JPH08104953A

JPH08104953A - 抗菌性を有するオーステナイト系ステンレス鋼

Info

Publication number: JPH08104953A
Application number: JP8187695A
Authority: JP
Inventors: Hirokazu Yano; 矢野　　宏和; Yoshikatsu Udagawa; 佳克宇田川; Tetsuo Sakai; 哲男坂井
Original assignee: Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 1994-08-11
Filing date: 1995-03-14
Publication date: 1996-04-23

Abstract

(57)【要約】【目的】外観，加工性等を損なうことなく、抗菌性を
高めたオーステナイト系ステンレス鋼を得る。【構成】このオーステナイト系ステンレス鋼は、Ｃ：
０．０１５〜０．０７０重量％，Ｓｉ：０．５〜２．０
重量％，Ｍｎ：０．５〜２．０重量％，Ｐ：０．０１５
〜０．０４０重量％，Ｓ：０．０１重量％以下及びＣｒ
〜重量％を含み残部がＦｅを基本組成とし、該基本組成
に含まれるＣｕの含有量が１．１〜３．５重量％の範囲
にあり、且つ式Ｘ＝Ｃｕ％／（Ｃ％＋Ｓｉ％＋Ｍｎ％＋
Ｐ％＋Ｓ％＋Ｃｒ％＋Ｃｕ％）で定義されるＸ値が０．
０５〜０．１５の範囲にある。【効果】ステンレス鋼に含まれるＣｕ含有量が１．１
重量％を超えるとき、表層部のＣｕ濃度が０．１原子％
以上になる。鋼表面にある水分でイオン化したＣｕが殺
菌作用を呈する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、抗菌性が高められたオ
ーステナイト系ステンレス鋼に関する。

【０００２】

【従来の技術】雑菌が繁殖し易い場所や雑菌の発生が好
ましくない場所に使用される硬質材料として、耐食性に
優れたオーステナイト系ステンレス鋼が使用されてい
る。しかし、雑菌の繁殖による汚染，悪臭，ぬめり等が
人体，動物，製品等に与える悪影響を懸念する傾向が強
くなってきている。特に清潔さが要求される厨房，医療
機関，多数の人が集まる建造物等では、雑菌に対して抵
抗力のある材料に対する要求が強い。この種の要求に答
えるため、抗菌剤を配合した樹脂をステンレス鋼の表面
に塗布積層する方法や、マトリックス中に抗菌剤成分を
含むめっきを施す方法等が特開平５−２２８２０２号公
報，特開平６−１０１９１号公報等で紹介されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】抗菌剤を配合した樹脂
をステンレス鋼の表面に塗布積層すると、ステンレス鋼
特有の金属光沢が失われ、商品価値を下げる。しかも、
抗菌性皮膜は、加工時や使用中に割れ，欠損，摩耗等の
損傷を受け、湿潤雰囲気に曝されるとき抗菌性成分が溶
出し、外観が劣化するばかりでなく、本来の抗菌作用が
損なわれる。また、抗菌剤が枯渇したとき、残った皮膜
が却って雑菌の栄養分となり、雑菌の繁殖を促進させる
原因にもなる。抗菌剤成分を混入した複合めっきを施し
たものでは、めっき層の密着性が十分でなく、加工性を
低下させる欠点がある。また、皮膜の溶解，摩耗，欠損
等に起因して外観が低下すると共に、抗菌作用が低下す
る場合がある。

