專利名稱：一種含銀奧氏體抗菌不銹鋼及其制造方法
技術領域：
本發明涉及一種奧氏體抗菌不銹鋼，尤其涉及一種含銀奧氏體抗菌不銹鋼及其制
造方法。
背景技術：
抗菌不銹鋼，就是在不銹鋼中加入適量的具有抗菌效果的金屬元素(如銅、銀)， 生產出的鋼材經抗菌熱處理后，富抗菌元素的抗菌相從基體中析出，均勻彌散分布，裸露于不銹鋼表面的抗菌金屬元素溶于水后形成水合離子，然后與細菌接觸，通過與細胞作用，損傷細胞膜，使蛋白質凝固或損壞其DNA，阻止細菌生長繁殖或消滅細菌。抗菌不銹鋼具有不銹鋼優點和良好的抗菌性能，可廣泛應用于家電用品、廚房設備、食品工業等領域。隨著我國社會經濟的發展和抗菌意識的增強，人們生活水平的提高，抗菌不銹鋼的開發和應用將不斷擴大。以往開發的抗菌不銹鋼多以添加銅元素為主，含銅抗菌不銹鋼的生產需要增加特殊的熱處理工藝，且較高含量的銅會使材料在連鑄和軋制時形成微裂紋傾向，因此在冶煉時銅的添加量受到嚴格限制，其抗菌性也受到影響。含銀抗菌不銹鋼的生產不需要增加特殊的熱處理工藝，且熱成形性好、生產可行性強、長效抗菌性好。可見，含銀抗菌不銹鋼的發展潛力巨大，是未來抗菌不銹鋼研發和生產的重點。但是，Ag在不銹鋼中溶解度很小，容易形成偏析，從而降低了抗菌性。如果加入量過多，會破壞不銹鋼的原有的熱加工性及力學性能等，并增加成本。因此研究如何使Ag元素均勻分布于不銹鋼中是含Ag抗菌不銹鋼的關鍵技術。CN1272889A公開的含Ag抗菌不銹鋼中含有10 % (重量)以上的鉻， 0. 001-0. 30% (重量)的Ag，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%以上的氧化銀，該氧化銀為銀含量的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，連鑄速率優先在0. 8-1. 6米/分鐘。CN1256716A中也有類似的方法，其成分為10% (重量)以上的鉻，0. 0001-1 % (重量)的 Ag，或者進一步含有 Sn 0. 0002-0. 02% (重量)、Zn :0. 0002-0. 02% (重量)、 Pt 0. 0002-0. 02% (重量)中的1種或1種以上，另外，使平均為500 μ m以下的銀粒子、銀氧化物和銀硫化物中的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，連鑄速率在0. 8-1. 6米/分鐘。可見，這兩個專利的關鍵技術是控制連鑄速率，使銀粒子及銀化物均勻地分布于合金中，以獲得高的抗菌率的目的。這樣就要求一定的冶煉和連鑄設備及熟練的操作技術。CN1664154A同時添加了銀和銅兩種抗菌元素，但沒有提及如何將銀元素均勻地分布于合金中的具體方法，因此銀元素的利用效率和效果值得懷疑。CN1789471A公開了一種先把Cu-Ag-Si三種元素按一定比例經過熔煉制成中間合金，再把其當作一種爐料，在不銹鋼冶煉中加入以制成抗菌不銹鋼。這種方法效果較理想， 但Cu-Ag-ai三元中間合金的最佳成分不易掌握，同時Cu會對材料加工和使用性能產生影響，并增加原料成本，此外ai還會對不銹鋼的熱加工性能產生不良影響。
發明內容
本發明的目的是提供一種含銀奧氏體抗菌不銹鋼，在不損失奧氏體不銹鋼原有加工及使用性能的基礎上增添其抗菌性能。為實現上述目的，本發明的含銀奧氏體抗菌不銹鋼，其化學成分(重量百分比) 為C 彡 0. 05，Si ( 0. 5，Mn 彡 1. 0，P 彡 0. 03，S 彡 0. 005，Ni 8. 0-10. 0，Cr :18. 0-20. 0， N^O. 05, Ag 0. 07-0. 13，0 彡 0.01，且(Ag-IOXO)彡 0. 03，其余為!^e 和不可避免的雜質。 其中Ag元素是以Ag-Ni 二元合金的形式加入到不銹鋼冶煉原料中，具體加入的化學成分為，Ag-Ni 合金:0. 5-1. 0%，其中含 Ag 10-20%，含 Ni :80-90%。本發明的另一個目的是提供上述含銀抗菌不銹鋼的制造方法，該方法包括電爐-AOD冶煉或電爐-AOD-VOD冶煉不銹鋼，連鑄成鋼坯；熱軋，熱軋初始溫度1200-1250°C ；1050-1100°C保溫退火，優選保溫退火1-2分鐘。本發明的含銀奧氏體不銹鋼，冶煉工藝簡單有效、力學性能和抗腐蝕性能優良，且具有優良的抗菌性能。
