(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃ：０．０７重量％以下，Ｓｉ：２．０重量％以下，Ｍｎ：２．５重量％以下，Ｃｒ：８〜３２重量％及びＡｇ：０．０５〜１．０重量％を含み、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる組成と、短径が１０μｍ以下のＡｇ相が０．０３％以上の面積分率でマトリックス中に分散している組織を有するＡｇ含有抗菌ステンレス鋼板。
【請求項２】
Ｃ：０．０７重量％以下，Ｓｉ：２．０重量％以下，Ｍｎ：２．５重量％以下，Ｃｒ：８〜３２重量％，Ｎｉ：２７重量％以下及びＡｇ：０．０５〜１．０重量％を含み、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる組成と、短径が１０μｍ以下のＡｇ相が０．０３％以上の面積分率でマトリックス中に分散している組織を有するＡｇ含有抗菌ステンレス鋼板。
【請求項３】
さらに、Ｎ：０．１重量％以下を含む組成を有する請求項２に記載のＡｇ含有抗菌ステンレス鋼板。
【請求項４】
さらに、Ｂ：０．０２重量％以下，Ｍｏ：３．０重量％以下，Ｗ：１．０重量％以下，Ｖ：１．０重量％以下，Ｚｒ：１．０重量％以下，Ａｌ：１．０重量％以下，Ｔｉ：１．０重量％以下，Ｎｂ：１．０重量％以下，及び希土類元素：０．０５重量％以下のうちの１種又は２種以上を含む組成を有する請求項１〜３のいずれか１項に記載のＡｇ含有抗菌ステンレス鋼板。
【請求項５】
Ａｇの他は請求項１〜４のいずれか１項に記載の組成を有するステンレス溶鋼を撹拌しながら粒径５０μｍ以下の粉末状Ａｇを添加した後、鋳造，熱間圧延及び冷間圧延を施すことを特徴とするＡｇ含有抗菌ステンレス鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、水回り用品，医療器具，公共機関の内装材等の素材として好適なＡｇ含有抗菌ステンレス鋼板に関する。
【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材料として、耐食性に優れたステンレス鋼板が従来から使用されている。
最近では、雑菌の繁殖に起因した汚染，悪臭，ヌメリ等が人体，動物等に及ぼす悪影響を懸念する傾向が強まってきており、構造材としての耐食性に加えて抗菌作用をもつ材料が要求され始めている。特に清潔さが要求される水回り用品，医療器具等では、雑菌に対して抵抗力のある材料が強く求められている。
この要求に応えるため、抗菌剤を配合した塗料や樹脂をステンレス鋼の表面に塗布積層する方法，マトリックス中に抗菌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】
しかし、抗菌剤を配合した塗料や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質感や表面光沢が損なわれ、商品価値が低下する。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。
抗菌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、加工性が低下する。また、めっき層の溶解，摩耗，欠損等に起因して外観が低下すると共に、抗菌作用も低下する場合がある。
【０００４】
そこで、本発明者等は、Ｃｕ添加によってステンレス鋼自体に抗菌性をもたせたものを開発し、特開平８−６０３０２号公報，特開平８−１０４９５３号公報等として紹介した。この種のステンレス鋼は、ステンレス鋼本来の金属光沢や加工性を損なうことなく、優れた抗菌性を呈する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
Ｃｕの抗菌性を発現させるためには、長時間の時効処理や多量のＣｕ添加が必要とされる。しかし、長時間の時効処理は、生産性を低下させ、生産コストを上昇させる原因となる。他方、多量のＣｕ添加は、熱間加工性の面からは必ずしも好ましくない。しかも、使用中にＣｕの抗菌性が有効に作用するためには、比較的長い時間がかかることも問題である。
