菌。采用營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基，具體成分如表1。制法除瓊脂外其他成分溶解于蒸餾水中，調pH至7.2～7.4，加入瓊脂，加熱溶解，分裝，121℃滅菌20min后備用。采用0.03mol/L，PBS緩沖液，PH值為7.2，其成分如表2所示。
表1 營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基成分

表2 0.03mol/L PBS緩沖液成分

抗菌實驗具體實驗步驟如下將經乙醇清洗后的樣品在121℃下高溫滅菌20min.。
將接種后的菌種用PBS液稀釋成濃度為104cfu/ml的標準菌液，并將1ml標準菌液放入盛有樣品的5ml三角瓶中。
將盛有菌液及樣品的三角瓶放入37℃的培養(yǎng)箱內振蕩培養(yǎng)24h，也保持濕度使菌液不致揮發(fā)。
用平板法在37℃的培養(yǎng)箱內放置48h后計數細菌個數，并計算殺菌率。
計算殺菌率的公式為

其中，對照不銹鋼生菌數是304不銹鋼進行細菌培養(yǎng)實驗后的活菌數，而抗菌不銹鋼生菌數是指試驗抗菌不銹鋼進行細菌培養(yǎng)實驗后的活菌數。每個菌種和樣品均重復3次，求平均值。
抗菌結果為大腸桿菌抗菌率≥95％
金黃色葡萄球菌≥95％3.耐腐蝕性能將經過抗菌處理的抗菌不銹鋼切成10mm×10mm×1mm的試樣，用600粒度的Al2O3砂紙進行機械拋光。在3.5wt％的NaCl溶液中，空氣氣氛下，電位掃描速率0.332mv/s，得到極化曲線，以其點蝕電壓表征耐腐蝕性。實驗得到其點蝕電壓為130mV。304不銹鋼在此條件下測得的點蝕電壓為225mV，沒有添加硼元素，其他成分相同的抗菌不銹鋼在此條件下測得的點蝕電壓為90mV，硼的加入可以提高抗菌不銹鋼的耐腐蝕性能。
4.機械性能將經過抗菌處理的抗菌不銹鋼切成拉伸試樣(拉伸標距12mm，厚1mm)。用600粒度的Al2O3砂紙進行機械拋光。用MTS-810電伺服疲勞試驗機室溫，空氣中進行拉伸實驗，拉伸速率為2×10-3s-1，得到應力-應變曲線。得到如下力學性能σb560Mpa，δ78％實施例2本實施例的奧氏體抗菌不銹鋼，按其化學組成以重量百分比計為C 0.07％，Cr17.18％，Ni 8.69％，Mn 1.35％，Si 0.61％，S 0.01％，P 0.01％，Cu 3.5％，B 0.005％，其余為Fe。本實施例的奧氏體抗菌不銹鋼的制備方法和性能試驗與實施例1相同，得到如下試驗結果抗菌性能大腸桿菌抗菌率≥91％金黃色葡萄球菌≥91％耐腐蝕性能點蝕電壓為155mV機械性能σb690Mpa，δ63％
權利要求
1.一種奧氏體抗菌不銹鋼，其特征在于該鋼的化學組成以重量百分比計為C 0.05～0.08％，Cr 17.00～19.00％，Ni 8.00～11.00％，Mn 1.00～2.00％，Si 0.50～0.80％，S 0.001～0.03％，P 0.001～0.03％，Ag 0～2.00％，Cu 1.00～4.00％，B 0.0001～0.007％，余量為Fe。
2.按權利要求1所述的奧氏體抗菌不銹鋼，其特征是該鋼的化學組成中Ag 0.04～1.50％，Cu 1.50～3.00％，B 0.001～0.005％。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種奧氏體抗菌不銹鋼，該抗菌不銹鋼的化學組成以重量百分比計為C 0.05～0.08％，Cr 17.00～19.00％，Ni 8.00～11.00％，Mn 1.00～2.00％，Si 0.50～0.80％，S 0.001～0.03％，P 0.001～0.03％，Ag 0～2.00％，Cu 1.00～4.00％，B 0.0001～0.007％，余量為Fe。本發(fā)明的抗菌不銹鋼同時加入銅、銀和微量元素硼，使其表現出了優(yōu)良的抗菌能力，且耐腐蝕性能和機械性能好，可用于食品加工、藥品生產、餐具炊具、衛(wèi)浴設備、醫(yī)療器械以及公共場合設施等。
文檔編號C22C38/58GK101029375SQ20071003873
公開日2007年9月5日 申請日期2007年3月29日 優(yōu)先權日2007年3月29日
發(fā)明者程曉英, 馮曉鈺, 洪波 申請人:上海大學