一种抗菌不锈钢餐具的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种多层抗菌不锈钢餐具的制备方法，适合制备不锈钢面板、不锈钢盆、餐盒等单面与食物相接触的餐具，所述的餐具用抗菌不锈钢材料，基本上由构成基体的钢和形成表面抗菌层的钢的双层结构组成，通过双层复合铸造的方法形成基体材料与表面层材料冶金结合的双层复合材料，将连铸得到的双层复合板材进行定长剪切得到固定长度的双层板坯并轧制得到餐具用抗菌不锈钢材料，随后通过热处理、轧延、冲压得到半成品，对半成品进行抗菌热处理后粗磨、细磨抛光等清洗、随后烘干包装，得到成品，本发明专利技术加工过程成本较低，抗菌层的厚度大。且基体和表面抗菌层均为不锈钢组分，在铸造过程中形成的冶金结合强度大，结合牢固，耐磨损，使用寿命长。

A preparation method of antibacterial stainless steel tableware

【技术实现步骤摘要】
一种抗菌不锈钢餐具的制备方法
本专利技术涉及餐具加工
，尤其涉及一种抗菌不锈钢餐具的制备方法。
技术介绍
抗菌材料具有很长的发展历史，在公元前，人类发现用银片覆盖伤口可以防止感染，加速创口的愈合。在19世纪，研究发现银离子等金属对微生物有抑制作用。进入20世纪后，对于抗菌材料的研究快速发展，各种抗菌剂被研发出来并应用于生活的各个方面。在现代社会中，对公众安全健康和生活质量要求不断提高，因而，各类具有更高的安全性和健康性能的各种用品的也在快速发展和被广泛采用。其中不锈钢材料在与人们生活息息相关的食品工业、家用厨房用品等方面被广泛应用。随着人们对各种疾病传播原因的认识日益深刻，在家庭卫生设备市场上对具有抗菌性能产品的需求越多，具有抗菌性能的不锈钢餐具开始发展起来。目前研究表明金属离子都具有不同程度的抗菌能力，综合考虑在实际使用时对安全性能的影响，主要采用银、铜和锌元素，使其实现在不锈钢中的富集来达到抗菌效果。目前抗菌不锈钢的种类主要有1.整体型抗菌不锈钢：即在冶炼的过程中加入银铜锌等金属元素，使不锈钢的表面与内部同时具有抗菌性能，这种制备方法的问题在于会消耗较多的银铜锌等金属元素，并且对于餐具而言，往往仅需要在其表面具备抗菌性能即可，整体型的抗菌不锈钢会造成相当程度的浪费。2.表面型抗菌不锈钢：即通过涂覆或渗透等方式在不锈钢表面形成金属或非金属抗菌层，抗菌性能来源于加入的金属抗菌元素或光催化抗菌材料，这类材料适用于餐具领域，但是其需要额外的涂覆或渗透工序，增加了处理流程，提高了生产成本，并且在长期使用过程中表面涂层的磨损或脱落问题也一直无法得到有效解决。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种制备工艺简化、加工成本较低、抗菌效果持久的一种抗菌不锈钢餐具的制备方法。本专利技术完整的技术方案包括：一种抗菌不锈钢餐具的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)组分设计所述的抗菌不锈钢餐具，基本上由构成基体的钢和形成表面抗菌层的钢的双层结构组成，具体组分如下：基体组分为：C：0.04％～0.06％、Si：1.0％～1.2％、Mn：0.6％～0.7％、Cr：14.5％～18％、Ni：8.5％～10％、Mo:1.2％～1.5％、Cu:0.1％～0.2％、P<0.03％、S<0.03％、Al:1.2％～2.5％、Ti：0.5％～0.8％、N<0.1％,余量为Fe。表面抗菌层组分为：C：0.015％～0.03％、Si：0.2％～0.4％、Mn：11％～13％、Cr：19％～20.5％、Ni：9％～11％、Mo:1.2％～1.5％、Cu:5％～8％、P<0.03％、S<0.03％、N<0.1％,余量为Fe。(2)抗菌不锈钢材料铸造首先，将基体材料和表面抗菌层材料按照上述的组分进行配比，随后分别基体材料炉和表面层材料炉，并加热熔融，基体材料炉中设有第一塞棒，第一塞棒位于基体材料炉的一侧，并堵住其下方的水口。表面层材料炉中设有第二塞棒，第二塞棒位于表面层材料的中央，并堵住其下方的水口；进行铸造时，首先提起第一塞棒，使熔融的基体材料由水口流出，并进入基体材料结晶器，在其中被冷却并凝固成固态的基体材料，并被牵引向前。在牵引段的中段，提起第二塞棒，使熔融的表面层材料熔体由水口流出，流到仍处于高温状态的固态基体材料表面，并进入表面层材料结晶器，在其中被冷却并形成与基体材料冶金结合的表面层材料，随后成一体的双层复合材料并被牵引向前。