[发明专利]一种医学外用铝合金多功能涂层的电化学制备方法

说明书

技术领域

本发明属于铝合金表面处理制备技术，涉及一种医学外用铝合金多功能涂层的电化学制备方法。

背景技术

铝合金密度低，但比强度较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。现今常用的铝合金在建筑方面用量很大，在医学领域的应用还较窄，由于铝合金质轻、价廉，毒性极小，相比不锈钢和钛合金，铝合金在医学的价格优势是显而易见的，因此在医用方面仍有较大的发展空间。医学外用铝合金材料与广泛应用的建筑铝合金区别较大，主要对材料表面要求较高。这是由于随着社会的发展及人民生活水平的提高，健康的生存环境日益成为人类追求的目标，人们也日渐意识到病原菌的危害性，由此促进了具有抗菌、自洁功能的铝合金的开发并获得了迅速发展。

另外铝是比较活泼的金属，标准电位-1.66V（vs.S.H.E），在空气中能自然形成一层厚度约为0.01～0.1微米的氧化膜，但这层氧化膜极薄，耐蚀性差，作为医用材料使用受到耐蚀的限制，因而必须对铝合金表面进行改性，制备出具有美观、耐蚀、抗菌和自洁特性的医学外用铝合金就成为一种需要。

通过电化学阳极氧化在铝合金表面形成多孔氧化膜，随后在其中电沉积出具有杀菌作用的金属铜、银等，不仅可以充分提高铝合金的耐蚀和美观，而且利用银、铜等金属的杀菌作用和二氧化钛的自洁特性以赋予铝合金的抗菌和自洁性，将使得医用率合金设备和器材（例如：残疾人楼梯扶手、医用推车、轮椅、担架、支架、智能呼叫等）的寿命大幅增加，同时其所具有的自清洁功能将有助于减少人力资源的不必要浪费。本发明对于拓宽铝合金在医用方面的范围，具有非常重要的意义。

目前关于铝合金阳极阳极氧化、着色和封孔的专利总共只有十几个左右，其中关于氧化着色的有6个，关于封孔的有9个，其基本目的是提高铝合金的耐腐蚀性，但就铝合金医用多功能涂层（美观、耐蚀、抗菌、自洁）的制备方法尚未见到关于医用铝合金多功能涂层的文献报道也几乎没有。

专利 CN1050911 报道了铝或铝合金阳极氧化膜青铜色系列电解着色工艺，采用直流阳极氧化，交流电解着色，此发明重点在着色液的化学性能、分散能力及使用温度范围方面，对其耐腐蚀性和应用没有过多的提及。专利 CN102424999A报道了一种铝合金阳极氧化膜电解着黑色的处理方法，主要采用交流电解着黑色，铝合金阳极氧化后电解着黑色的膜色泽纯正均匀、细腻光洁，黑色膜在3.5%氯化钠溶液中的耐腐蚀的能力较基体提高30%。专利CN1089311报道一种铝或铝合金阳极氧化膜化学染色工艺，染色效果清晰，但就耐腐蚀等没有讨论。

故本专利采用电化学方法，在铝合金表面进行直流的阳极氧化并电解着色，该方法不仅解决了铝合金耐腐蚀性低的缺陷，并提高了铝合金杀菌、自洁的性能，而且是采用简单的直流电源一步法实现了铝合金表面多功能涂层的制备。

发明内容

本发明是目的在于提供一种医学外用铝合金多功能涂层的电化学制备方法。该方法制备工艺简单，易操作，通过电化学方法不仅赋予铝合金表面装饰、耐蚀、杀菌和自洁等功能，而且涂层力学性能优良，与基体结合力好。

本发明是通过以下技术方案实施的，具体包括以下步骤：

1）铝合金阳极氧化膜的制备：阳极为需要处理的铝合金，阴极也为铝合金，在含一定浓度硫酸和铝离子的电解液中电化学氧化制备铝合金多孔氧化膜，其中电解液配方如下，硫酸120～180 g·L^-1，硫酸铝5~20 g·L^-1，温度10℃-40℃，氧化时间10-60min， 电流密度10mA·cm^-2-400 mA·cm^-2，氧化后，取出阳极并且在清水中浸一段时间以除去附于膜上的电解液，得到铝合金多孔氧化膜。

2）铝合金的电化学着色：为了提高铝合金的耐蚀和装饰性，在制备好上述的铝合金氧化膜的基础上继续电沉积金属，如银、铜或者锌。其中阳极是石墨，阴极为经步骤（1）氧化后的铝合金，在含银离子的电液解液中电化学沉积银。其中电解液温度控制在10℃-40℃，pH控制在0.5-4，时间控制在1-10min，电流密度5mA·cm^-2-100 mA·cm^-2。沉积后，取出阴极并且在清水中浸以除去附于膜上的电解液，得到具有一定色泽和杀菌性能的铝合金氧化膜。