專利名稱：表面含銅抗菌不銹鋼及其制造工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及不銹鋼和用不銹鋼制造的各類器皿，特別是表面具有抗菌性的不銹鋼及其制造工藝，它適用于需要保持低菌落或無菌落的環境，主要針對病原性細菌(如黃色葡萄球菌和大腸桿菌)進行殺滅。
中國專利申請“改進抗菌性能的不銹鋼及其制法”(專利申請號96114349、公開號1158363，發明人長谷川守弘、宮楠克久、大久保直人、中村定幸，申請人日新制鋼株式會社)，公開內容為一種經過加入0.4-5.0重量％的銅及以0.2容積％的比例沉淀出的富—銅相來改善抗菌性的不銹鋼；經500-900攝氏度老化或退火等熱處理使得不僅在表層還是里面該富—銅相均勻沉淀并分散在基質內。由于抗菌性來自材料本身，所以不銹鋼可以長期保持這種抗菌性。結果是，這種不銹鋼材料在各種領域具有廣泛的用途。
中國專利申請“抗菌性良好的不銹鋼材及其制造方法”(專利申請號99800249、公開號1256716，申請人川崎制鐵株式會社)，公開內容為本發明提供了具有良好加工性和耐腐蝕性及抗菌性的不銹鋼材。具體地說，使含有Cr10％(重量)以上的不銹鋼中含有Ag0.0001-1％(重量)，或者進一步含有選自Sn0.0002-0.02％(重量)、Zn0.0002-0.02％(重量)、Pt0.0002-0.01％(重量)中的1種或1種以上，另外，使平均粒徑500μm以下的銀粒子、銀氧化物和銀硫化物中的1種或1種以上分散于該不銹鋼中，合計面積率為0.001％以上。為了使銀粒子、銀氧化物和銀硫化物均勻分散，連續鑄造的澆注速度應當在0.8-1.6m/分。
中國專利申請“具有抗菌性能的不銹鋼及其制造方法”(專利申請號99800934、公開號1272889，申請人川崎制鐵株式會社，發明人橫田毅、櫪原美佐子、佐藤進蓮野貞夫)，公開內容為本發明提供了用作具有優異耐蝕性、抗菌性能和耐久性的不銹鋼，所述的抗菌性能在進行包括如拋光的常規表面處理之后仍能保持。特別地，該不銹鋼含有10％以上的鉻，0.01-0.30％(重量)的銀，或者還含有0.001-1.0％(重量)的釩。另外，在不銹鋼中分散有0.0005％(重量)以上的氧化銀，該氧化銀的含量為銀含量的1.1倍以下。為了將氧化銀均勻分散于不銹鋼中，當進行熔融鋼的連鑄時，連鑄的連鑄速率優選為0.8-1.6米/分鐘。還公開了制造該不銹鋼的方法。
上述技術和產品，都是通過煉鋼、連鑄及軋制工藝，在不銹鋼整體中添加無機抗菌劑Cu，由于Cu的熱脆性會對煉鋼、連鑄及軋制過程造成不利的影響，在冶煉過程中整體添加Cu存在相當大的困難，因此，上述技術和產品對冶金控制能力和軋制工藝要求極高，產品成本高，能耗大。
本發明解決上述技術問題所采用的技術方案是表面含銅抗菌不銹鋼，它包括不銹鋼基材，在不銹鋼基材表面上有含ε-Cu的滲鍍層，滲鍍層的含銅量為1.5-30wt％。
表面含銅抗菌不銹鋼的制造工藝包括步驟為(1)將不銹鋼基材放入包含分析用CuO、CuCl的滲劑中；(2)加熱至800～1000℃溫度區間，并保持2～10小時；(3)在400～950℃區間進行1～8小時的固溶時效處理。
本發明不銹鋼，其表面上有含ε-Cu的滲鍍層，表面具有良好的抗菌性。
由于不銹鋼自身具有高耐蝕性，在其表面進行化學熱處理時，不破壞其基體原有的耐蝕性，因此，本發明制造工藝采用固體粉末化學熱處理法，它通過對不銹鋼基體進行直接化學熱處理，將金屬銅原子通過吸附、擴散、固溶等步驟進入到不銹鋼基體內部，在不銹鋼基體表面獲得含ε-Cu的抗菌層。
本發明可以直接在不銹鋼成品的基礎上獲得其基體不具備的抗菌性能，同時避免了整體添加Cu而造成的不利影響。
本發明制造具體工藝步驟如下(1)將不銹鋼基材放入包含分析用CuO、CuCl的滲劑中；(2)加熱至800～1000℃溫度區間，并保持2～10小時，使金屬銅原子通過吸附、擴散到不銹鋼基材內；(3)在400～950℃區間進行1～8小時的固溶時效處理，獲得具有抗菌功能的ε-Cu相，且抗菌效果持久。
