一种抗菌铝材的制作方法技术

本发明专利技术公开了一种抗菌铝材的制作方法，包括以下步骤：S1、阳极氧化：以待处理的铝材置于酸性溶液中作为阳极，进行氧化；S2、电化学沉积：将经过所述步骤S1氧化后的铝材作为阳极板浸入含有碘单质、碘离子和聚乙烯吡咯烷酮碘的水溶液中，进行电化学沉积；其中，所述水溶液中碘单质的质量分数≤3％，聚乙烯吡咯烷酮碘的质量分数≤30％，碘离子的质量分数≤2％。与现有技术相比，该方法具有抗菌效果好且抗菌性能持久等优点。

Making method of an antibacterial aluminum material

The invention discloses a preparation method of an antibacterial aluminum material, including the following steps: S1, anodizing: the aluminum material to be treated as an anode in an acid solution is oxidized; S2, electrochemical deposition: the aluminum material after the oxidation of the step S1 is immersed in the anode plate containing iodine, iodine and polyethylene pyrrole. In the aqueous solution of alkanone iodine, electrochemical deposition is carried out. In the aqueous solution, the mass fraction of iodine is less than 3%, the mass fraction of polyvinylpyrrolidone iodine is less than 30%, and the mass fraction of iodide ions is less than 2%. Compared with the existing technology, the method has the advantages of good antibacterial effect and long lasting antibacterial property.