(3)抗菌不锈钢材料轧制将连铸得到的双层复合板材进行定长剪切得到固定长度的双层板坯，并经过均热炉在1250℃进行恒温加热30min后，进入热连轧机组中进行三道次的热轧制，每道次的压下变形量为15～20％，板材的厚度由20mm变形至约11mm，随后将轧制后的板材在1120℃加热20min后重新进行四道次的轧制，每道次的压下变形量为10～15％，板材的厚度由变形至约7mm，随后将轧制后的板材在950℃加热10min后重新进行三道次的轧制，每道次的压下变形量为10～15％，板材的厚度变形至约5mm。(4)抗菌不锈钢餐具的制备将前述得到的双层板坯进行第一级热处理，首先在1120℃下保温20min淬火，进行固溶处理，随后在850℃下，保温4～5h，随后自然冷却进行稳定化处理，随后在380～400℃下回火进行去应力处理。然后利用冲床进行下料，并对其进行轧延，然后利用冲床进行冲压，得到半成品。随后将得到的带有抗菌表面层的半成品进行抗菌热处理，具体为将其在550℃下保温6h进行时效处理，使表面层析出弥散的ε-Cu析出相。抗菌热处理完成的餐具先利用打磨轮对餐具进行粗磨，然后利用抛光皂进行细磨，打磨抛光完成的餐具利用三氯乙烯进行清洗，清洗过程中采用电加热方式进行加热，温度为80℃，加热过程中在池体上方不断通入氟，清洗完毕后直接利用设备自带烘干设备进行烘干，最后将烘干后的成品包装入库。优选的，基体表面不同位置处的表面抗菌层厚度在0.3～0.5mm之间。优选的，基体中Cr含量为14.5％～16.5％。根据上述方法所得到的抗菌不锈钢餐具。优选的，所述的餐具为不锈钢面板、不锈钢盆、餐盒等单面与食物相接触的餐具。本专利技术相对于现有技术的优点为：1.针对现有技术中整体型抗菌不锈钢材料的成本较高的问题，以及表面抗菌不锈钢材料的工序复杂且易磨损脱落的问题，设计了采用连续铸造后轧制的方式，使抗菌组分集中在表面层，并且加工过程成本较低，抗菌层的厚度大。且由于基体和表面抗菌层均为不锈钢组分，在铸造过程中形成的冶金结合强度大，结合牢固，耐磨损，使用寿命长。2.基体和表面抗菌层的组分设计上，考虑到不同的需求和使用特点，进行了针对性设计，使基体具有较强的强度和较低成本，在抗菌层组分选择上，使其具有较高的硬度、耐磨性和抗氧化耐腐蚀性，以及实现良好的抗菌效果。3.双流连续铸造一次性得到复合板材，将得到的板材进行两级热处理，首先提高钢的强度。随后对半成品进行抗菌热处理使表面层析出弥散的ε-Cu析出相，实现了良好的抗菌性能。4.利用板材进行抗菌餐具加工的过程工序优化、参数合理，适合工业批量低成本生产。附图说明图1为本专利技术公开的具有抗菌功能的餐具用不锈钢板材铸造装置图。图2为本专利技术具体实施方式中具有抗菌功能的不锈钢餐盘正面图。图3为图2的底面视图。图4为利用板材进行餐具制备的流程图。图中：1-基体材料炉，2-表面层材料炉，3-基体材料熔体，4-表面层材料熔体，5-第一塞棒，6-第二塞棒，7-基体材料结晶器；8-表面层材料结晶器；9-第一固液界面，10-第二固液界面，11-基体材料，12-表面层材料。具体实施方式下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请的实施方式中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施方式仅仅是作为例示，并非用于限制本申请。下面对本专利技术所公本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗菌不锈钢餐具的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/n(1)组分设计/n所述的抗菌不锈钢餐具，基本上由构成基体的钢和形成表面抗菌层的钢的双层结构组成，具体组分如下：/n基体组分为：C：0.04％～0.06％、Si：1.0％～1.2％、Mn：0.6％～0.7％、Cr：14.5％～18％、Ni：8.5％～10％、Mo:1.2％～1.5％、Cu:0.1％～0.2％、P<0.03％、S<0.03％、Al:1.2％～2.5％、Ti：0.5％～0.8％、N<0.1％,余量为Fe。/n表面抗菌层组分为：C：0.015％～0.03％、Si：0.2％～0.4％、Mn：11％～13％、Cr：19％～20.5％、Ni：9％～11％、Mo:1.2％～1.5％、Cu:5％～8％、P<0.03％、S<0.03％、N<0.1％,余量为Fe。