含銅抗菌不銹鋼是在1998年由日本新制鋼公司首先開發(fā)的，其化學(xué)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(xì)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(dá)99％～100％，并且經(jīng)過研磨后仍具有優(yōu)秀的抗菌性。馬氏體抗菌不銹鋼NSSAM2 經(jīng)研磨后的殺菌率依然達(dá)到了99.999％，具有良好的抗菌穩(wěn)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(wěn)定的抗菌性。

 含銅抗菌不銹鋼需要經(jīng)過抗菌熱處理，這是由于銅在不銹鋼中的溶解度較高，多以原子形式固溶于基體中，不銹鋼表面容易形成連續(xù)的鈍化膜，固溶的銅原子較難穿透鈍化膜，因此基本上表現(xiàn)不出抗菌功能。經(jīng)過抗菌熱處理后，大部分銅原子會從基體中析出，形成富銅的較大尺寸的析出相，富銅相從表面到內(nèi)部呈均勻分布。較大尺寸的富銅相析出于鋼的表面，造成鈍化膜不連續(xù)，能與外界接觸，在潮濕的環(huán)境中析出銅離子，起到殺菌作用。

 我國制定了黑色冶金行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(xué)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）、不銹鋼管一般以熱處理或熱處理加酸洗狀態(tài)交貨，鋼板（帶）、不銹鋼管的力學(xué)性能應(yīng)符合表9.86的規(guī)定。

 表9.87為推薦的表9.85所列含銅抗菌不銹鋼的抗菌熱處理制度。眾多的研究均表明，含銅的抗菌不銹鋼只有在經(jīng)過抗菌熱處理以后才能具有明顯的抗菌特性。未經(jīng)抗菌熱處理的抗菌不銹鋼，或僅做了固溶處理和時(shí)效的樣品，都沒有明顯的抗菌性能?？咕鸁崽幚淼臈l件對析出相的數(shù)量、形貌都有明顯的影響，從而影響殺菌率。

 YB/T 4171-2008規(guī)定經(jīng)過抗菌熱處理的不銹鋼板（帶）和不銹鋼管的抗菌率應(yīng)符合以下要求：對大腸桿菌抗菌率不小于90％，對金黃色葡萄球菌抗菌率不小于90%。

 含銅奧氏體抗菌不銹鋼在抗菌熱處理時(shí)，最初析出的ε-Cu相在晶界成核，隨著抗菌熱處理過程的進(jìn)行，析出相向晶內(nèi)生長成長度約為30nm的棒狀，其生長方向是沿著鋼材加工方向的。脫溶析出的ε-Cu相為含Cr、Ni、Fe的Cu固溶體，其結(jié)構(gòu)為面心立方，隨著脫溶過程的進(jìn)行，富Cu相中的Cu含量增加，其他元素的含量減少，ε-Cu相中的Cu含量最高可達(dá)約90％。許多文獻(xiàn)指出，較佳的抗菌熱處理工藝為750℃左右保溫3h以上。奧氏體抗菌不銹鋼的生產(chǎn)工藝流程一般為：冶煉→熱軋→退火→冷軋→固溶處理→抗菌熱處理。該工藝流程不足之處是：在750℃時(shí)效3h，相當(dāng)于對奧氏體鋼進(jìn)行了敏化處理，會降低其耐蝕性，而為了保證不銹鋼高的表面質(zhì)量，最后的抗菌熱處理必須在真空下進(jìn)行，這在生產(chǎn)上難以實(shí)現(xiàn)，亦不適應(yīng)現(xiàn)在的不銹鋼生產(chǎn)線。為此，一些研究者嘗試在熱軋后先進(jìn)行抗菌熱處理，冷軋后再固溶熱處理的工藝，為了保持抗菌性能，對2mm厚的鋼板的固溶時(shí)效時(shí)間控制在2min。試驗(yàn)結(jié)果表明，采用熱軋→抗菌熱處理→冷軋→固溶處理，仍具有良好的抗菌效果。鋼中的銅含量自1.54％增至3.64％時(shí)，隨銅含量的增加，抗菌效果逐步提高，當(dāng)銅含量達(dá)到3.5％時(shí)，殺菌率達(dá)到99％。隨銅含量的增加，鋼的耐點(diǎn)蝕性也有所提高。含銅抗菌不銹鋼隨銅含量的增加，其強(qiáng)度先減后增，而塑性則先增后減，但變化幅度不大。

 對含銅鐵素體抗菌不銹鋼中抗菌相析出行為的研究表明，在750℃×1h時(shí)效后，抗菌相為面心立方結(jié)構(gòu)，與基體存在位向關(guān)系，但其取向關(guān)系存在多樣性?？咕嗟某煞纸咏鼏钨|(zhì)銅，臨界析出溫度達(dá)到900℃，抗菌相的最佳時(shí)效溫度范圍為750～800℃，在銅含量為1.56％時(shí)的析出量在0.6％以上，抗菌相呈桿狀，且溫度越高，其長度方向的平均尺寸越大?？咕讳P鋼的殺菌率和其與細(xì)菌作用時(shí)間有關(guān)，鐵素體抗菌不銹鋼與大腸桿菌作用150min左右后，殺菌率才會達(dá)到99.9％以上。

 對含銅馬氏體時(shí)效鋼的研究發(fā)現(xiàn)，在500～600℃時(shí)效處理時(shí)，大量細(xì)小的富銅原子團(tuán)析出，對不銹鋼起到沉淀強(qiáng)化作用，但殺菌率不高；在經(jīng)過700℃時(shí)效1～4h后，表現(xiàn)出優(yōu)秀的抗菌性能。含銅不銹鋼經(jīng)固溶和時(shí)效后的析出相ε-Cu相呈棒狀，長度約100nm，析出相中銅含量達(dá)到91.9％。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，抗菌馬氏體不銹鋼與對比鋼3Cr13比較，其耐點(diǎn)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(yōu)于后者，這是由于奧氏體抗菌不銹鋼的析出相細(xì)小，分布彌散，比面積大，與細(xì)菌接觸的概率大。

 根據(jù)研究和工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，合金型抗菌不銹鋼產(chǎn)品有如下優(yōu)點(diǎn)：

   ①. 抗菌性廣譜，對多種常見病菌均具有良好的殺菌效果；

  ②. 抗菌功效具有長效性，不會因表面磨損或長期浸泡而喪失；

  ③. 抗菌不銹鋼對人體是安全的，在與菌液接觸時(shí)，銅離子溶出量很小，抗菌的作用主要通過與細(xì)菌的直接接觸來實(shí)現(xiàn)；

  ④. 不銹鋼的基本性能，如力學(xué)性能、耐腐蝕性、冷熱加工性、焊接性能與原鋼種基本相當(dāng)；

  ⑤. 成本增加有限，含銅抗菌不銹鋼的成本增加10％～20％，含銀抗菌不銹鋼的成本增加20%~40%。

 據(jù)報(bào)道，日本生產(chǎn)的鐵素體、奧氏體和馬氏體抗菌不銹鋼已分別在家電、廚房用具、刀具等領(lǐng)域得到推廣和應(yīng)用。我國一些鋼鐵企業(yè)已可以提供各類抗菌不銹鋼。