【０００４】しかも、何れの方法も抗菌剤を使用してい
ることから、溶出した抗菌剤が人体や環境に悪影響を及
ぼす虞れがある。そこで、抗菌剤成分を被覆する方法に
代え、ステンレス鋼自体に抗菌性を付与するとこが望ま
れている。本発明は、このような要求に応えるべく案出
されたものであり、湿潤雰囲気にさらされたときイオン
化易いような含有量でＣｕを含ませることにより、オー
ステナイト系ステンレス鋼自体に抗菌性をもたせ、ステ
ンレス鋼特有の美麗な外観や加工性等の諸特性を損なう
ことなく、長期にわたって優れた抗菌性を維持し、しか
も人体や環境に対して安全なオーステナイト系ステンレ
ス鋼を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明のオーステナイト
系ステンレス鋼は、その目的を達成するため、Ｃ：０．
０１５〜０．０７０重量％，Ｓｉ：０．５〜２．０重量
％，Ｍｎ：０．５〜２．０重量％，Ｐ：０．０１５〜
０．０４０重量％，Ｓ：０．０１重量％以下及びＣｒ：
１５〜３２重量％を含み残部がＦｅを基本組成とし、該
基本組成に含まれるＣｕの含有量が１．１〜３．５重量
％の範囲にあり、且つ次式（１）で定義されるＸ値が
０．０５〜０．１５の範囲にあることを特徴とする。Ｘ＝Ｃｕ％／（Ｃ％＋Ｓｉ％＋Ｍｎ％＋Ｐ％＋Ｓ％＋Ｃｒ％＋Ｃｕ％）・・・・（１）このオーステナイト系ステンレス鋼は、更にＮｉ：７．
０〜２６．０重量％，Ｔｉ：０．０７５〜０．３５重量
％，Ｎ：０．０９〜０．１５重量％，Ｍｏ：０．１〜
５．１重量％の１種又は２種以上を含むことができる。

【０００６】Ｃｕは、非常に優れた抗菌性を呈すること
が知られている。Ｃｕの抗菌性は、イオン化したＣｕが
細胞の呼吸，代謝酵素中のチオールと効率よく反応し、
チオールを不活化させることに起因するものと考えられ
ており、抗菌性シリカゲル，抗菌性ゼオライト等のＣｕ
を担持した抗菌剤として使用されている。しかし、オー
ステナイト系ステンレス鋼自体に含まれているＣｕに関
しては。抗菌性の観点から検討されていない。本発明者
等は、このオーステナイト系ステンレス鋼自体に含まれ
ているＣｕにも抗菌性があることを見い出し、鋼中に含
まれるＣｕの含有量をイオン化し易いレベルに設定する
ことによって鋼自体であっても優れた抗菌性が発現され
ることを確認した。

【０００７】オーステナイト系ステンレス鋼に含まれて
いるＣｕが抗菌性を発現する機構は、次のように推察さ
れる。オーステナイト系ステンレス鋼は、Ｃｕ含有量が
高くなるに従って表層部のＣｕ濃度も上昇する。一般的
にはＣｕの添加量が１．１重量％以上になると、表層部
のＣｕ濃度が０．１原子％以上になり、細菌が繁殖し易
い湿潤環境下ではステンレス鋼表面にある僅かな水分に
よっても極微量のＣｕがイオン化する。Ｃｕは、抗菌効
果が高いことから、極微量であっても、鋼表面の近傍に
存在する細菌細胞の呼吸や代謝酵素と効率よく反応し、
不活化する。その結果、細菌の繁殖を抑え、殺菌する。

【０００８】鋼表面に接する雰囲気のｐＨや水分中の塩
濃度等の使用環境によってＣｕのイオン化反応が影響さ
れ、結果としてＣｕの抗菌効果が変わる。しかし、鋼中
のＣｕ含有量が１．１重量％を超え、前掲した式（１）
を満足する限り、通常の環境で十分な抗菌性を発現させ
ることができる。式（１）の関係は、本発明者等が行っ
た多数の実験から経験的に求められたものである。