簡單工藝曲線如
圖1。
本發明工藝中的滲劑可以為CuO、CuCl和NH4Cl的組合物，各組分的重量百分比為CuO35％，CuCl32％，NH4Cl33％。
滲劑還可以為CuO、CuCl和NH4Cl的組合物，各組分的重量百分比為CuO20％，CuCl30％，NH4Cl50％。
滲劑還可以為CuO、CuCl和NH4Cl的組合物，各組分的重量百分比為CuO50％，CuCl20％，NH4Cl30％。
滲劑還可以為CuO、CuCl和NH4Cl的組合物，各組分的重量百分比為CuO30％，CuCl50％，NH4Cl20％。
滲劑還可以為CuO、CuCl和尿素的組合物，各組分的重量百分比為CuO20％，CuCl30％，尿素50％。
滲劑還可以為CuO、CuCl和尿素的組合物，各組分的重量百分比為CuO50％，CuCl20％，尿素30％。
滲劑還可以為CuO、CuCl和尿素的組合物，各組分的重量百分比為CuO30％，CuCl50％，尿素20％。
本發明可在形成了鈍化膜的含Cr、Ni的不銹鋼表面進行滲銅處理，獲得抗菌性。
抗菌性實驗本發明采用抗菌實驗為瓊脂平板法，使用菌種為黃色葡萄球菌和大腸桿菌(0-157)。程序如下1、用含99.95％乙醇的脫脂棉將樣本洗凈、脫脂。
2、將大腸桿菌(0-157)或黃色葡萄球菌分散于1/500 NB溶液中。
3、將菌液接種到試樣上。
4、在試驗體表面上覆蓋被覆薄膜。
5、在溫度(35±1.0℃)、RH(相對濕度)90％以上的條件保持該試驗體達到預定時間(24小時)。
6、用瓊脂培養法(35±1.0℃、≤24小時)測定活菌率。
抗菌性是根據試驗后的滅菌率分--、+、++三個等級進行評價。--表示無抗菌效果，+表示有一定的抗菌效果，++表示抗菌效果明顯。
滅菌率按下式定義
所述的對照菌數是在滅菌玻璃皿中進行抗菌實驗后的活菌數，所述的試驗后的菌數是測定的活菌數。
實驗表明，在24小時內，本發明所得到的材料有很好的抗菌效果。實驗結果見表1表1為抗菌試驗結果
備注0表示未進行試驗，樣本號00、01、02為未處理試樣。
表1中，樣本A00表面含銅量為2.03wt％；樣本A01表面含銅量1.90wt％；樣本A03表面含銅量為1.86wt％；樣本X00表面含銅量為21.13wt％；樣本B13表面含銅量為5.84wt％。
權利要求
1.表面含銅抗菌不銹鋼，它包括不銹鋼基材，其特征在于在不銹鋼基材表面上有含ε-Cu的滲鍍層，滲鍍層的含銅量為1.5-30wt％。
2.如權利要求1所述的不銹鋼，其特征在于滲鍍層深度20～200μm，以基體的平整表面為基準。
3.如權利要求1或2所述的不銹鋼，其特征在于ε-Cu為X射線衍射結果。
4.表面含銅抗菌不銹鋼的制造工藝，其特征在于工藝包括步驟為(1)將不銹鋼基材放入包含分析用CuO、CuCl和NH4Cl(或尿素)的滲劑中；(2)加熱至800～1000℃溫度區間，并保持2～10小時；(3)在400～950℃區間進行1～8小時的固溶時效處理。
5.如權利要求4所述的不銹鋼，其特征在于滲劑中還包括NH4Cl，各組分的重量百分比為CuO20-50％；CuCl20-50％；NH4Cl20-50％。
6.如權利要求4所述的不銹鋼，其特征在于滲劑中還包括尿素，各組分的重量百分比為CuO20-50％；CuCl20-50％；尿素20-50％。
全文摘要
本發明涉及表面含銅抗菌不銹鋼及其制造工藝，表面含銅抗菌不銹鋼包括不銹鋼基材，在不銹鋼基材表面上有含ε－Cu的滲鍍層，滲鍍層的含銅量為1.5－30wt％；其制造工藝包括步驟為(1)將不銹鋼基材放入包含分析用CuO、CuCl和NH
文檔編號C23C10/36GK1410587SQ0213926
公開日2003年4月16日 申請日期2002年11月11日 優先權日2002年11月11日
發明者倪紅衛, 王世森, 許伯藩, 熊平源 申請人:武漢科技大學