含銅抗菌不銹(xiu)鋼是在1998年由日本新制鋼公司首先開發的，其化學成分如表9.84所示。這些鋼均具有很好的抗菌性。鐵素體抗菌不銹鋼NSSAM1對各種細菌都有很好的抗菌性，特別是黃色葡萄球菌、大腸桿菌和綠膜菌的殺菌率高達99％～100％，并且經過研磨后仍具有優秀的抗菌性。馬氏體抗菌不銹鋼NSSAM2 經研磨后的殺菌率依然達到了99.999％，具有良好的抗菌穩定性。奧氏體抗菌不銹鋼NSSAM3對黃色葡萄球菌、大腸桿菌的殺菌率為100％，具有穩定的抗菌性。
含銅(tong)(tong)(tong)抗菌(jun)不銹鋼(gang)(gang)需要經(jing)(jing)過(guo)抗菌(jun)熱處理，這(zhe)是(shi)由于(yu)銅(tong)(tong)(tong)在(zai)不銹鋼(gang)(gang)中的溶解度較(jiao)高，多以原(yuan)(yuan)子形式(shi)固溶于(yu)基(ji)體(ti)中，不銹鋼(gang)(gang)表(biao)面容易形成(cheng)連續的鈍化(hua)膜，固溶的銅(tong)(tong)(tong)原(yuan)(yuan)子較(jiao)難穿透鈍化(hua)膜，因此基(ji)本(ben)上表(biao)現不出抗菌(jun)功能。經(jing)(jing)過(guo)抗菌(jun)熱處理后，大(da)部(bu)分(fen)銅(tong)(tong)(tong)原(yuan)(yuan)子會從基(ji)體(ti)中析(xi)(xi)出，形成(cheng)富銅(tong)(tong)(tong)的較(jiao)大(da)尺寸的析(xi)(xi)出相，富銅(tong)(tong)(tong)相從表(biao)面到內部(bu)呈均勻(yun)分(fen)布。較(jiao)大(da)尺寸的富銅(tong)(tong)(tong)相析(xi)(xi)出于(yu)鋼(gang)(gang)的表(biao)面，造(zao)成(cheng)鈍化(hua)膜不連續，能與外界接觸，在(zai)潮濕的環境中析(xi)(xi)出銅(tong)(tong)(tong)離子，起到殺菌(jun)作用。
我國制定了黑色冶金行業標準YB/T 4171-2008《含銅抗菌不銹鋼》，表9.85為我國含銅抗菌不銹鋼的化學成分。這類鋼一般采用初煉鋼水加爐外精煉等工藝。這類鋼的鋼板（帶）、不銹鋼(gang)管一般以熱處理或熱處理加酸洗狀態交貨，鋼板（帶）、不銹鋼管的力學性能應符合表9.86的規定。
表9.87為推薦的(de)(de)(de)(de)表9.85所列含銅抗(kang)菌(jun)(jun)(jun)不銹(xiu)鋼的(de)(de)(de)(de)抗(kang)菌(jun)(jun)(jun)熱(re)(re)處理制度。眾多(duo)的(de)(de)(de)(de)研究(jiu)均表明(ming)，含銅的(de)(de)(de)(de)抗(kang)菌(jun)(jun)(jun)不銹(xiu)鋼只有在(zai)經過抗(kang)菌(jun)(jun)(jun)熱(re)(re)處理以(yi)后才能具(ju)有明(ming)顯(xian)的(de)(de)(de)(de)抗(kang)菌(jun)(jun)(jun)特性。未(wei)經抗(kang)菌(jun)(jun)(jun)熱(re)(re)處理的(de)(de)(de)(de)抗(kang)菌(jun)(jun)(jun)不銹(xiu)鋼，或僅做了固溶處理和時效的(de)(de)(de)(de)樣(yang)品(pin)，都(dou)沒有明(ming)顯(xian)的(de)(de)(de)(de)抗(kang)菌(jun)(jun)(jun)性能。抗(kang)菌(jun)(jun)(jun)熱(re)(re)處理的(de)(de)(de)(de)條件(jian)對(dui)析出相的(de)(de)(de)(de)數(shu)量、形貌(mao)都(dou)有明(ming)顯(xian)的(de)(de)(de)(de)影(ying)響，從而影(ying)響殺菌(jun)(jun)(jun)率(lv)。
YB/T 4171-2008規(gui)定經過抗(kang)菌(jun)(jun)(jun)熱處理(li)的不(bu)銹(xiu)鋼(gang)板（帶）和不(bu)銹(xiu)鋼(gang)管的抗(kang)菌(jun)(jun)(jun)率(lv)應符(fu)合以下要(yao)求：對大腸桿菌(jun)(jun)(jun)抗(kang)菌(jun)(jun)(jun)率(lv)不(bu)小(xiao)于90％，對金黃(huang)色葡萄(tao)球菌(jun)(jun)(jun)抗(kang)菌(jun)(jun)(jun)率(lv)不(bu)小(xiao)于90%。
含銅(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)奧(ao)氏體(ti)(ti)抗(kang)(kang)菌(jun)(jun)(jun)(jun)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)在(zai)(zai)抗(kang)(kang)菌(jun)(jun)(jun)(jun)熱(re)(re)(re)(re)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)時(shi)，最初析出的(de)(de)(de)ε-Cu相(xiang)在(zai)(zai)晶(jing)界成核，隨(sui)著抗(kang)(kang)菌(jun)(jun)(jun)(jun)熱(re)(re)(re)(re)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)過(guo)程(cheng)的(de)(de)(de)進行，析出相(xiang)向晶(jing)內生(sheng)(sheng)長(chang)成長(chang)度約(yue)為(wei)30nm的(de)(de)(de)棒狀，其生(sheng)(sheng)長(chang)方向是沿著鋼(gang)(gang)(gang)材加(jia)工(gong)(gong)方向的(de)(de)(de)。