專利名稱：：一種雙相抗菌不銹鋼及其制造方法
技術領域：
：本發明涉及雙相不銹鋼，具體地說，是涉及一種雙相抗菌不銹鋼及其制造方法。
背景技術：
：所謂抗菌不銹鋼，就是在不銹鋼中加入適量的具有抗菌效果的元素(如銅、銀、鋅等合金元素)，使得最終生產出的鋼材具有良好的抗菌性能，其抗菌性能的產生主要是利用了銅、銀、鋅等合金元素的抗菌作用。抗菌不銹鋼既具有不銹鋼本身的優點，又具有良好的抗菌性能，投放市場以來很受歡迎。鐵素體型抗菌不銹鋼主要用于洗衣機、餐具、廚房用具等；奧氏體型抗菌不銹鋼主要應用于廚房、家電、醫療器具等方面；鋼絲行業著重于醫療器械用馬氏體抗菌不銹鋼絲，織網用奧氏體抗菌不銹鋼絲和清潔球用鐵素體抗菌不銹鋼細絲的開發。總之，抗菌不銹鋼既有優異的廣譜抗菌性能，又有良好的加工性和耐蝕性，且是優于其他抗菌產品的新型抗菌材料，具有廣闊的應用前景。20世紀90年代日本日新制鋼公司首先成功開發了具有良好的加工性和抗菌性的鐵素扭系抗菌不銹鋼，相繼又開發了馬氏體抗齒不銹鋼和奧氏體抗菌不銹鋼。曰本川崎鋼鐵公司最近又擴充了銀系抗菌不銹鋼的品種，不僅能生產鐵素體型加銀抗菌不銹鋼，同時也能生產奧氏體型加銀抗菌不銹鋼(304型)，而且在提高不銹鋼的抗菌性、耐蝕性、耐滑性、切削性、力學性能和可加工性、成形性、耐磨性等方面申請了多項專利。據報道，韓國、美國及加拿大等國也在積極開發抗菌不銹鋼材料。以往的抗菌不銹鋼專利大都集中于奧氏體、鐵素體及馬氏體單相抗菌不銹鋼的開發，而關于雙相抗菌不銹鋼的發明至今還未有過。如中國專利公開公報CN1789471A公開了一種奧氏體抗菌不銹鋼，盡管其中添加了三種抗菌元素Cu、Ag和Zn，但該不銹鋼也屬于單相不銹鋼。中國專利公開公報CN1272889A、CN1256716A和CN1664154公開的都是含銀的單相抗菌不銹鋼；而中國專利公開公報CN1504588、CN1498981和CN1401808公開的都是含銅的單相抗菌不銹鋼。由于雙相不銹鋼不同于其他種類的不銹鋼，不能在中溫區間(約600850'C)進行長時間停留，否則會形成有害相，嚴重影響材料的使用性能，而含銅抗菌不銹鋼是必須要在這個溫度區間進行較長時間的抗菌時效處理，因此含銅雙相抗菌不銹鋼是不可行的。含銀抗菌不銹鋼盡管在制造時不需要特殊的時效處理，但它在不銹鋼中的溶解度很小，容易在鋼中偏聚，使鋼材的抗菌性能明顯下降，并影響銀的利用率，增加成本，因此含銀雙相抗菌不銹鋼也不能達到抗菌要求。鑒于上述，本發明者利用Ag—Cu合金在不銹鋼中的溶解度較大的特性，將Ag和Cu兩種元素按一定比例熔煉制成Ag—Cu二元中間合金，再把其作為一種配料加入到不銹鋼的原料中進行冶煉，經軋制、拋光等工序得到本發明的雙相抗菌不銹鋼。該雙相抗菌不銹鋼保持了原有優良的力學性能、耐蝕性能，且具有良好的抗菌性，可加工成各種形狀的產品，應用于食品和制藥工業等領域。本發明的一個目的在于提供一種雙相抗菌不銹鋼。本發明的另一個目的在于提供所述雙相抗菌不銹鋼的制造方法。
