抗菌不锈钢产业化发展状况研究

张迎增 原创 | 2016-05-12 12:12 | 收藏 | 投票
关键字:抗菌不锈钢 
抗菌不锈钢是一种新型结构/功能一体化材料,既可以像普通不锈钢一样作为结构材料使用并具有装饰和美化功能,同时具有抗菌功能。
1.0 抗菌不锈钢的分类
目前中国市场上的抗菌不锈钢主要有涂层型抗菌不锈钢、表面改性型抗菌不锈钢、复合型抗菌不锈钢、合金型抗菌不锈钢等四种类型

工艺类型
技术工艺
工艺特点
涂层型抗菌不锈钢
在不锈钢表面涂层中添加抗菌剂。涂层主要分无机涂层和有机涂层两类。
无机涂层是在不锈钢表面或表面一定厚度内,以铜、银、锌及它们与其他元素(如稀土类金属)形成的合金,或者具有光催化活性的钛形成的氧化物作为涂层赋予不锈钢抗菌性能。
有机涂层的抗菌不锈钢是在不锈钢表面涂覆含有有机抗菌剂或有光催化活性的涂料,可赋予不锈钢抗菌性能。
表面改性型抗菌不锈钢
通过离子溅射或其他特殊处理,将铜、银等抗菌元素渗入到不锈钢中,使不锈钢表层具有抗菌性能。
抗菌氧化膜不锈钢是将不锈钢材料置于含银的酸性溶液介质中,通过特殊电流(正负交变)在40~50℃的温度下通电约6~10分钟,材料表面即形成一层厚度约200~300nm(纳米)的大分子结构氧化膜,这种结构就是典型的宝石型尖晶石型结构。
离子注入法是一种很有前途的技术,对抗菌金属离子的掺杂深度和浓度可以较好地控制。
复合型抗菌不锈钢
由不锈钢板与具有抗菌元素金属板复合制成。
复合型抗菌不锈钢同时结合了抗菌材料(铜或铜合金)优异的抗菌性能和不锈钢材料良好的力学性能和工艺性能。
合金型抗菌不锈钢
在不锈钢材料中添加金属元素(如等)并经过特殊处理而获得的具有抗菌功能的不锈钢。
含铜抗菌不锈钢的制备方法与常规的不锈钢相同,只是比常规不锈钢冶炼过程多添加0.5%~1%的铜,再进行特殊的热处理。热处理后使铜在不锈钢中均匀析出高度弥散分布的ε-Cu 相,从而具有抗菌特性。
含银抗菌不锈钢的制作工艺不需要进行特殊的热处理即可保持抗菌效果。但是银很难固溶到不锈钢中的其他合金元素中,容易在晶界析出,使不锈钢难以成形,所以向不锈钢中加入银还有一定的困难。

2.0 抗菌不锈钢的开发
早在1994年,加拿大韦斯泰姆技术有限公司就申请了抗菌不锈钢的中国专利。而在19961999年间,日新制钢株式会社、川崎制铁株式会社、株式会社神户制钢所、住友大阪水泥株式会社等日本企业先后申请了一系列有关抗菌不锈钢的中国专利。
中国科学院沈阳金属所从2003年开始研发抗菌不锈钢,是国内较早从事也是最有影响力的抗菌不锈钢研究单位,另外武汉科技大学、四川大学、天津大学、上海材料研究所等诸多国内科研单位也对抗菌不锈钢开展了深入而持续的研究。
而包括太钢集团、宝钢集团、上海天宝抗菌不锈钢有限公司、常州佳得顺抗菌材料科技有限公司、浙江华仁科技有限公司、中科普金特种材料技术发展有限公司、浙江兴利特钢有限公司、南京科创鑫锐新型金属材料有限公司、天津石泰集团有限公司、曼韬新材料(上海)有限公司、臣贤工贸(上海)有限公司等在内的一批企业,也先后加入了抗菌不锈钢开发、生产和应用行列。

单位名称
开发时间
抗菌不锈钢类型
中国科学院沈阳金属所
2003
合金型抗菌不锈钢
奥氏体抗菌不锈钢铁素体抗菌不锈钢马氏体抗菌不锈钢
浙江天宝实业有限公司
2004
合金型抗菌不锈钢
奥氏体抗菌不锈钢
太钢集团
2005
合金型抗菌不锈钢
铁素体抗菌不锈钢(TKJF系列)
奥氏体抗菌不锈钢(TKJA系列)
常州佳得顺抗菌材料科技有限公司
2007
抗菌氧化膜不锈钢
适用于铁素体、奥氏体和马氏体等各种不锈钢
宝钢集团
2009
合金型抗菌不锈钢
铁素体抗菌不锈钢
浙江华仁科技有限公司
2011
合金型抗菌不锈钢
奥氏体抗菌不锈钢铁素体抗菌不锈钢马氏体抗菌不锈钢