【０００９】Ｃｕの抗菌効果は、オーステナイト系ステ
ンレス鋼に含まれているＣｕが多量になるほど強力にな
る。抗菌性の観点からすると、Ｃｕ含有量が高いほど好
ましい。しかし、３．５重量％を超える多量のＣｕが含
まれると、ステンレス鋼の熱間加工性が阻害される。し
たがって、下地鋼となるオーステナイト系ステンレス鋼
のＣｕ含有量は、１．１〜３．５重量％に範囲にあるこ
とが要求される。この範囲でＣｕを含むオーステナイト
系ステンレス鋼は、通常のＣｕを含んでいないものと外
観に変わりはない。しかも、鋼材自体に抗菌性を付与し
ていることから、疵付き，摩耗等に対して抵抗力のある
表面をもち、高位に安定した抗菌性が長期間にわたって
持続される。更に、食器，容器等にも広く使用されてい
るようにＣｕは通常の使用環境下では人体等に対し無害
であることから、Ｃｕ添加したオーステナイト系ステン
レス鋼も人体や環境に対して悪影響を与えることはな
い。

【００１０】Ｃｕ以外に含まれる合金元素について、添
加効果を説明する。Ｃ：０．０１５〜０．０７０重量％Ｃ含有量が０．０７０重量％を超えると、絞り成形が施
された場合にでも著しく材質が硬化し、時期割れ感受性
が敏感になる。そのため、Ｃの適量範囲を０．０１５〜
０．０７０重量％に定めた。Ｓｉ：０．５〜２．０重量％Ｓｉ含有量が高いほど、耐孔食性が向上し、オーステナ
イト相の加工硬化性が高くなる。このような硬化は、
０．５重量％以上のＳｉで顕著になる。しかし、２．０
重量％を超える多量のＳｉが含まれると、δフェライト
の生成により熱間加工性が劣化し、高温割れの原因とな
る。Ｓ：０．０１重量％以下有害な不純物であり、結晶粒界に低融点のＦｅＳ−Ｓ共
晶膜を形成し、赤熱脆性，熱間加工性等に悪影響を与え
る。しかし、０．０１重量％以下の低い含有量では硫化
物として固定化され、Ｓによる悪影響が抑えられる。

【００１１】Ｐ：０．０１５〜０．０４０重量％有害な作用が多く、Ｃとの共存下で炭化物の析出を助長
し、靭性を低下させる。耐食性についても、Ｐ含有量の
増加に伴って耐孔食感受性が強くなり、粒界腐食し易く
なる。そこで、Ｐの適量範囲を０．０１５〜０．０４０
重量％に定めた。Ｃｒ：１５〜３２重量％耐食性の改善に有効な合金元素であり、１５重量％以上
の含有量でＣｒの硬化が顕著になる。しかし、３２重量
％を超える多量のＣｒ含有量は、δフェライトの生成を
促進させ、熱間加工性を劣化させる。Ｎｉ：７．０〜２６．０重量％オーステナイトステンレス鋼の基本元素であり、含有量
が高くなるほど硬さや引張り強さが低下し、靭性が向上
する。Ｎｉ含有量が７．０重量％に満たないと、オース
テナイト相が不安定になり、加工誘起マルテンサイトが
生成し易く、加工硬化によって延性が低下する。しか
し、２６．０重量％を超えて多量のＮｉが含まれると、
鋼材コストが上昇する。

【００１２】また、オーステナイトを安定化するＭｎ：
０．５〜２．０重量％，結晶粒を微細化し、再結晶時の
粗粒化を抑制するＴｉ：０．０７５〜０．３５重量％，
高温強度，クリープ破断強度，靭性等を改善するＭｏ：
０．１〜５．１重量％，結晶粒を微細化し靭性を改善す
るＮ：０．００９〜０．１５重量％等の１種又は２種以
上を添加しても良い。

【００１３】

【実施例】

実施例１：表１に成分を示す各種ステンレス鋼を溶製し
た。表１において、試験番号１〜８は本発明に従ってＣ
ｕ含有量を調整したオーステナイト系ステンレス鋼を示
す。試験番号９及び１０はそれぞれ、Ｃｕ０．３１重量
％を含むＳＵＳ３０４，Ｃｕ０．２９重量％を含むＳＵ
Ｓ３１６及びＣｕ０．９９重量％を含むＣｕ−Ｎｉ−Ｃ
ｒ鋼を使用した比較例である。

