抗菌不锈钢的研发

随着人们的健康意识和卫生防菌意识日益提高，具有抗菌功能的抗菌不锈钢应运而生。抗菌不锈钢的抗菌原理是利用金属盐的杀菌特性。研究表明，金属离子对细菌具有良好的抑制和杀灭的效果，对人体却不会产生危害。抗菌性优良排序为：Ag+>Co2+≥Ni2+≥Al3+≥Zn2+≥Cu3+=Fe3+>Mn2+≥Sn2+≥Ba2+≥Mg2+≥Ca2+。在炼钢时添加抗菌元素，再经过特殊的抗菌热处理等手段可以获得具有抗菌功能的不锈钢。目前应用最为广泛的是含铜和含银抗菌不锈钢。
一，含铜抗菌不锈钢。与传统不锈钢相比，含铜抗菌不锈钢内部含铜比传统不锈钢多0.1%~1%，经过锻压，热轧，冷轧，再经过特殊的热处理，使铜在不锈钢中均匀析出，形成ε-Cu由表面到内部的均匀弥散分布。实验表明，添加铜元素的不锈钢对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有很强的杀菌性，当不锈钢中的含铜量由1.5%增加至3.5%时，不锈钢对大肠杆菌的杀菌率由75.2%增加至99.9%；对葡萄球菌的杀菌率则由80%增加至99%。我国宝钢已实现了含铜抗菌不锈钢的工业化量产，主要产品为铁素体抗菌不锈钢。该抗菌不锈钢的杀菌率在99.99%以上，可应用于餐具厨具及家电等。宝钢所生产抗菌不锈钢不仅具有良好的抗菌性，同时具有良好的力学性能，其耐腐蚀性与普通不锈钢相当。近年来，我国又先后研发了在变质处理后进行超声波处理的低成本含铜抗菌不锈钢，以及加入铜、银、稀土等元素使纳米级复合抗菌相析出的不锈钢。
二，含银抗菌不锈钢。银是抗菌性很强的金属元素，大约是铜的100倍，通常银的加入量仅为0.04%~0.1%之间，就能使不锈钢具有很强的抗菌性。宝钢在普通双相不锈钢中加入0.1%~3%的铜银二元中间合金制成含银抗菌不锈钢；之后宝钢还开发了含银奥氏体不锈钢。但是，银在常温下不能固溶到不锈钢的基体中去，很容易在晶界析出，造成抗菌性不均。另外，银的化学性质活泼，在光照下极易硫化和生成钝化膜，降低了抗菌性能。这在一定程度上限制了含银抗菌不锈钢的广泛使用。
合金型抗菌不锈钢会大大增加生产成本。加铜抗菌不锈钢的成本会比普通不锈钢的成本增加10%~20%，加银抗菌不锈钢增加20%~40%。同时。合金型抗菌不锈钢难以直接利用不锈钢短流程生产工艺。从实际应用来看，抗菌不锈钢所利用的主要是不锈钢表面的抗菌性能，而合金型抗菌不锈钢则是在不锈钢表面和内部都含有抗菌金属离子，这就增加了生产成本和技术要求。因此，表面抗菌不锈钢成为重要的研发方向。表面改性抗菌不锈钢主要是利用离子溅射和热处理等方法，向普通不锈钢表面渗入铜锌银等抗菌元素，在不锈钢表面形成一层合金层，以增加不锈钢的抗菌性能。表面改性抗菌不锈钢的最大优势在于：可以利用成品不锈钢进行短流程生产，减少生产工序，降低生产成本，而不影响产品抗菌性的应用；同时解决了一些抗菌相在基体中难以固溶的难题。（钢研）