專利名稱：一種醫(yī)學(xué)外用鋁合金多功能涂層的電化學(xué)制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋁合金表面處理制備技術(shù)，涉及ー種醫(yī)學(xué)外用鋁合金多功能涂層的電化學(xué)制備方法。
背景技術(shù)：
鋁合金密度低，但比強度較高，接近或超過優(yōu)質(zhì)鋼，塑性好，可加工成各種型材，具有優(yōu)良的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和抗蝕性，エ業(yè)上廣泛使用，使用量僅次于鋼?，F(xiàn)今常用的鋁合金在建筑方面用量很大，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用還較窄，由于鋁合金質(zhì)輕、價廉，毒性極小，相比不銹鋼和鈦合金，鋁合金在醫(yī)學(xué)的價格優(yōu)勢是顯而易見的，因此在醫(yī)用方面仍有較大的發(fā)展
空間。醫(yī)學(xué)外用鋁合金材料與廣泛應(yīng)用的建筑鋁合金區(qū)別較大，主要對材料表面要求較高。這是由于隨著社會的發(fā)展及人民生活水平的提高，健康的生存環(huán)境日益成為人類追求的目標(biāo)，人們也日漸意識到病原菌的危害性，由此促進(jìn)了具有抗菌、自潔功能的鋁合金的開發(fā)并獲得了迅速發(fā)展。另外鋁是比較活潑的金屬，標(biāo)準(zhǔn)電位-1. 66V (vs. S. H. E)，在空氣中能自然形成一層厚度約為O. 01 O. I微米的氧化膜，但這層氧化膜極薄，耐蝕性差，作為醫(yī)用材料使用受到耐蝕的限制，因而必須對鋁合金表面進(jìn)行改性，制備出具有美觀、耐蝕、抗菌和自潔特性的醫(yī)學(xué)外用鋁合金就成為ー種需要。通過電化學(xué)陽極氧化在鋁合金表面形成多孔氧化膜，隨后在其中電沉積出具有殺菌作用的金屬銅、銀等，不僅可以充分提高鋁合金的耐蝕和美觀，而且利用銀、銅等金屬的殺菌作用和ニ氧化鈦的自潔特性以賦予鋁合金的抗菌和自潔性，將使得醫(yī)用率合金設(shè)備和器材(例如殘疾人樓梯扶手、醫(yī)用推車、輪椅、擔(dān)架、支架、智能呼叫等)的壽命大幅増加，同時其所具有的自清潔功能將有助于減少人力資源的不必要浪費。本發(fā)明對干拓寬鋁合金在醫(yī)用方面的范圍，具有非常重要的意義。目前關(guān)于鋁合金陽極陽極氧化、著色和封孔的專利總共只有十幾個左右，其中關(guān)于氧化著色的有6個，關(guān)于封孔的有9個，其基本目的是提高鋁合金的耐腐蝕性，但就鋁合金醫(yī)用多功能涂層(美觀、耐蝕、抗菌、自潔)的制備方法尚未見到關(guān)于醫(yī)用鋁合金多功能涂層的文獻(xiàn)報道也幾乎沒有。專利CN1050911報道了鋁或鋁合金陽極氧化膜青銅色系列電解著色エ藝，采用直流陽極氧化，交流電解著色，此發(fā)明重點在著色液的化學(xué)性能、分散能力及使用溫度范圍方面，對其耐腐蝕性和應(yīng)用沒有過多的提及。專利CN102424999A報道了ー種鋁合金陽極氧化膜電解著黒色的處理方法，主要采用交流電解著黒色，鋁合金陽極氧化后電解著黒色的膜色澤純正均勻、細(xì)膩光潔，黒色膜在3. 5%氯化鈉溶液中的耐腐蝕的能力較基體提高30%。專利CN1089311報道ー種鋁或鋁合金陽極氧化膜化學(xué)染色エ藝，染色效果清晰，但就耐腐蝕等沒有討論。故本專利采用電化學(xué)方法，在鋁合金表面進(jìn)行直流的陽極氧化并電解著色，該方法不僅解決了鋁合金耐腐蝕性低的缺陷，并提高了鋁合金殺菌、自潔的性能，而且是采用簡單的直流電源ー步法實現(xiàn)了鋁合金表面多功能涂層的制備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是目的在于提供ー種醫(yī)學(xué)外用鋁合金多功能涂層的電化學(xué)制備方法。該方法制備エ藝簡單，易操作，通過電化學(xué)方法不僅賦予鋁合金表面裝飾、耐蝕、殺菌和自潔等功能，而且涂層力學(xué)性能優(yōu)良，與基體結(jié)合力好。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實施的，具體包括以下步驟
