一种耐腐蚀抗菌不锈钢及其制作方法转让专利
申请号 : CN201210420619.9
文献号 : CN102876990B
文献日 : 2014-08-20
发明人 : 章磊
申请人 : 章磊
摘要 :
本发明提供一种耐腐蚀抗菌不锈钢及其制作方法，通过降低Cr元素含量，增加Mo元素、Zr元素、Al元素等，并限定各元素的含量和制作工艺，增加了其机械性能，在酸性条件下的耐腐蚀性变强，并使得铜的析出相大小尺寸更加均匀，增加了抗菌能力，能快速杀灭细菌，并对弧菌、厌氧细菌也具有很好的杀菌效果。本发明产品可以广泛应用于医疗器械、厨具、食品加工、日用电器等行业。
权利要求 :
1.一种制作耐腐蚀抗菌不锈钢的方法，主要由以下步骤组成,以下皆为重量百分比:
(1)将铸铁在非真空感应炉中初炼，待铸铁开始融化时，加入Zr、Cr、Hf元素，在铸铁完全融化时，加入W、Mo，铸铁完全融化60分钟后加入Al、C,并调节各元素的比例，C:0.2-0.4,Cr:5-7，Zr:0.8-0.9,Al:0.1-0.13,Mo：3.2-4.0，W:0.2-0.3,Hf:0.01-0.02,Si≤0.20,Mn≤0.10，P≤0.01，S≤0.01，余量为Fe及其杂质，其中Cu：Al＝9:1,熔液浇注成自耗电极；
(2)将自耗电极于电渣炉中重熔精炼，进一步降低杂质元素的含量，使其符合设计要求，制成电渣锭；
(3)将电渣锭制成不锈钢片，将不锈钢片加热至1050度，保温6小时后，在退火炉中保温850度，保温24小时，冷却至常温，进一步加热至950度，保温2小时后，在退火炉中保温
600度，保温5小时，冷却至常温,即为制得的不锈钢基体；
(4)在不锈钢基体中加入0.8-1.2％Cu，在真空感应电炉中熔炼，浇铸前，用稀土-镁-钛复合变质剂破碎至粒度小于5mm的小块，烘干后，至于浇包底部，加入量为不锈钢水重量的0.5-0.8％,用包内冲入法对不锈钢水进行复合变质处理，浇铸成Φ25×250mm的试棒；
(5)对试棒做抗菌热处理，其工艺为:1100℃保温4h,油冷至室温,使得Cu能过饱和溶解在不锈钢基体中,在720℃保温4h，油冷至室温。
2.根据权利要求1所述的制作耐腐蚀抗菌不锈钢的方法，其特征在于：所述的杂质总含量重量百分比≤0.1，并且杂质中B的重量百分比≤0.005。
3.根据权利要求2所述的制作耐腐蚀抗菌不锈钢的方法，其特征在于：所述的步骤(1)中，在铸铁完全融化时加入Ag，Ag的重量百分比为0.2-0.25，并且Ag:Cu的重量比为1:4。
4.根据权利要求1所述的制作耐腐蚀抗菌不锈钢的方法，其特征在于：所述的步骤(1)中，在铸铁完全融化时，还加入Re,并且Re的重量百分比为0.1-0.2。
说明书 :
一种耐腐蚀抗菌不锈钢及其制作方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种耐腐蚀抗菌不锈钢，尤其是一种用于医疗器械、厨具、食品加工、日用电器等行业的耐腐蚀抗菌不锈钢及其制作方法。
背景技术
[0002] 在医疗器械领域中，要求使用的材料具有硬度高、耐腐蚀、强度高、力学性能好、抗菌性等特点。
[0003] 现有的专利申请号为200710199267.8的专利公开了一种纳米析出马氏体抗菌不锈钢，不锈钢材料的化学组成为：C0.1-0.4，Cr12-14，Cu1.50-3.50，RE0.04-0.10，Mg0.05-0.15，Ti0.03-0.10，Si≤0.60，Mn≤0.60，P≤0.03，S≤0.03，余量为Fe。本产品具有较好的耐腐蚀性能和持久抗菌性能，但是其机械性能仍待提高，在酸性条件下的耐腐蚀差，快速杀灭细菌的能力差，并且对弧菌、厌氧细菌的杀灭效果很差。
发明内容
[0004] 本发明提供一种耐腐蚀抗菌不锈钢，通过降低Cr元素含量，增加Mo元素、Zr元素、Al元素等，并限定各元素的含量和制作工艺，增加了其机械性能，在酸性条件下的耐腐蚀性变强，并使得铜的析出相大小尺寸更加均匀，增加了抗菌能力，能快速杀灭细菌，并对弧菌、厌氧细菌也具有很好的杀菌效果。