圖1為本發明實施例3含銀奧氏體抗菌不銹鋼的TEM金相照片。圖2為常規304奧氏體不銹鋼的TEM金相照片。
具體實施例方式以下結合實施例對本發明的特點和優點進行較為詳細的說明。本發明中，除非另有指明，含量均指重量百分比含量。為實現本發明的提供含銀抗菌奧氏體不銹鋼的目的，各個元素控制如下碳是強奧氏體形成元素，但過多會降低耐蝕性，最好在0.05%以下。優選地，C 0. 025-0. 043%。硅是作為脫氧劑加入的，但加入過多會促進金屬間化合物的形成，從而影響使用性能，控制在0. 5%以下為好。優選地，Si 0. 36-0. 44% ο錳考慮到錳起到穩定奧氏體的作用，還可節約鎳，降低成本，但過多會增大金屬間化合物形成的傾向，還會降低耐蝕性，應控制在1. 0%以下。優選地，Mn 0. 64-0. 82%。磷、硫出于熱加工性和耐蝕性的考慮，這兩個元素要盡量低些，應控制 P 彡 0. 03%, S 彡 0. 005%。優選地，P 彡 0. 026%, S ^ 0. 003%。鉻改善耐蝕性的重要元素，低于18.0%時，耐蝕性較差，不能達到使用要求，但超過20.0%時會增大鐵素體及金屬間化合物析出傾向，最好控制在18. 0-20.0%之間。優選地，Cr 18. 1-19. 5%。氮是奧氏體形成元素，要求N <0.05%是為了使合金具有較低的強度，并易于冶煉。優選地，N :0. 021-0. 042%。鎳作為強烈地形成和擴大奧氏體區的元素，要根據其他元素的多少及生產工藝來選擇適當的添加量，達到控制組織目的。鎳小于8.0%時不易保證奧氏體單相組織，但鎳的價格較高，應控制在10.0%以下。優選地，Ni 8. 2-9. 3% ο銀、氧銀具有抗菌性，銀含量較低時抗菌性能不理想，較多時會增加成本，并對材料的熱加工帶來不利影響。冶煉不銹鋼時鋼液中Ag與0容易結合形成銀的氧化物，在冶煉和連鑄過程中銀氧化物會聚集，形成較大顆粒的雜質，這樣會損害材料的表面質量。同時大顆粒銀氧化物的形成會損失材料的抗菌性能。為此要保證足夠的Ag含量及較低的0含量， 要求Ag 0. 07-0. 13%，0彡0. 01%，且(Ag-IOXO)彡0. 03%較為適合，既可以保證優良的抗菌性能、表面質量和熱加工性能，又可以節約Ag原料成本。Ag-Ni合金選擇Ag-Ni合金，是由于Ni是奧氏體不銹鋼組成元素，不會帶來不利影響。Ag-Ni合金中銀含量小于10%時，考慮到抗菌性的需要，需添加較多的Ag-Ni合金， 這樣會加大冶煉難度；反之，Ag-Ni合金中銀含量大于20%時，Ag-Ni合金在鋼水中的溶解度較低，又會影響材料的抗菌性。因此Ag-Ni合金中銀含量10-20%較為合適。加入Ag-Ni 合金小于0. 5%時，Ag-Ni合金中銀含量過高，材料抗菌性不理想；隨著Ag-Ni合金的加入量的增加材料抗菌性逐漸提高，但Ag-Ni合金加入較多時會增加冶煉難度，控制在1. 0%以下較為合適。因此Ag-Ni合金加入量為0.5-1.0%較合適。本發明的含銀奧氏體不銹鋼通過包含如下步驟的方法制造本發明選用電爐-AOD冶煉或電爐-AOD-VOD冶煉不銹鋼，連鑄鋼坯；熱軋，熱軋初始溫度1200-1250°C; 1050-1100°C保溫約1_2分鐘退火，酸洗，拋光，得到熱軋產品。還可制成冷軋產品，其工藝為將熱軋板退火+酸洗處理后，冷軋，1050-1100°C保溫退火(優選約 1-2分鐘)，酸洗，拋光。以上方法還可包括以下工藝先將Ag和Ni兩種元素按一定比例經過熔煉制成中間合金，再把其當作一種配料加入到抗菌不銹鋼的原料中進行冶煉。出人意料地發現，由于這種中間合金在奧氏體不銹鋼中的溶解度較大，借助于冶煉時熔液攪動，使抗菌元素均勻分布于鋼水中，以使材料具有穩定、優良的抗菌性能，同時材料的力學、耐蝕、 熱加工等性能保持原有常規鋼種水平。實施例試驗用不銹鋼化學成分見表1。表1本發明實施例鋼和比較例鋼的化學成分，重量％