I)鋁合金陽極氧化膜的制備陽極為需要處理的鋁合金，陰極也為鋁合金，在含一定濃度硫酸和鋁離子的電解液中電化學(xué)氧化制備鋁合金多孔氧化膜，其中電解液配方如下，硫酸120 180 g ·じ1，硫酸鋁5 20 g ·じ1，溫度10°C _40°C，氧化時間10_60min，電流密度IOmA · cm_2-400 mA · cm_2，氧化后，取出陽極并且在清水中浸一段時間以除去附于膜上的電解液，得到鋁合金多孔氧化膜。2)鋁合金的電化學(xué)著色為了提高鋁合金的耐蝕和裝飾性，在制備好上述的鋁合金氧化膜的基礎(chǔ)上繼續(xù)電沉積金屬，如銀、銅或者鋅。其中陽極是石墨，陰極為經(jīng)步驟(O氧化后的鋁合金，在含銀離子的電液解液中電化學(xué)沉積銀。其中電解液溫度控制在IO0C -40°C, pH 控制在 O. 5-4，時間控制在 I-IOmin,電流密度 5mA · CnT2-IOO mA · cnT2。沉積后，取出陰極并且在清水中浸以除去附于膜上的電解液，得到具有一定色澤和殺菌性能的鋁合金氧化膜。3)為了進(jìn)一歩提高鋁合金的耐蝕性，最后將鋁合金氧化膜浸入封孔液中進(jìn)行封孔，封孔液為含有納米ニ氧化鈦的水溶液，封孔溫度80 100°C,封孔時間I IOmin,封孔后將鋁合金浸入清水中以除去殘余附著物。經(jīng)上述3步驟處理后得到的鋁合金具有裝飾、耐蝕、殺菌和自潔等多功能。通過本發(fā)明制備的鋁合金氧化膜不僅與基體結(jié)合牢固，而且具有裝飾、耐蝕、殺菌和自潔等作用；制備エ藝簡單、性價比高、實用性強，解決了常規(guī)鋁合金的作為醫(yī)學(xué)外用的ー些現(xiàn)實問題，拓展常規(guī)鋁合金的應(yīng)用范圍.本方法簡單易行，制備的鋁合金可以用于殘疾人樓梯扶手、醫(yī)用推車、輪椅、擔(dān)架、支架、智能呼叫等諸多領(lǐng)域。
具體實施例方式下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例，所描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員可能根據(jù)下述描述方案，提出相應(yīng)修改或變化，這些修改或變化均應(yīng)包含在本發(fā)明的包含范圍之內(nèi)。
實施例I、常規(guī)鋁合金經(jīng)拋光、除油、除銹、水洗等エ序后，浸入含有150g ·じ1的硫酸溶液中，其中含鋁離子10 g·じ1，其中陽極為需要處理的鋁合金，陰極也為鋁合金，溫度10°C-40°C，氧化時間30min，電流密度10 mA · cm—2，氧化后，取出陽極并且在清水中浸一段時間以除去附于膜上的電解液，得到銀灰色鋁合金多孔氧化膜。
實施例2、將實施例I制備的銀灰色鋁合金做為陰扱，以石墨為陽扱，電解液為10g ·じ1硝酸銀+5 g ·じ1硫酸鎂+10 g ·じ1酒石酸鉀鈉，以硝酸調(diào)節(jié)pH到1，液溫25 °C，陰極電流密度為50 mA*cm_2，沉積時間lmin，取出陰極并且在清水中浸以除去附在膜上的溶液，得到金黃色的鋁合金。由于該步驟是在鋁合金孔中沉積單質(zhì)的金屬銀，因此氧化膜具有一定的電導(dǎo)率65m S · cm 1 ο實施例3、將實施例2制備的金黃色鋁合金浸入含有I g·じ1的納米ニ氧化鈦水溶液中進(jìn)行封孔，處理條件為80 100°C，10min，隨后取出鋁合金浸入清水中以除去附在膜上的溶液，干燥得到具有裝飾、耐蝕、殺菌和自潔作用的多功能鋁合金涂層。該氧化膜為金黃色，色澤飽滿，裝飾性高，氧化膜對水的浸潤性好，可耐擦拭脫色達(dá)1000次以上，在5%氯化鈉水溶液中的腐蝕速度為10_5 10_6A · cm_2數(shù)量級，較鋁合金基體(10_4 A · cm_2)提高 了 I 2個數(shù)量級。
權(quán)利要求
