含銅抗菌不銹鋼(gang)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)抗菌不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)需要經(jing)過抗菌熱(re)處理，這(zhe)是由于銅(tong)(tong)在不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)中的(de)(de)(de)溶解度(du)較(jiao)高，多(duo)以(yi)原子(zi)形式固溶于基(ji)體中，不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)表(biao)面(mian)(mian)容易形成連續的(de)(de)(de)鈍化膜(mo)，固溶的(de)(de)(de)銅(tong)(tong)原子(zi)較(jiao)難穿透鈍化膜(mo)，因此(ci)基(ji)本上表(biao)現不(bu)(bu)(bu)出抗菌功能。經(jing)過抗菌熱(re)處理后，大(da)部分銅(tong)(tong)原子(zi)會(hui)從(cong)基(ji)體中析(xi)出，形成富銅(tong)(tong)的(de)(de)(de)較(jiao)大(da)尺寸的(de)(de)(de)析(xi)出相，富銅(tong)(tong)相從(cong)表(biao)面(mian)(mian)到內部呈均勻分布。較(jiao)大(da)尺寸的(de)(de)(de)富銅(tong)(tong)相析(xi)出于鋼(gang)的(de)(de)(de)表(biao)面(mian)(mian)，造(zao)成鈍化膜(mo)不(bu)(bu)(bu)連續，能與外界接觸(chu)，在潮濕的(de)(de)(de)環(huan)境(jing)中析(xi)出銅(tong)(tong)離子(zi)，起到殺(sha)菌作用。
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)表9.85所列含(han)銅抗(kang)菌不(bu)銹鋼的(de)(de)抗(kang)菌熱(re)(re)處理(li)(li)制(zhi)度。眾多的(de)(de)研究(jiu)均表明(ming)，含(han)銅的(de)(de)抗(kang)菌不(bu)銹鋼只有在經過(guo)抗(kang)菌熱(re)(re)處理(li)(li)以后才(cai)能(neng)具(ju)有明(ming)顯的(de)(de)抗(kang)菌特性。未經抗(kang)菌熱(re)(re)處理(li)(li)的(de)(de)抗(kang)菌不(bu)銹鋼，或僅做了(le)固(gu)溶(rong)處理(li)(li)和時效的(de)(de)樣品，都(dou)沒有明(ming)顯的(de)(de)抗(kang)菌性能(neng)。抗(kang)菌熱(re)(re)處理(li)(li)的(de)(de)條(tiao)件(jian)對析出相的(de)(de)數量、形貌(mao)都(dou)有明(ming)顯的(de)(de)影響(xiang)，從而影響(xiang)殺(sha)菌率。
YB/T 4171-2008規定經過抗(kang)菌(jun)(jun)熱處理(li)的(de)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼板（帶）和不(bu)(bu)銹(xiu)鋼管的(de)抗(kang)菌(jun)(jun)率(lv)應符合以下要求(qiu)：對大腸桿菌(jun)(jun)抗(kang)菌(jun)(jun)率(lv)不(bu)(bu)小于90％，對金黃(huang)色葡萄球菌(jun)(jun)抗(kang)菌(jun)(jun)率(lv)不(bu)(bu)小于90%。
含(han)(han)銅(tong)(tong)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)抗(kang)(kang)(kang)菌(jun)(jun)(jun)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)在(zai)抗(kang)(kang)(kang)菌(jun)(jun)(jun)熱(re)(re)(re)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)時(shi)(shi)，最初析(xi)出的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)ε-Cu相在(zai)晶界成(cheng)核，隨(sui)(sui)著(zhu)抗(kang)(kang)(kang)菌(jun)(jun)(jun)熱(re)(re)(re)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)過程(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)進行(xing)(xing)(xing)，析(xi)出相向(xiang)晶內生(sheng)長成(cheng)長度(du)約(yue)為30nm的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)棒(bang)狀，其(qi)生(sheng)長方(fang)向(xiang)是(shi)沿著(zhu)鋼(gang)(gang)(gang)材加工方(fang)向(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)。