本発明は、このような問題を解消すべく案出されたものであり、Ａｇ相を微細な粒子としてマトリックス中に分散させることにより、Ｃｕに比較して格段に優れたＡｇの抗菌作用を活用した抗菌ステンレス鋼板を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のＡｇ含有抗菌ステンレス鋼板は、その目的を達成するため、Ｃ：０．０７重量％以下，Ｓｉ：２．０重量％以下，Ｍｎ：２．５重量％以下，Ｃｒ：８〜３２重量％，Ｎｉ：０〜２７重量％及びＡｇ：０．０５〜１．０重量％を含み、さらに必要に応じて、Ｎ：０．１重量％以下，Ｂ：０．０２重量％以下，Ｍｏ：３．０重量％以下，Ｗ：１．０重量％以下，Ｖ：１．０重量％以下，Ｚｒ：１．０重量％以下，Ａｌ：１．０重量％以下，Ｔｉ：１．０重量％以下，Ｎｂ：１．０重量％以下，及び希土類元素：０．０５重量％以下のうちの１種又は２種以上を含み、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる組成と、短径が１０μｍ以下のＡｇ相が０．０３％以上の面積分率でマトリックス中に分散している組織を有することを特徴とする。
このステンレス鋼板は、Ａｇの他は前記組成を有するステンレス溶鋼を撹拌しながら粒径５０μｍ以下の粉末状Ａｇを添加した後、鋳造，熱間圧延及び冷間圧延を施すことにより製造される。
【０００７】
【作用】
Ａｇは、Ｃｕよりも優れた抗菌性を呈する元素であり、微量で大きな殺菌作用を示す。また、Ｃｕと違い、Ａｇ又はＡｇイオンが存在することによって、周囲の雑菌や細菌を死滅させる作用もある。しかも、比重が大きく、Ｆｅ中に固溶し難い元素であるから、ステンレス鋼に添加されたＡｇは、Ｃｕのように熱間圧延後に長時間の時効処理を必要とすることなく、マトリックス中に分散した析出物になるものと考えられる。しかし、ステンレス鋼にＡｇを添加しても、Ａｇの歩留りが著しく低く、Ａｇ粒子が不均一に分散する結果として、Ａｇを高濃度に含むＡｇ相がマトリックス中に均一分散したステンレス鋼が容易には得られないことが予想される。
そこで、本発明者等は、Ａｇ添加の方法について調査・研究した結果、小粒径のＡｇ粒子をステンレス鋼に添加するとき、マトリックス中にＡｇ相が均一分散したステンレス鋼が得られることを見い出した。すなわち、塊状よりも粒状，粒状よりも粉状としてＡｇを添加すると、Ａｇの均一分散が促進される。具体的には、粒径５０μｍ以下の粉末状Ａｇを添加するとき、Ａｇを十分均一な好ましい状態に分散させることができる。また、Ａｇ添加時の溶鋼撹拌も、Ａｇの均一分散に有効な手段である。
【０００８】
Ａｇ含有抗菌ステンレス鋼は、このように溶製されたステンレス溶鋼から常法に従って製造される。鋼板段階で、Ａｇ含有量及びＡｇ相粒子が抗菌性に及ぼす影響を調査したところ、Ａｇ含有量が高くてもＡｇ相粒子の短径が大きいと十分な抗菌作用が得られないことが判った。不十分な抗菌性の発現は、Ａｇ相の均一分散が不十分なことに原因があるものと推察される。他方、本発明者等による多数の実験結果から、短径が１０μｍ以下のＡｇ相粒子を０．０３％以上の面積分率でマトリックス中に分散させると、安定した抗菌作用が発現されることが判った。
本発明は、オーステナイト系，フェライト系，マルテンサイト系，複相系，二相系を初め、その他の種々のステンレス鋼に適用される。本発明で使用するステンレス鋼に含まれる合金成分，含有量等について説明する。
【０００９】
Ｃｒ：８重量％以上
ステンレス鋼の耐食性を確保する上で必須の合金成分であり、８重量％以上のＣｒが必要とされる。しかし、鋼種にもよるが３２重量％を超える多量のＣｒが含まれると、δフェライトの生成が促進され、熱間加工性が劣化する傾向が示される。
Ｎｉ：０〜２７重量％
オーステナイト系ステンレス鋼や二相系ステンレス鋼に本発明を適用する場合に含まれるオーステナイト相安定化成分である。Ｎｉ含有量が高くなるほど、硬さや引張強さが低下し、靭性が向上する。しかし、高価な元素であるため、多量のＮｉ含有は鋼材コストを上昇させる原因である。そこで、Ｎｉを有する鋼種にあっては、Ｎｉ含有量の上限を２７重量％に設定する。
【００１０】
Ａｇ：０．０５〜１．０重量％
Ａｇ含有量が高くなるほど、強力な抗菌作用が発現する。Ａｇ含有量が０．０５重量％以上になると、独立したＡｇ相粒子が面積分率０．０３％以上でマトリックス中に均一分散し、抗菌性が顕著に改善される。抗菌性の観点からはＡｇ含有量が高いほど好ましいが、Ａｇ含有量が増加するに従ってステンレス鋼の熱間加工性が阻害される。そこで、Ａｇ含有量の上限を１．０重量％に設定した。