1.一種醫(yī)學(xué)外用鋁合金多功能涂層的電化學(xué)制備方法，其過程包括以下步驟 A招合金表面的氧化膜制備以招合金為基體，以合適的溫度和電流密度，在含有一定濃度的硫酸電解液中陽極氧化鋁合金得到多孔的鋁合金陽極氧化膜，其中陽極為鋁合金基體，陰極是鋁合金或不銹鋼板，將得到的銀灰色的鋁合金多孔氧化膜，將其浸泡在水中以除去殘留的電解液； B鋁合金氧化膜的電解著色將上述所得鋁合金氧化膜作為陰極，以石墨或其他金屬(銀、銅或者鋅等)作為陽極，在合適的溫度，PH和電參數(shù)下，在含一定比例的金屬離子(銀離子、銅離子或鋅離子等)的電解液中浸泡并電沉積一定時間的獲得金屬沉積于氧化膜中.由此獲得具有一定色澤并含有金屬單質(zhì)的氧化膜(橙黃色、紅色等)，將該氧化膜浸泡在水中以除去殘留的電解液；經(jīng)電解著色后氧化膜的電導(dǎo)可達(dá)65mS cnT1左右； C鋁合金氧化膜的封孔將電解氧化著色的氧化膜放在含有納米二氧化鈦的一定溫度的封孔液中封孔，使氧化膜閉孔的同時賦予其表層含有一定的二氧化鈦，以起到自潔作用。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的一種醫(yī)學(xué)外用鋁合金多功能涂層的電化學(xué)制備方法，其特征是所述的鋁合金為常用的鋁合金，如5系，6系等。
3.根據(jù)權(quán)利要求I的一種醫(yī)學(xué)外用鋁合金多功能涂層的電化學(xué)制備方法，其特征是所述的溫度范圍為10°C 40°C，氧化和電解著色的電流密度范圍為50mA Cm_，200mA cm 2 o
4.根據(jù)權(quán)利要求I的一種醫(yī)學(xué)外用鋁合金多功能涂層的電化學(xué)制備方法，其特征是所述的氧化電解液是無機酸(硫酸、磷酸等)，有機酸(草酸等)等其中的一種或者復(fù)配組成，溶劑為蒸餾水。
5.根據(jù)權(quán)利要求I的一種醫(yī)學(xué)外用鋁合金多功能涂層的電化學(xué)制備方法，其特征是所述的招合金的氧化時間10min 60min,溶液的pH值控制在0. 5 4。
6.根據(jù)權(quán)利要求I的一種醫(yī)學(xué)外用鋁合金多功能涂層的電化學(xué)制備方法，其特征是所述的電解著色液是含有一定濃度金屬離子和配位離子的電解液組成，金屬離子可以是銀離子、銅離子或者鋅離子，配位劑可以是酒石酸及其鹽、檸檬酸及其鹽等，溶劑為蒸餾水。
7.根據(jù)權(quán)利要求I的一種醫(yī)學(xué)外用鋁合金多功能涂層的電化學(xué)制備方法，其特征是所述的鋁合金氧化膜的著色時間在f lOmin，溶液的pH值控制在0. 5 2。
8.根據(jù)權(quán)利要求I的一種醫(yī)學(xué)外用鋁合金多功能涂層的電化學(xué)制備方法，其特征是所述的封孔液為含有納米二氧化鈦的水溶液或者還含有一定金屬離子(如鎳離子等)的電解液，氧化膜的封孔時間在f lOmin，溫度為8(Tl00°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求I的一種醫(yī)學(xué)外用鋁合金多功能涂層的電化學(xué)制備方法，其特征是電化學(xué)氧化法包括恒電流法，恒電壓法其中的一種。
10.根據(jù)權(quán)利要求I的一種醫(yī)學(xué)外用鋁合金多功能涂層的電化學(xué)制備方法，其特征是所述外加電源應(yīng)具有恒壓或者恒流的直流或者脈沖電源。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種醫(yī)學(xué)外用鋁合金多功能涂層的電化學(xué)制備方法。該方法制備的醫(yī)學(xué)外用鋁合金涂層具有裝飾、耐蝕、殺菌、自潔等多功能用途。它是對鋁合金基材進(jìn)行陽極氧化處理和電解著色，使鋁合金表面形成多孔氧化膜并含有一定的銀、銅、鋅等金屬，而氧化膜表層中含有自潔的納米二氧化鈦，使鋁合金具有裝飾、耐蝕、殺菌和自潔等功能。通過本發(fā)明制備醫(yī)學(xué)外用鋁合金多功能涂層不僅具有裝飾、耐蝕、殺菌和自潔作用，而且工藝簡單環(huán)保、無毒，膜層穩(wěn)定性高，實用性強，滿足了鋁合金在醫(yī)學(xué)外用方面的各項要求，拓展鋁合金的應(yīng)用范圍。本方法獲得到的多功能涂層可以使鋁合金在醫(yī)學(xué)器械，例如殘疾人樓梯扶手、醫(yī)用推車、輪椅、擔(dān)架、支架、智能呼叫等諸多領(lǐng)域使用。
文檔編號C25D11/18GK102703950SQ20121021297
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月27日
發(fā)明者易丹青, 鄧姝皓 申請人:湖南邁迪科新材有限公司