發明內容本發明的第一個方面提供一種雙相抗菌不銹鋼，所述雙相抗菌不銹鋼是在普通雙相不銹鋼中加入Ag—Cu二元中間合金制成的。所述雙相抗菌不銹鋼的化學成分以重量比計包括C^0.08%、SS3.0%、MnS2.0%、P^0.04%、S^0.03%、Ni:3.010.0%、Cr:17.027.0%、Mo^5.0%、W^5.0%、N:0.100.35%、Ag—Cu二元中間合金0.103.0%，余量為Fe和不可避免雜質。其中，所述Ag—Cu二元中間合金的重量百分比組成為Ag:1.050%，余量為Cu。下面，對本發明的雙相抗菌不銹鋼的化學成分作用作詳細敘述。C:強奧氏體形成元素，但含量不易過多，超過0.08%時會使鋼材強度過高，還會降低耐蝕性，最好在0.08%以下。Si:能提高鋼的耐蝕性，但超過3%時會使0等有害相析出速度加快，影響鋼的使用性能，應控制在3%以下。Mn:錳可起到穩定奧氏體和改善鋼的熱塑性的作用，還可節約鎳，降低成本，但其含量超過2.0%時會促進o等有害相形成，還會降低鋼材的耐蝕性，含量應控制在2.0%以下。P、S:出于對鋼材熱塑性和耐蝕性的考慮，這兩個元素含量要盡量低些，應控制P^0.04%、S，3%。Cr:改善鋼耐蝕性的重要元素，低于17%時，耐蝕性較差，不能達到使用要求，但超過27%時會使金屬間化合物析出速度加快，最好控制在1727°%。N:可以提高鋼的耐蝕性，還可節約鎳，含量應控制在0.10%以上，要求小于0.35%，是為了易于冶煉控制。Mo、W:可改善鋼的耐蝕性，但不宜多加，超過5.0%時會加大金屬間化合物的形成，最好控制在5.0%以下。Ni:作為強烈地形成和擴大奧氏體區的元素，含量小于3.0%時不易保證奧氏體含量，但鎳的價格較高，應控制在10.0%以下。Ag—Cu合金銀和銅都具有抗菌性，銅還可提高鋼的耐蝕性、耐磨性及冷加工成形性，還可節約鎳。當Ag—Cu合金含量小于0.1%時抗菌性不理想，隨著其含量的增加抗菌性逐漸提高，但由于雙相不銹鋼熱塑性較差，Ag—Cu合金含量超過3.0%時，會降低鋼的熱塑性，且銀較多時也會對熱塑性產生不良影響，因此Ag—Cu合金應控制在3.0%以下。此外，Ag—Cu合金中銀含量小于1.0n/。時，考慮到抗菌性需要，就要在不銹鋼冶煉時添加較多的Ag—Cu合金，這樣就加入了較多的銅，會使鋼的熱塑性下降。反之，當Ag—Cu合金中銀含量大于50%時，Ag—Cu合金在雙相不銹鋼中的溶解度較低，又會影響鋼的抗菌性。因此在Ag—Cu合金中，銀的含量應控制在1.050%。本發明的第二個方面提供一種雙相抗菌不銹鋼的制造方法，該方法包括冶煉、澆鑄、軋制、拋光，其中在冶煉前先將Ag和Cu兩種元素按比例熔煉制成中間合金，再將所述中間合金作為一種配料加入雙相抗菌不銹鋼的原料中進行冶煉。其中所述冶煉可采用真空感應電爐、電爐一AOD雙聯冶煉或電爐一AOD—VOD冶煉。所述軋制可采用熱軋后于9501150'C固溶處理，酸洗除氧化物表層，再進行冷軋，于9501150。C退火，酸洗。本發明選用真空感應爐、電爐一AOD雙聯冶煉或電爐一AOD—VOD冶煉不銹鋼，模鑄或連鑄鋼坯，熱軋后固溶處理+酸洗，拋光，得到熱軋產品，還可制成冷軋產品，其工藝為將熱軋料固溶處理，酸洗除氧化物表層，冷軋，經退火水冷，拋光。