脫(tuo)溶析出的(de)(de)(de)ε-Cu相(xiang)為(wei)含Cr、Ni、Fe的(de)(de)(de)Cu固(gu)(gu)溶體(ti)(ti)，其結(jie)構為(wei)面心(xin)立方，隨(sui)著脫(tuo)溶過(guo)程(cheng)的(de)(de)(de)進行，富Cu相(xiang)中的(de)(de)(de)Cu含量增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)，其他元(yuan)素(su)的(de)(de)(de)含量減(jian)(jian)少，ε-Cu相(xiang)中的(de)(de)(de)Cu含量最高(gao)可達約(yue)90％。許多文獻指出，較(jiao)佳(jia)的(de)(de)(de)抗(kang)(kang)菌(jun)(jun)(jun)(jun)熱(re)(re)(re)(re)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)工(gong)(gong)藝為(wei)750℃左右保溫3h以上。奧(ao)氏體(ti)(ti)抗(kang)(kang)菌(jun)(jun)(jun)(jun)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)產工(gong)(gong)藝流程(cheng)一般為(wei)：冶煉(lian)→熱(re)(re)(re)(re)軋(ya)(ya)→退(tui)火→冷(leng)軋(ya)(ya)→固(gu)(gu)溶處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)→抗(kang)(kang)菌(jun)(jun)(jun)(jun)熱(re)(re)(re)(re)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)。該工(gong)(gong)藝流程(cheng)不(bu)(bu)足之處(chu)(chu)(chu)是：在(zai)(zai)750℃時(shi)效(xiao)3h，相(xiang)當于對(dui)奧(ao)氏體(ti)(ti)鋼(gang)(gang)(gang)進行了(le)敏化(hua)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)，會降低其耐(nai)蝕性(xing)，而為(wei)了(le)保證(zheng)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)高(gao)的(de)(de)(de)表面質(zhi)量，最后的(de)(de)(de)抗(kang)(kang)菌(jun)(jun)(jun)(jun)熱(re)(re)(re)(re)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)必須在(zai)(zai)真(zhen)空下進行，這(zhe)在(zai)(zai)生(sheng)(sheng)產上難以實現，亦不(bu)(bu)適應現在(zai)(zai)的(de)(de)(de)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)生(sheng)(sheng)產線。為(wei)此(ci)，一些研究者(zhe)嘗(chang)試(shi)在(zai)(zai)熱(re)(re)(re)(re)軋(ya)(ya)后先進行抗(kang)(kang)菌(jun)(jun)(jun)(jun)熱(re)(re)(re)(re)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)，冷(leng)軋(ya)(ya)后再(zai)固(gu)(gu)溶熱(re)(re)(re)(re)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)的(de)(de)(de)工(gong)(gong)藝，為(wei)了(le)保持抗(kang)(kang)菌(jun)(jun)(jun)(jun)性(xing)能，對(dui)2mm厚的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)板的(de)(de)(de)固(gu)(gu)溶時(shi)效(xiao)時(shi)間(jian)控制(zhi)在(zai)(zai)2min。試(shi)驗結(jie)果(guo)(guo)表明，采(cai)用熱(re)(re)(re)(re)軋(ya)(ya)→抗(kang)(kang)菌(jun)(jun)(jun)(jun)熱(re)(re)(re)(re)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)→冷(leng)軋(ya)(ya)→固(gu)(gu)溶處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)，仍具有良(liang)好的(de)(de)(de)抗(kang)(kang)菌(jun)(jun)(jun)(jun)效(xiao)果(guo)(guo)。鋼(gang)(gang)(gang)中的(de)(de)(de)銅(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)含量自1.54％增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)至3.64％時(shi)，隨(sui)銅(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)含量的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)，抗(kang)(kang)菌(jun)(jun)(jun)(jun)效(xiao)果(guo)(guo)逐步提高(gao)，當銅(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)含量達到(dao)(dao)3.5％時(shi)，殺(sha)菌(jun)(jun)(jun)(jun)率達到(dao)(dao)99％。