/n(2)抗菌不锈钢材料铸造/n首先，将基体材料和表面抗菌层材料按照上述的组分进行配比，随后分别基体材料炉和表面层材料炉，并加热熔融，基体材料炉中设有第一塞棒，第一塞棒位于基体材料炉的一侧，并堵住其下方的水口。表面层材料炉中设有第二塞棒，第二塞棒位于表面层材料的中央，并堵住其下方的水口；/n进行铸造时，首先提起第一塞棒，使熔融的基体材料由水口流出，并进入基体材料结晶器，在其中被冷却并凝固成固态的基体材料，并被牵引向前。在牵引段的中段，提起第二塞棒，使熔融的表面层材料熔体由水口流出，流到仍处于高温状态的固态基体材料表面，并进入表面层材料结晶器，在其中被冷却并形成与基体材料冶金结合的表面层材料，随后成一体的双层复合材料并被牵引向前。/n(3)抗菌不锈钢材料轧制/n将连铸得到的双层复合板材进行定长剪切得到固定长度的双层板坯，并经过均热炉在1250℃进行恒温加热30min后，进入热连轧机组中进行三道次的热轧制，每道次的压下变形量为15～20％，板材的厚度由20mm变形至约11mm，随后将轧制后的板材在1120℃加热20min后重新进行四道次的轧制，每道次的压下变形量为10～15％，板材的厚度由变形至约7mm，随后将轧制后的板材在950℃加热10min后重新进行三道次的轧制，每道次的压下变形量为10～15％，板材的厚度变形至约5mm。/n(4)抗菌不锈钢餐具的制备/n将前述得到的双层板坯进行第一级热处理，首先在1120℃下保温20min淬火，进行固溶处理，随后在850℃下，保温4～5h，随后自然冷却进行稳定化处理，随后在380～400℃下回火进行去应力处理。/n然后利用冲床进行下料，并对其进行轧延，然后利用冲床进行冲压，得到半成品。随后将得到的带有抗菌表面层的半成品进行抗菌热处理，具体为将其在550℃下保温6h进行时效处理，使表面层析出弥散的ε-Cu析出相。抗菌热处理完成的餐具先利用打磨轮对餐具进行粗磨，然后利用抛光皂进行细磨，打磨抛光完成的餐具利用三氯乙烯进行清洗，清洗过程中采用电加热方式进行加热，温度为80℃，加热过程中在池体上方不断通入氟，清洗完毕后直接利用设备自带烘干设备进行烘干，最后将烘干后的成品包装入库。/n...

【技术特征摘要】
1.一种抗菌不锈钢餐具的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)组分设计
所述的抗菌不锈钢餐具，基本上由构成基体的钢和形成表面抗菌层的钢的双层结构组成，具体组分如下：
基体组分为：C：0.04％～0.06％、Si：1.0％～1.2％、Mn：0.6％～0.7％、Cr：14.5％～18％、Ni：8.5％～10％、Mo:1.2％～1.5％、Cu:0.1％～0.2％、P<0.03％、S<0.03％、Al:1.2％～2.5％、Ti：0.5％～0.8％、N<0.1％,余量为Fe。
表面抗菌层组分为：C：0.015％～0.03％、Si：0.2％～0.4％、Mn：11％～13％、Cr：19％～20.5％、Ni：9％～11％、Mo:1.2％～1.5％、Cu:5％～8％、P<0.03％、S<0.03％、N<0.1％,余量为Fe。
(2)抗菌不锈钢材料铸造
首先，将基体材料和表面抗菌层材料按照上述的组分进行配比，随后分别基体材料炉和表面层材料炉，并加热熔融，基体材料炉中设有第一塞棒，第一塞棒位于基体材料炉的一侧，并堵住其下方的水口。表面层材料炉中设有第二塞棒，第二塞棒位于表面层材料的中央，并堵住其下方的水口；
进行铸造时，首先提起第一塞棒，使熔融的基体材料由水口流出，并进入基体材料结晶器，在其中被冷却并凝固成固态的基体材料，并被牵引向前。在牵引段的中段，提起第二塞棒，使熔融的表面层材料熔体由水口流出，流到仍处于高温状态的固态基体材料表面，并进入表面层材料结晶器，在其中被冷却并形成与基体材料冶金结合的表面层材料，随后成一体的双层复合材料并被牵引向前。
(3)抗菌不锈钢材料轧制
将连铸得到的双层复合板材进行定长剪切得到固定长度的双层板坯，并经过均热炉在1250℃进行恒温加热...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋爱涛，田猛，王建新，曾宪伟，于志月，王新强，宋秀华，王立亮，
申请(专利权)人：滨州阳信华美不锈钢制品股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37