脫(tuo)溶(rong)析(xi)出的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)ε-Cu相為含(han)(han)Cr、Ni、Fe的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)Cu固(gu)溶(rong)體(ti)(ti)，其(qi)結構為面心立方(fang)，隨(sui)(sui)著(zhu)脫(tuo)溶(rong)過程(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)進行(xing)(xing)(xing)，富Cu相中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)Cu含(han)(han)量(liang)(liang)增(zeng)(zeng)(zeng)加，其(qi)他元素的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)含(han)(han)量(liang)(liang)減(jian)(jian)少，ε-Cu相中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)Cu含(han)(han)量(liang)(liang)最高可達約(yue)90％。許多文獻指出，較佳的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)抗(kang)(kang)(kang)菌(jun)(jun)(jun)熱(re)(re)(re)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)工藝(yi)為750℃左右保(bao)溫(wen)3h以上(shang)。奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)抗(kang)(kang)(kang)菌(jun)(jun)(jun)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)產(chan)(chan)工藝(yi)流(liu)程(cheng)一(yi)般(ban)為：冶煉→熱(re)(re)(re)軋(ya)(ya)→退(tui)火(huo)→冷(leng)軋(ya)(ya)→固(gu)溶(rong)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)→抗(kang)(kang)(kang)菌(jun)(jun)(jun)熱(re)(re)(re)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)。該工藝(yi)流(liu)程(cheng)不(bu)(bu)足之處(chu)(chu)(chu)(chu)是(shi)：在(zai)750℃時(shi)(shi)效3h，相當(dang)于對(dui)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)鋼(gang)(gang)(gang)進行(xing)(xing)(xing)了(le)敏化處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)，會(hui)降(jiang)低(di)其(qi)耐蝕性(xing)(xing)，而為了(le)保(bao)證不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)高的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)表面質量(liang)(liang)，最后(hou)(hou)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)抗(kang)(kang)(kang)菌(jun)(jun)(jun)熱(re)(re)(re)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)必須在(zai)真空下進行(xing)(xing)(xing)，這在(zai)生(sheng)產(chan)(chan)上(shang)難以實現(xian)，亦不(bu)(bu)適應現(xian)在(zai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)生(sheng)產(chan)(chan)線。為此，一(yi)些研究者嘗試在(zai)熱(re)(re)(re)軋(ya)(ya)后(hou)(hou)先進行(xing)(xing)(xing)抗(kang)(kang)(kang)菌(jun)(jun)(jun)熱(re)(re)(re)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)，冷(leng)軋(ya)(ya)后(hou)(hou)再固(gu)溶(rong)熱(re)(re)(re)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)工藝(yi)，為了(le)保(bao)持抗(kang)(kang)(kang)菌(jun)(jun)(jun)性(xing)(xing)能，對(dui)2mm厚的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)板的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)固(gu)溶(rong)時(shi)(shi)效時(shi)(shi)間控制在(zai)2min。