隨(sui)銅(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)含量的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)，鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)耐(nai)點(dian)蝕性(xing)也有所提高(gao)。含銅(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)抗(kang)(kang)菌(jun)(jun)(jun)(jun)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)隨(sui)銅(tong)(tong)(tong)(tong)(tong)含量的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)，其強度先減(jian)(jian)后增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)，而塑性(xing)則先增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)后減(jian)(jian)，但(dan)變化(hua)幅度不(bu)(bu)大。
對含(han)銅(tong)(tong)鐵素體抗(kang)(kang)菌(jun)(jun)不(bu)銹鋼中抗(kang)(kang)菌(jun)(jun)相(xiang)析(xi)出行(xing)為(wei)的(de)研究表明(ming)，在(zai)750℃×1h時(shi)效后，抗(kang)(kang)菌(jun)(jun)相(xiang)為(wei)面心立方結(jie)構，與基體存在(zai)位(wei)向關系(xi)，但其取向關系(xi)存在(zai)多(duo)樣性(xing)。抗(kang)(kang)菌(jun)(jun)相(xiang)的(de)成分接近單質銅(tong)(tong)，臨(lin)界析(xi)出溫(wen)度(du)達(da)到900℃，抗(kang)(kang)菌(jun)(jun)相(xiang)的(de)最佳時(shi)效溫(wen)度(du)范圍為(wei)750～800℃，在(zai)銅(tong)(tong)含(han)量(liang)(liang)為(wei)1.56％時(shi)的(de)析(xi)出量(liang)(liang)在(zai)0.6％以上，抗(kang)(kang)菌(jun)(jun)相(xiang)呈桿狀(zhuang)，且溫(wen)度(du)越(yue)高，其長度(du)方向的(de)平均尺寸越(yue)大(da)。抗(kang)(kang)菌(jun)(jun)不(bu)銹鋼的(de)殺菌(jun)(jun)率和(he)其與細(xi)菌(jun)(jun)作(zuo)(zuo)用時(shi)間有關，鐵素體抗(kang)(kang)菌(jun)(jun)不(bu)銹鋼與大(da)腸桿菌(jun)(jun)作(zuo)(zuo)用150min左(zuo)右(you)后，殺菌(jun)(jun)率才會達(da)到99.9％以上。
對含銅馬氏體時效鋼的研究發現，在500～600℃時效處理時，大量細小的富銅原子團析出，對不銹鋼起到沉淀強化作用，但殺菌率不高；在經過700℃時效1～4h后，表現出優秀的抗菌性能。含銅不銹鋼經固溶和時效后的析出相ε-Cu相呈棒狀，長度約100nm，析出相中銅含量達到91.9％。試驗發現，抗菌馬氏體不銹鋼與對比鋼3Cr13比較，其耐點蝕性能下降，這是由于ε-Cu相與鈍化膜形成電偶腐蝕造成。比較奧氏體抗菌不銹鋼和馬氏體抗菌不銹鋼，前者的抗菌性能優于后者，這是由于奧氏體抗菌不銹鋼的析出相細小，分布彌散，比面積大，與細菌接觸的概率大。
根據研究和工業生產經驗(yan)，合(he)金型抗菌不銹鋼產品有如下(xia)優點：
①. 抗菌性廣(guang)譜，對多種常見(jian)病(bing)菌均具有(you)良好(hao)的殺菌效果(guo)；
②. 抗菌功(gong)效具有長效性，不會因表面(mian)磨損或長期浸泡(pao)而喪失；
③. 抗菌(jun)不銹鋼對(dui)人(ren)體是安全的，在與菌(jun)液(ye)接(jie)觸(chu)時(shi)，銅離子溶(rong)出(chu)量(liang)很小，抗菌(jun)的作(zuo)用主要(yao)通過與細菌(jun)的直(zhi)接(jie)接(jie)觸(chu)來實現；
④. 不(bu)銹鋼的基(ji)本性(xing)(xing)能(neng)(neng)，如力學性(xing)(xing)能(neng)(neng)、耐腐蝕(shi)性(xing)(xing)、冷熱加(jia)工性(xing)(xing)、焊接性(xing)(xing)能(neng)(neng)與原鋼種基(ji)本相當；
⑤. 成本增(zeng)加有(you)限，含(han)銅(tong)抗菌不銹(xiu)(xiu)鋼的成本增(zeng)加10％～20％，含(han)銀抗菌不銹(xiu)(xiu)鋼的成本增(zeng)加20%~40%。
據報道，日本生產(chan)的鐵(tie)素體(ti)、奧氏體(ti)和馬氏體(ti)抗菌(jun)(jun)不(bu)銹鋼已(yi)分(fen)別在家(jia)電(dian)、廚房用(yong)具、刀具等領域得到推廣和應用(yong)。我(wo)國(guo)一些鋼鐵(tie)企(qi)業已(yi)可以提(ti)供各類抗菌(jun)(jun)不(bu)銹鋼。