【００１４】

【表１】

【００１５】各試験片の抗菌性を、次のように調査し
た。ＥｓｃｈｅｒｉｃｈｉａｃｏｌｉＩＦＯ３３
０１（大腸菌）及びＳｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓａ
ｕｒｅｕｓＩＦＯ１２７３２（黄色ブドウ球菌）そ
れぞれについて普通ブイヨン培地で３５℃，１６〜２０
時間振盪培養し、培養液を用意した。培養液を滅菌リン
酸緩衝液で２０，０００倍に希釈することにより、菌液
を調製した。菌液を試験片の表面に１ｍｌ滴下し、２５
℃で２４時間保存した。保存後、試験片をＳＣＤＬＰ培
地で洗い出し、得られた液について標準寒天培地を用い
た混釈平板培養法（３５℃，２日間培養）により生菌数
を測定した。この試験方法によるとき、初期の生菌数よ
り２４時間後の生菌数が減少しているほど、抗菌性の強
い材料であるといえる。また、試験に異常がないことを
確認するため、参照としてシャーレに菌液を直接滴下
し、同様に菌数を測定した。参照の生菌数に大きな増減
がないとき、試験結果が信頼性の高いものと評価され
る。

【００１６】

【表２】

【００１７】試験結果を示す表２から明らかなように、
Ｃｕ含有量が１．１重量％以上の試験番号１〜８では、
何れの試験片も２４時間後の生菌数が少なく、良好な抗
菌性を呈していることが判る。これに対し、Ｃｕ含有量
が低い試験番号９及び１０では、２４時間後にも多量の
大腸菌及び黄色ブドウ球菌が生存していた。また、Ｃｕ
含有量を１．５重量％の一定値に維持したオーステナイ
ト系ステンレス鋼について、他の合金成分が抗菌作用に
与える影響を調査した。その結果、同じＣｕ含有量であ
っても、表３及び図１に示すように本発明で規定した成
分範囲及び前掲した関係式（１）を満足するとき、抗菌
性が高いレベルで維持されていることが判明した。これ
に対し、規定した成分範囲或いは関係式（１）を満足し
ないものでは、抗菌性のバラツキが大きく、信頼性が低
く、オーステナイト組織を形成しないものもあった。

【００１８】

【表３】

【００１９】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明のオース
テナイト系ステンレス鋼は、他の合金成分との関連でＣ
ｕ含有量を１．１重量％以上にすることにより、外観，
加工性等の本来要求される特性を損なうことなく、長期
にわたって高位に安定した抗菌性を維持する。また、Ｃ
ｕの析出硬化を利用して表面の硬質化を図ることもでき
る。このようにして抗菌性が高められたステンレス鋼
は、衛生面を重視した刃物，洋食器，医療用機器，サニ
タリー器具，食品関連機器等として広範な分野で使用さ
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】合金成分相互の関係が抗菌性に与える影響を
表したグラフ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｃ：０．０１５〜０．０７０重量％，Ｓ
ｉ：０．５〜２．０重量％，Ｍｎ：０．５〜２．０重量
％，Ｐ：０．０１５〜０．０４０重量％，Ｓ：０．０１
重量％以下及びＣｒ：１５〜３２重量％を含み残部がＦ
ｅを基本組成とし、該基本組成に含まれるＣｕの含有量
が１．１〜３．５重量％の範囲にあり、且つ式Ｘ＝Ｃｕ
％／（Ｃ％＋Ｓｉ％＋Ｍｎ％＋Ｐ％＋Ｓ％＋Ｃｒ％＋Ｃ
ｕ％）で定義されるＸ値が０．０５〜０．１５の範囲に
あることを特徴とする抗菌性を有するオーステナイト系
ステンレス鋼。
【請求項２】更にＮｉ：７．０〜２６．０重量％，Ｔ
ｉ：０．０７５〜０．３５重量％，Ｎ：０．０９〜０．
１５重量％，Ｍｏ：０．１〜５．１重量％の１種又は２
種以上を含む請求項１記載のオーステナイト系ステンレ
ス鋼。