在本發明雙相抗菌不銹鋼的制造方法中最關鍵的一步是在冶煉前先將Ag和Cu兩種元素按一定比例熔煉制成中間合金，再將其作為一種配料加入到雙相抗菌不銹鋼的原料中進行冶煉。由于這種中間合金在雙相不銹鋼中的溶解度較大，借助于冶煉時溶液攪動，使抗菌元素均勻分布于鋼中，以使鋼具有了抗菌性能，同時鋼的力學、耐蝕和加工等性能保持原有水平。本發明的有益效果為通過冶煉工藝的調整控制Ag在合金中的含量及分布狀況，進而使此不銹鋼具有良好的抗菌性能。本發明的雙相抗菌不銹鋼保持了原有鋼種優良的力學性能和抗腐蝕性能，且具有良好的抗菌性，可加工成各種形狀的產品，應用于食品和制藥工業等領域。圖1是本發明實施例1的雙相抗菌不銹鋼的TEM照片，其中小白點為Ag—Cu合金。圖2是本發明對比例1的雙相不銹鋼的TEM照片。具體實施例方式以下用實施例結合附圖對本發明作更詳細的描述。這些實施例僅僅是對本發明最佳實施方式的描述，并不對本發明的范圍有任何限制。實施例l-3:將Ag和Cu兩種元素按表1所示的比例熔煉制成中間合金，再將其作為一種配料加入到雙相抗菌不銹鋼的原料中，再用真空感應爐、電爐-AOD冶煉或電爐-AOD-VOD冶煉不銹鋼，澆鑄鋼坯，熱軋至4mm，9501150。C固溶水冷，酸洗除氧化物表層，再冷軋至1.5mm，經950115(TC退火水冷，拋光。本發明實施例1-3的雙相抗菌不銹鋼及對比例1-2的雙相不銹鋼的化學成分見表1，其中對比例1是實施例1-2的不含銀同型號雙相不銹鋼，對比例2是實施例3的不含銀同型號雙相不銹鋼。表1實施例1-3的雙相抗菌不銹鋼及對比例1-2的雙相不銹鋼的化學成分(wt，。)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>試驗例1:對本發明實施例1-3的雙相抗菌不銹鋼及對比例1-2的雙相不銹鋼進行力學性能測試，測試結果見表2。試驗例2:按JISZ2801-2000《抗菌加工制品——抗菌性能試驗方法和抗菌效果》標準對本發明實施例1-3的雙相抗菌不銹鋼及對比例1-2的雙相不銹鋼進行抗菌性能測試，其測試結果見表2，主要試驗程序如下1)試驗菌種；太腸桿菌(￡sc/ze〃'c/'aco//SIMB282)金黃色葡萄球菌(加p/2盧coc信m/r，SIMB283)2)檢測方法(1)將試樣剪成5.0cmX5.0cm大小的尺寸(一式三份)，用無水酒精沖洗試樣片，于12(TC高溫滅菌30分鐘。(2)將高溫滅菌后的試樣放于無菌平皿中，用移液管取約0.5毫升試驗菌液滴在試樣上，保證菌落數維持在105。(3)將塑料薄膜覆蓋在試樣表面，然后放入無菌平皿內，于36士rc恒溫培養箱內培養24小時。(4)通過瓊脂培養方法(35土rC，4048小時)計算成活的細菌數量。(5)將對比例1-2的不含銀同型號的雙相不銹鋼作為對照樣品，重復上述操作。3)抗菌率計算抗菌率-[(A-B)/A]X100%式中A—24小時后對照樣品平均活菌數B—24小時后抗菌樣品平均活菌數。表2實施例1-3的雙相抗菌不銹鋼及對比例1-2的雙相不銹鋼<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>從表2可以看出，本發明的雙相抗菌不銹鋼與不含銀同型號的雙相不銹鋼相比，不僅保持了原有鋼種的優良力學性能，且抗菌率均在99%以上，抗菌性能良好。