[0005] 本发明提供一种耐腐蚀抗菌不锈钢，制得的耐腐蚀抗菌不锈钢中均匀弥散分布着颗粒状纳米级析出相ε-Cu，所述不锈钢化学组成为，以下皆为重量百分比：C：0.2-0.4，Cr：5-7，Cu：0.8-1.2，Zr：0.8-0.9，Al：0.1-0.13，Mo：3.2-4.0，W：0.2-0.3，Hf：0.01-0.02，Si≤0.20，Mn≤0.10，P≤0.01，S≤0.01，余量为Fe，其中Cu∶Al＝9∶1。
[0006] 优选的方案为杂质总含量≤0.1，并且杂质中B≤0.005。
[0007] 优选的方案为还包括Ag，Ag为0.2-0.25，并且Ag∶Cu＝1∶4。
[0008] 优选的方案为还包括Re，Re含量为0.1-0.2。
[0009] 优选的方案为Re为Nb和Y，Nb∶Y＝3∶1。
[0010] 本发明还提供了一种制作耐腐蚀抗菌不锈钢的方法，主要由以下步骤组成：
[0011] (1)将铸铁在非真空感应炉中初炼，待铸铁开始融化时，加入Zr、Cr、Hf元素，在铸铁完全融化时，加入W、Mo，铸铁完全融化60分钟后加入Al、C，并调节各元素的比例，C：0.2-0.4，Cr：5-17，Zr：0.8-0.9，Al：0.1-0.13，Mo：3.2-4.0，W：0.2-0.3，Hf：0.01-0.02，Si≤0.20，Mn≤0.10，P≤0.01，S≤0.01，余量为Fe及其杂质，其中Cu∶Al＝9∶1，溶液浇注成自耗电极；
[0012] (2)将自耗电极于电渣炉中重熔精炼，进一步降低杂质元素的含量，使其符合设计要求，制成电渣锭；
[0013] (3)将电渣锭制成不锈钢片，将不锈钢片加热至加热至1050度，保温6小时后，在退火炉中保温850度，保温24小时，冷却至常温，进一步加热至950度，保温2小时后，在退火炉中保温600度，保温5小时，冷却至常温，即为制得的不锈钢基体；
[0014] (4)在不锈钢基体中加入0.8-1.2Cu，在真空感应电炉中熔炼，浇铸前，用稀土-镁-钛复合变质剂破碎至粒度小于5mm的小块，烘干后，至于浇包底部，加入量为不锈钢水重量的0.5-0.8，用包内冲入法对不锈钢水进行复合变质处理，浇铸成Φ25×250mm的试棒；
[0015] (5)对试棒做抗菌热处理，其工艺为：1100℃保温4h，油冷至室温，使得Cu能过饱和溶解在不锈钢基体中，在720℃保温4h，油冷至室温。
[0016] 优选的方案为杂质总含量≤0.1，并且杂质中B≤0.005。
[0017] 优选的方案为步骤(1)中，在铸铁完全融化时加入Ag，Ag为0.2-0.25，并且Ag∶Cu＝1∶4。
[0018] 优选的方案为步骤(1)中，在铸铁完全融化时，还加入Re，并且Re含量为0.1-0.2。
[0019] 优选的方案为Re为Nb和Y，Nb∶Y＝3∶1。
[0020] 本发明样品在室温条件下经过检测：
[0021] 屈服强度σ0.02≥793N/mm2
[0022] 抗拉强度σb≥968N/mm2
[0023] 伸长率δ≥23％
[0024] 断面收缩率ψ≥61％
[0025] 冲击功AKv≥64J
[0026] 本发明样品室温条件下，应力为235N/mm2条件下经过检测：
[0027] 断裂时间(Hr)≥142小时。
[0028] 背景技术中的样品室温条件下经过检测：
[0029] 屈服强度σ0.02≥440N/mm2
[0030] 抗拉强度σb≥640N/mm2
[0031] 伸长率δ≥20％
[0032] 断面收缩率ψ≥50％
[0033] 冲击功AKv≥63J
[0034] 背景技术中样品室温条件下，应力为235N/mm2条件下经过检测：
[0035] 断裂时间(Hr)≥110小时。