本発明に従ったステンレス鋼は、その外の任意合金成分としてＣ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｂ，Ｍｏ，Ｗ，Ｖ，Ｚｒ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｎ，希土類元素等の１種又は２種以上を含むことができる。これらの合金成分は、鋼種に応じて適宜の範囲に調整される。たとえば、機械的性質を改善する目的で０．０７重量％以下のＣ，脱酸及び耐食性を向上させる目的で２．０重量％以下のＳｉ，鋼中の有害なＳをＭｎＳとして固定する目的で２．５重量％以下のＭｎ，製造時の熱間加工性を改善する目的で０．０２重量％以下のＢ，耐食性改善の目的で３．０重量％以下のＭｏ，耐熱性を改善する目的で１．０重量％以下のＷ，機械的性質を改善する目的で１．０重量％以下のＶ，Ｃ及びＮの固定や鋼中の有害成分であるＳを安定化させる目的で１．０重量％以下のＺｒ，脱酸及び耐食性を向上する目的で１．０重量％以下のＡｌ，Ｃ及びＮを固定する目的で１．０重量％以下のＴｉ，Ｎｂ，オーステナイト系及び二相系ステンレス鋼でのオーステナイト相を安定化する目的で０．１重量％以下のＮ，製造時の熱間加工性を改善する目的で０．０５重量％以下の希土類元素等が挙げられる。
【００１１】
Ａｇ相粒子の分散形態：短径１０μｍ以下，面積分率０．０３％以上
安定した抗菌性を得るためには、Ａｇ相粒子の大きさにバラツキが小さく、Ａｇ相粒子がマトリックスに均一分散していることが必要である。Ａｇ相粒子のサイズが抗菌性に及ぼす影響について調査・研究を重ねた結果、Ａｇ相粒子の短径が１０μｍ以下であると、安定した抗菌性が得られることが判った。また、Ａｇ相粒子の分布状態も抗菌性に影響するものであり、面積分率で０．０３％以上のＡｇ相粒子が存在すると優れた抗菌性が発現される。
面積分率は、ＪＩＳ  Ｇ０５５５「介在物清浄度測定法」に準拠して測定される。すなわち、光学顕微鏡を用いて倍率４００倍，測定視野６０視野以上とし、１視野内の４００格子点に占めるＡｇ相の格子点の数をカウントすることにより面積分率を求める。なお、ここでＡｇ相を短径によって規定した理由は、Ａｇ相が必ずしも常に完全な円形をもつとは限らず、その分散の形態における大きさの定義を明確にする意味から、表面に現れたＡｇ相の最も短い径がＡｇ相の大きさを有効に表していることによる。
【００１２】
【実施例】
Ｃ：０．０３５重量％，Ｓｉ：０．５５重量％，Ｍｎ：１．８重量％，Ｐ：０．０２重量％，Ｓ：０．００１重量％，Ｃｒ：１８．２５重量％，Ｎｉ：９．４０重量％，Ｎ：０．０３重量％及びＢ：０．００５重量％を含む基本組成のステンレス溶鋼に、表１に示すように種々の含有量でＡｇを添加した。溶製したステンレス鋼から常法に従ってステンレス鋼板を製造した。
得られたステンレス鋼板から試験片を切り出し、抗菌試験に供した。
抗菌試験では、黄色ブドウ球菌（Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ  ａｕｒｅｕｓ  ＩＦＯ１２７３２）を普通ブイヨン培地で３５℃，１６〜２４時間浸透培養し、培養液を用意した。培養液を滅菌リン酸緩衝溶液で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時間保持した。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）により生菌数をカウントした。この試験法では、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、抗菌性が強い材料であるといえる。
【００１３】
抗菌試験は、各サンプルで２枚の試験片を使用し、合計２回の試験を行い、２４時間後の生菌数の平均値で抗菌性を評価した。そして、２４時間後の生菌数と初期の生菌数との比を減菌率と定義し、減菌率が９９％以上の場合を抗菌性ありと判定した。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、同様に菌数をカウントした、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。
抗菌試験の結果を、Ａｇ含有量，Ａｇ相粒子の短径の平均値及びマトリックス中のＡｇ相粒子の面積分率と併せて表１に示す。表１にみられるように、Ａｇ含有量及びＡｇ相粒子の分布形態が本発明で規定した範囲にあるサンプルＮo.１〜８は、良好な抗菌性を示していることが判る。これに対し、Ａｇ含有量及びＡｇ相粒子の面積分率が低いサンプルＮo.９，１０では、抗菌性が低くなっている。また、Ａｇ相粒子の短径が大きなサンプルＮo.１１，１２では、本発明で規定した範囲にＡｇ含有量があっても、Ａｇ相の均一分散度が劣るため抗菌性にバラツキがみられ、安定した抗菌作用が得られないことが確認された。
【００１４】
0003710589.tif 000002
【００１５】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明のＡｇ含有抗菌ステンレス鋼は、Ａｇ含有量及びＡｇ相粒子の分布形態を調整することにより、加工性等の特性を損なうことなく、Ａｇ本来の優れた抗菌作用を発現させている。そのため、水回り用品，医療器具，公共機関の内装材等に好適な抗菌材料として使用される