試驗例3:按照不銹鋼三氯化鐵點腐蝕試驗方法(國家標準GB/T17897-1999)對本發明實施例1-3的雙相抗菌不銹鋼及對比例1-2的雙相不銹鋼進行耐腐蝕性能測試，測試結果見表3。表3實施例1-3的雙相抗菌不銹鋼及對比例1-2的雙相不銹鋼耐點腐蝕性能比較序號6%FeCl3，35°C，8h，腐蝕率，g/m2-h實施例11.62實施例.21.43實施例30.77對比例11.38對比例20.79將實施例1及實施例2的雙相抗菌不銹鋼與對比例1的不含銀同型號雙相不銹鋼的耐點腐蝕性能相比，將實施例3與對比例2的耐點腐蝕性能相比，耐蝕性相當，基本無差別，保持了原有鋼種的耐蝕性。總之，本發明的雙相抗菌不銹鋼既有優異的廣譜抗菌性能，又有良好的加工性和耐蝕性，且是優于其他抗菌產品的新型抗菌材料，應用于食品和制藥工業等領域。9權利要求1、一種雙相抗菌不銹鋼，其特征在于，所述雙相抗菌不銹鋼是在普通雙相不銹鋼中加入Ag-Cu二元中間合金制成的。2、根據權利要求l所述的雙相抗菌不銹鋼，其特征在于，所述雙相抗菌不銹鋼的化學成分以重量比計包括C^).08%、SS3.0%、Mn^2.0%、P^0.04%、S￡0.03%、Ni:3.010.0%、Cr:17.027.0%、Mo^5.0%、W".0%、N:0.100.35%、Ag—Cu二元中間合金0.103.0%，余量為Fe和不可避免雜質。3、根據權利要求1或2所述的雙相抗菌不銹鋼，其中所述Ag—Cu二元中間合金的重量百分比組成為Ag:1.050%，余量為Cu。4、權利要求1所述的雙相抗菌不銹鋼的制造方法，該方法包括冶煉、澆鑄、軋制、拋光，其特征在于，在進行冶煉前先將Ag和Cu兩種元素按比例熔煉制成中間合金，再將所述中間合金作為一種配料加入雙相抗菌^^銹鋼的原料中進行冶煉。5、根據權利要求4所述的雙相抗菌不銹鋼的制造方法，其中所述冶煉采用真空感應電爐、電爐一AOD雙聯冶煉或電爐一AOD—VOD冶煉。6、根據權利要求4所述的雙相抗菌不銹鋼的制造方法，其中所述軋制采用熱軋后于9501150。C固溶處理，酸洗除氧化物表層，再進行冷軋，于9501150。C退火，酸洗。全文摘要本發明提供了一種雙相抗菌不銹鋼及其制造方法。本發明的雙相抗菌不銹鋼是在普通雙相不銹鋼中加入Ag-Cu二元中間合金制成的，其化學成分以重量比計包括C≤0.08％、Si≤3.0％、Mn≤2.0％、P≤0.04％、S≤0.03％、Ni3.0～10.0％、Cr17.0～27.0％、Mo≤5.0％、W≤5.0％、N0.10～0.35％、Ag-Cu二元中間合金0.10～3.0％，余量為Fe和不可避免雜質。該雙相抗菌不銹鋼保持了原有優良的力學性能、耐蝕性能，且具有良好的抗菌性，可加工成各種形狀的產品，應用于食品和制藥工業等領域。文檔編號C21D11/00GK101289726SQ20071003974公開日2008年10月22日申請日期2007年4月20日優先權日2007年4月20日發明者剛林,江來珠,沈繼程申請人:寶山鋼鐵股份有限公司