[0036] 加入Al元素，能够使Cu的那你析出相大小尺寸更加均匀，增强抗菌能力。
[0037] 另外发现B元素对产品的机械性能和酸性条件下的耐腐蚀性影响很大，应当控制其含量小于等于0.005，并且杂质的含量小于等于0.1。
[0038] 加入Ag元素，并且Ag∶Cu为1∶4时，能显著提高抗菌效果和杀菌速度，并且对弧菌和厌氧细菌都具有很好的杀菌效果。
[0039] 加入RE，尤其是Y和Nb，能够使的杀菌速度更快，并且机械性能更好。
[0040] 本发明样品相比背景技术中的样品，机械性能得到了进一步的提高，并且，在酸性条件下的耐腐蚀性变强，并使得铜的析出相大小尺寸更加均匀，增加了抗菌能力，能快速杀灭细菌，并对弧菌、厌氧细菌也具有很好的杀菌效果。本发明产品可以广泛应用于医疗器械、厨具、食品加工、日用电器等行业。
具体实施方式
[0041] 下面对本发明作进一步详细的说明。
[0042] 实施例1
[0043] 下表为五个样品，每个样品中化学元素的含量如下：
[0044]配方 C Cr Cu Zr Al Mo W Hf Si Mn P S
样品1 0.2 5 1.2 0.8 0.13 4.0 0.2 0.01 0.2 0.10 0.01 0.01
样品2 0.25 5.5 1.1 0.82 0.12 3.8 0.24 0.01 0.15 0.08 0.01 0.01
样品3 0.3 6 1.0 0.84 0.11 3.6 0.26 0.02 0.10 0.06 0.01 0.01
样品4 0.35 6.5 0.9 0.87 0.10 3.4 0.28 0.02 0.05 0.04 0.01 0.01
样品5 0.4 7 0.9 0.90 0.10 3.2 0.30 0.02 0.03 0.02 0.01 0.01[0045] 对样品1-5，制成抗菌材料，即Φ20×5mm的块状试样，通过扫描电镜、透射电镜进行检测，试样表面弥散着ε-Cu，并且析出相颗粒尺寸约为60-80nm，析出相之间的距离约为60nm。
样品1 0.2 5 1.2 0.8 0.13 4.0 0.2 0.01 0.2 0.10 0.01 0.01
样品2 0.25 5.5 1.1 0.82 0.12 3.8 0.24 0.01 0.15 0.08 0.01 0.01
样品3 0.3 6 1.0 0.84 0.11 3.6 0.26 0.02 0.10 0.06 0.01 0.01
样品4 0.35 6.5 0.9 0.87 0.10 3.4 0.28 0.02 0.05 0.04 0.01 0.01
样品5 0.4 7 0.9 0.90 0.10 3.2 0.30 0.02 0.03 0.02 0.01 0.01[0045] 对样品1-5，制成抗菌材料，即Φ20×5mm的块状试样，通过扫描电镜、透射电镜进行检测，试样表面弥散着ε-Cu，并且析出相颗粒尺寸约为60-80nm，析出相之间的距离约为60nm。
[0046] 由此可见，本发明的产品析出相颗粒尺寸更小，并且更加均匀，析出相之间的距离也更小。
[0047] 实施例2
[0048] 按照背景技术专利的方法，分别培养大肠杆菌、鼠伤寒杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌、霍乱弧菌、破伤风梭菌和放线菌，取样品2并进行抗菌性能实验，检测结果如下表：
[0049]
[0050] 通过上表可以看出，本发明专利的产品不仅可以杀灭肠杆菌、鼠伤寒杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌，而且对霍乱弧菌、破伤风梭菌和放线菌也具有很好的杀灭效果，而背景技术专利对霍乱弧菌、破伤风梭菌和放线菌杀菌效果很差，基本上为16小时30％左右；并且本专利的产品对细菌的杀灭速度大大增快，尤其是对鼠伤寒杆菌和白色念珠菌。
[0051] 实施例3