試驗結果表明，采(cai)用熱(re)(re)(re)軋(ya)(ya)→抗(kang)(kang)(kang)菌(jun)(jun)(jun)熱(re)(re)(re)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)→冷(leng)軋(ya)(ya)→固(gu)溶(rong)處(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)，仍(reng)具有(you)(you)良好(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)抗(kang)(kang)(kang)菌(jun)(jun)(jun)效果。鋼(gang)(gang)(gang)中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)銅(tong)(tong)含(han)(han)量(liang)(liang)自1.54％增(zeng)(zeng)(zeng)至3.64％時(shi)(shi)，隨(sui)(sui)銅(tong)(tong)含(han)(han)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)(zeng)加，抗(kang)(kang)(kang)菌(jun)(jun)(jun)效果逐步提高，當(dang)銅(tong)(tong)含(han)(han)量(liang)(liang)達到3.5％時(shi)(shi)，殺菌(jun)(jun)(jun)率達到99％。隨(sui)(sui)銅(tong)(tong)含(han)(han)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)(zeng)加，鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐點蝕性(xing)(xing)也有(you)(you)所提高。含(han)(han)銅(tong)(tong)抗(kang)(kang)(kang)菌(jun)(jun)(jun)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)隨(sui)(sui)銅(tong)(tong)含(han)(han)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)(zeng)加，其(qi)強度(du)先減(jian)(jian)后(hou)(hou)增(zeng)(zeng)(zeng)，而塑性(xing)(xing)則先增(zeng)(zeng)(zeng)后(hou)(hou)減(jian)(jian)，但變化幅度(du)不(bu)(bu)大。
對含銅鐵(tie)素體(ti)抗菌(jun)不(bu)(bu)銹鋼中(zhong)抗菌(jun)相(xiang)析(xi)出(chu)行為(wei)的(de)(de)(de)(de)研究表明，在(zai)(zai)(zai)750℃×1h時效后，抗菌(jun)相(xiang)為(wei)面心立(li)方結構，與(yu)基體(ti)存(cun)在(zai)(zai)(zai)位向(xiang)關(guan)系，但其(qi)取向(xiang)關(guan)系存(cun)在(zai)(zai)(zai)多(duo)樣(yang)性。抗菌(jun)相(xiang)的(de)(de)(de)(de)成分接近單質銅，臨界析(xi)出(chu)溫度達到900℃，抗菌(jun)相(xiang)的(de)(de)(de)(de)最佳時效溫度范圍為(wei)750～800℃，在(zai)(zai)(zai)銅含量(liang)為(wei)1.56％時的(de)(de)(de)(de)析(xi)出(chu)量(liang)在(zai)(zai)(zai)0.6％以(yi)上(shang)，抗菌(jun)相(xiang)呈桿(gan)狀，且(qie)溫度越高(gao)，其(qi)長度方向(xiang)的(de)(de)(de)(de)平(ping)均尺寸越大。抗菌(jun)不(bu)(bu)銹鋼的(de)(de)(de)(de)殺菌(jun)率(lv)和(he)其(qi)與(yu)細菌(jun)作(zuo)用(yong)時間有關(guan)，鐵(tie)素體(ti)抗菌(jun)不(bu)(bu)銹鋼與(yu)大腸桿(gan)菌(jun)作(zuo)用(yong)150min左(zuo)右后，殺菌(jun)率(lv)才會(hui)達到99.9％以(yi)上(shang)。
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(gen)據研究和(he)工業生產經驗，合金型抗菌不銹鋼產品有如下優(you)點：
①. 抗菌性廣(guang)譜，對多(duo)種常見病菌均(jun)具有良好的殺菌效(xiao)果(guo)；
②. 抗菌功效具有(you)長效性，不會因表(biao)面磨(mo)損或長期浸(jin)泡而(er)喪失(shi)；
③. 抗菌不銹(xiu)鋼對人體是安全的(de)，在與菌液(ye)接(jie)觸時(shi)，銅(tong)離(li)子溶出量很小，抗菌的(de)作(zuo)用主要通過(guo)與細菌的(de)直接(jie)接(jie)觸來(lai)實現；
④. 不銹鋼(gang)的基本(ben)性(xing)能，如力學(xue)性(xing)能、耐(nai)腐蝕(shi)性(xing)、冷熱加(jia)工性(xing)、焊(han)接性(xing)能與(yu)原鋼(gang)種基本(ben)相(xiang)當；
⑤. 成本增加有限，含銅抗(kang)菌(jun)不銹鋼(gang)的成本增加10％～20％，含銀抗(kang)菌(jun)不銹鋼(gang)的成本增加20%~40%。
據報道，日(ri)本生產(chan)的(de)鐵素體(ti)、奧氏體(ti)和(he)(he)馬氏體(ti)抗(kang)菌(jun)不銹鋼(gang)已分(fen)別在家(jia)電、廚房用(yong)具、刀具等領域得到推廣和(he)(he)應用(yong)。我國一些鋼(gang)鐵企業已可以提供各(ge)類抗(kang)菌(jun)不銹鋼(gang)。