3.0 抗菌不锈钢的应用
不锈钢和人类日常生活息息相关,在诸多方面有着广泛应用(如下图):

钢号
用途
301
列车、航空器、传送带、车辆、螺栓、弹簧、筛网
301L
铁道车辆构架及外部装饰材料
304
家庭用品(各类餐具、橱柜、室内管线、热水器、锅炉、浴缸),汽车配件(风挡雨刷、消声器、模制品),医疗器具、建材、化学、食品工业、农业、船舶部件
304L
应用于抗晶界腐蚀性要求高的化学、煤炭、石油产业的野外露天机器、建材耐热零件及热处理有困难的零件。
304Cu
保温瓶、厨房洗涤槽、锅、壶、保温饭盒、门把手、纺织加工机器。
304N1
构件、路灯、贮水罐、水管
304N2
构件、路灯、贮水罐
316
海水里用设备、化学、染料、造纸、草酸、肥料等生产设备;照像、食品工业、沿海地区设施、绳索、CD杆、螺栓、螺母
316L
316钢的用途中,对抗晶界腐蚀性有特别要求的产品
321
航空器、排气管、锅炉汽包
409L
汽车排气管、热交换机、集装箱等在焊接后不热处理的产品。
410L
机械构造用件,发动机排气管,锅炉燃烧室,燃烧器。
430
耐热器具、燃烧器、家电产品、餐具、厨房洗涤槽、外部装饰材料、螺栓、螺母、 CD杆、筛网
430J1L
建筑外部装饰材料,汽车零件,冷热水供给设备。
436L
洗衣机、汽车排气管、电子产品、3层底的锅。
410
刀刃、机械零件、石油精练置、螺栓、螺母、泵杆、1类餐具(刀叉)。
420J1
餐具(刀)、涡轮机叶片
420J2
刀刃、管嘴、阀门、板尺、餐具(剪刀、刃)。

抗菌不锈钢在具备不锈钢原有性能的基础上,又增加了抗菌功能,对于提高人们生活品质具有重要意义。按照专家预测,在不锈钢的应用领域,70%以上可以由抗菌不锈钢来替代,市场应用潜力巨大。

领域/性能
力学性能
耐蚀性能
抗菌性能
加工性能
厨房设备
较高的延伸率和良好的拉伸性能,硬度低,强度高
要求有较好的耐腐蚀性能
抗菌性能要求高
深冲性能较好
食品工业
硬度要求高,有良好的综合性能,高温强度要求较高
耐蚀性能要求高特别是耐大气腐蚀性要高
抗菌性能要求高
切削性能好,易加工成型,焊接性能好
医疗设备
要求有较高的强度,硬度
耐蚀性能要求一般
抗菌性能要求高
冲压、弯曲等热加工性好,无热处理硬化现象
公共场所设备
低温强度高,有较好的延伸率
耐长常温大气腐蚀
抗菌性能要求较好
有良好的热加工成型性,弯曲性能优

4.0 抗菌不锈钢的标准化
随着抗菌不锈钢的不断开发,标准化要求也开始提上日程。截至目前,已经颁布实施的抗菌不锈钢标准主要有三项,分别是:GB/T 24170.1-2009《表面抗菌不锈钢1部分:电化学法》、YB/T 4171-2008《含铜抗菌不锈钢》、SN/T 2399-2010《抗菌金属材料评价方法》      

名称
发布/实施时间
适用范围
主要起草单位
GB/T 24170.1-2009《表面抗菌不锈钢1部分:电化学法》
2009625日发布
201041日实施
适用于以实现表面抗菌性能为主要目的,通过电化学方法在不锈钢表面获得具有无毒、抗菌覆盖层的表面抗菌不锈钢及其制品
常州佳得顺抗菌材料科技有限公司
YB/T 4171-2008《含铜抗菌不锈钢》
200821日发布
200871日实施
 
适用于具有抗菌功能的不锈钢冷轧钢板(带)及无缝钢管
浙江天宝实业有限公司
SN/T 2399-2010《抗菌金属材料评价方法》
2010110日发布
2010716日实施
适用于具有抑制/杀死细菌或抑制/杀死霉菌作用的抗菌金属材料
广东出入境检验检疫局

 
个人简介
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