權利要求
1.含銀奧氏體抗菌不銹鋼，其按重量百分比計的化學成分為CS0.05%， Si ^ 0. 5%, Mn ^ 1. 0%, P ^ 0. 03%, S ^ 0. 005%, Ni 8. 0-10. 0%, Cr :18. 0-20. 0%, N 彡 0. 05%, Ag 0. 07-0. 13%, 0 彡 0. 01%，且(Ag-IOXO)彡 0. 03%，其余為！^e 和不可避免的雜質。
2.如權利要求1所述的含銀奧氏體抗菌不銹鋼，其特征在于，Ag元素是以Ag-Ni 二元合金的形式加入，按重量百分比計，Ag-Ni 二元合金在所述不銹鋼中的加入量為 0. 5-1. 0%，其中含 Ag 10-20%，含 Ni :80-90%。
3.如權利要求1或2所述的含銀奧氏體抗菌不銹鋼，其特征在于，C0. 025-0. 043%。
4.如權利要求1-3任一所述的含銀奧氏體抗菌不銹鋼，其特征在于，Si0. 36-0. 44% 0
5.如權利要求1-4任一所述的含銀奧氏體抗菌不銹鋼，其特征在于，Mn0. 64-0. 82%。
6.如權利要求1-5任一所述的含銀奧氏體抗菌不銹鋼，其特征在于，P< 0. 0沈％。
7.如權利要求1-6任一所述的含銀奧氏體抗菌不銹鋼，其特征在于，S( 0. 003%。
8.如權利要求1-7任一所述的含銀奧氏體抗菌不銹鋼，其特征在于，Cr18. 1-19. 5%.
9.如權利要求1-8任一所述的含銀奧氏體抗菌不銹鋼，其特征在于，N 0. 021-0. 042% ο
10.如權利要求1-9任一所述的含銀奧氏體抗菌不銹鋼，其特征在于，Ni8. 2-9. 3%。
11.如權利要求1-10任一所述的含銀奧氏體抗菌不銹鋼的制造方法，包括如下步驟 電爐-AOD冶煉或電爐-AOD-VOD冶煉具有權利要求1_10中任一項所述化學組成的不銹鋼原料，連鑄成鋼坯；熱軋，熱軋初始溫度為1200-1250°C ； 1050-1100°C保溫退火。
12.如權利要求11所述的方法，其特征在于，所述保溫退火時間為1-2分鐘。
13.如權利要求11或12所述的方法，其特征在于，還包括冷軋以及冷軋后在 1050-1100°C保溫1-2分鐘的退火。
14.如權利要求11-13任一所述的方法，其特征在于，還包括先將Ag和Ni兩種元素按所述比例經過熔煉制成中間合金，再把其當作一種配料加入到抗菌不銹鋼的原料中進行冶太東。
全文摘要
本發明涉及含銀奧氏體抗菌不銹鋼，其化學成分(重量百分比)為C≤0.05％，Si≤0.5％，Mn≤1.0％，P≤0.03％，S≤0.005％，Ni8.0-10.0％，Cr18.0-20.0％，N≤0.05％，Ag0.07-0.13％，O≤0.01％，且(Ag-10×O)≥0.03％，其余為Fe和不可避免的雜質組成。所述不銹鋼的制造包括電爐-AOD冶煉或電爐-AOD-VOD冶煉不銹鋼，連鑄成鋼坯；熱軋，熱軋初始溫度1200-1250℃；1050-1100℃保溫1-2分鐘退火。本發明的含銀奧氏體不銹鋼，冶煉工藝簡單有效、力學性能和抗腐蝕性能優良，且具有優良的抗菌性能。
文檔編號C22C38/40GK102534410SQ201210044360
公開日2012年7月4日 申請日期2012年2月24日 優先權日2012年2月24日
發明者李步明, 林剛, 江來珠, 沈繼程, 王如萌 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司