【技术实现步骤摘要】
一种抗菌铝材的制作方法
本专利技术涉及金属材料加工
，具体涉及一种抗菌铝材的制作方法。
技术介绍
随着经济社会的发展和科学技术的进步，人们对于抵御病菌越来越重视，尤其是近年来，各种抗菌材料逐渐应用于纺织、医药、陶瓷、塑料和养殖等多种生活相关领域。目前，抗菌金属材料主要以钢材为主，抗菌铝或铝合金材料的应用相对较少，大多还处于研究阶段。现有技术中，抗菌铝或铝合金材料的制作方法主要是在阳极氧化膜表面或孔隙内沉积Ag+、Cu2+、Zn2+以及TiO2等抗菌物质，其中，由于Ag+具有较强的广谱抗菌性，因此，含金属银表面的抗菌铝或铝合金材料是当前应用是多的一种抗菌铝或铝合金材料。然而，填充金属银的铝阳极氧化膜抗菌性能只能达到99％左右，且由于银属于贵重金属，使得生产成本较高，使得含银抗菌铝合金材料在生活领域的应用范围难以得到广泛扩展。Cu2+和Zn2+的抗菌效果与Ag+相比较差、TiO2需要在紫外光照射下才具有杀菌和降解有机物的功能，这些局限性极大限制了现有抗菌铝合金的应用范围。碘由于具有抗菌效果强、抗菌谱广、灭菌快和毒性小等特性早已被世界公认为应用普遍且最为安全可靠的杀菌剂，并且碘也是人体所必须的微量元素。如果碘能够沉积在铝或铝合金材料表面，将使得铝或铝合金材料具有广谱的抗菌性能。然而，由于碘是一种极易升华的物质，因此，如何实现将碘沉积在阳极氧化膜的微孔中，并且保持持续有效的抗菌性能，一直是世界性难题，到目前为止，国内外都尚未有该类研究应用的相关报道。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种灭菌效果好且抗菌效果持久的抗菌铝材的制作方法。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种抗菌铝材的制作方法，包括以下步骤：S1、阳极氧化：以待处理的铝材置于酸性溶液中作为阳极，进行氧化；S2、电化学沉积：将经过所述步骤S1氧化后的铝材作为阳极板浸入含有碘单质、碘离子和聚乙烯吡咯烷酮碘的水溶液中，进行电化学沉积；其中，所述水溶液中碘单质的质量分数≤3％，聚乙烯吡咯烷酮碘的质量分数≤30％，碘离子的质量分数≤2％。一种抗菌铝材的制作方法，包括以下步骤：将待处理铝材依次经过如下操作制得抗菌铝材：酸性除油→水洗→碱洗→水洗→出光→两次水洗→阳极氧化→水洗→电化学沉积→水洗；其中，所述阳极氧化操作过程中是在酸性溶液中，以待处理铝材作为阳极板进行直流阳极氧化，氧化过程中的工艺参数如下：游离硫酸为160～180g/L，铝离子浓度为1～5g/L，温度≤20℃，电流密度为1.3～1.4A/dm2，时间为10～50min；所述电化学沉积操作过程中，以待处理铝材作为阳极板浸入含有碘单质、碘离子和聚乙烯吡咯烷酮碘的水溶液中，以耐腐蚀的极板作为阴极板进行电化学沉积，电化学沉积过程中的工艺参数如下：所述水溶液中碘单质的质量分数≤3％，聚乙烯吡咯烷酮碘的质量分数≤30％，碘离子的质量分数≤2％，电压≥80V。本专利技术的有益效果在于：采用本专利技术方法制得的抗菌铝材可广泛应用于医疗器械、特殊建筑场所、家电、食品加工和日化等领域，大大扩展铝或铝合金等铝材的应用领域，通过电沉积碘到阳极氧化膜微孔和表面，使得铝阳极氧化膜能够呈现出优异的抗菌性能；碘元素沉积在阳极氧化膜微孔内及表面上后，与阳极氧化膜有着较强的结合能力，光照和沸水都难以将碘全部从铝合金阳极氧化膜表面分离，推测其主要原因可能是碘与阳极氧化膜中的氧原子及聚乙烯吡咯烷酮中的氧原子以配位键的形式存在于铝合金表面，由于I具有空的5d电子轨道，而O具有孤对电子，在阳极的电压作用下，I原子的电子发生偏移，呈现正电荷，更容易接受O上面的孤对电子。附图说明图1为本专利技术实施例1～3制得的抗菌铝材的示意图；图2为本专利技术实施例1制得的抗菌铝材的抗菌层表面SEM形貌图；图3为本专利技术实施例1制得的抗菌铝材的抗菌层侧剖面SEM形貌图；图4为本专利技术实施例1制得的抗菌铝材的抗菌层表面的能谱分析图；图5为本专利技术实施例1制得的抗菌铝材的抗菌层表面的一个侧剖面微区能谱分析图；图6为本专利技术实施例1制得的抗菌铝材的抗菌层表面的另一个侧剖面微区能谱分析图；图7为本专利技术实施例4制得的抗菌铝材的大肠埃希菌试验结果图；图8为本专利技术实施例4制得的抗菌铝材样本一的大肠埃希菌试验结果图；图9为本专利技术实施例4制得的抗菌铝材样本二的大肠埃希菌试验结果图；图10为本专利技术实施例4制得的抗菌铝材样本三的大肠埃希菌试验结果图；图11为本专利技术实施例4中阴性板样的大肠埃希菌试验结果图；图12为本专利技术实施例4中阳性板样(空白板)的大肠埃希菌试验结果图。具体实施方式为详细说明本专利技术的
技术实现思路
、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。本专利技术最关键的构思在于：采用电化学方法在铝材阳极氧化膜微孔和表面沉积一层碘的络合物，使得铝材具有良好的灭菌性能；同时，碘以络合物的形式存在于铝材表面，使得其具有抗菌持久等特性。一种抗菌铝材的制作方法，包括以下步骤：S1、阳极氧化：以待处理的铝材置于酸性溶液中作为阳极，进行氧化；S2、电化学沉积：将经过所述步骤S1氧化后的铝材作为阳极板浸入含有碘单质、碘离子和聚乙烯吡咯烷酮碘的水溶液中，进行电化学沉积；其中，所述水溶液中碘单质的质量分数≤3％，聚乙烯吡咯烷酮碘的质量分数≤30％，碘离子的质量分数≤2％。从上述描述可知，本专利技术的有益效果在于：采用本专利技术方法制得的抗菌铝材可广泛应用于医疗器械、特殊建筑场所、家电、食品加工和日化等领域，大大扩展铝或铝合金等铝材的应用领域，通过电沉积碘到阳极氧化膜微孔和表面，使得铝阳极氧化膜能够呈现出优异的抗菌性能；碘元素沉积在阳极氧化膜微孔内及表面上后，与阳极氧化膜有着较强的结合能力，光照和沸水都难以将碘全部从铝合金阳极氧化膜表面分离，推测其主要原因可能是碘与阳极氧化膜中的氧原子及聚乙烯吡咯烷酮中的氧原子以配位键的形式存在于铝合金表面，由于I具有空的5d电子轨道，而O具有孤对电子，在阳极的电压作用下，I原子的电子发生偏移，呈现正电荷，更容易接受O上面的孤对电子。在溶液中，I3-离子中的碘与聚乙烯吡咯烷酮之中的氧原子以静电引力形成复合物(如果给予该溶液光照，溶液中的碘分子将会很快升华和分解)；在一定电压下，在阳极(铝合金氧化膜)表面以配位键形式沉积碘、聚乙烯吡咯烷酮，阴极产生氢气。推断极板发生的反应如下(RA(B)代表不同的聚乙烯吡咯烷酮分子)：阳极反应：RA-O…I3-+RB-O…I3--2e→RA-O→I2+RB-O→I2+I2Al-O+RA(B)-O→I2→RA(B)-O→I-I←O-AlAl-O+I2→I2←O-Al阴极反应：2H++2e→H2↑碘对病菌有较强的渗透力和氧化力，碘能很快穿透细胞壁，通过取代C、N、O和S上氢而阻碍病菌的氨基酸、蛋白质和核酸合成，同时也通过氧化作用改变病菌细胞内的C和S原子的化合价从而使病菌的酶活性丧失，从而达到抗菌的作用。沉积了碘络合物的铝合金抗菌材料可以缓冲释放出I2，使其具有快而强的抗菌效果。由于碘释放缓慢，因此，碘完全释放需要较长时间，从无色样品的抗菌性能可以推测出其抗菌耐久性能也较好。进一步地，所述步骤S2中，电沉积时间不大于8min。优选地，所述电沉积时间为0.5～5min，更优选地，所述电沉积时间为2～5min。从上述描述可知，本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗菌铝材的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、阳极氧化：以待处理的铝材置于酸性溶液中作为阳极，进行氧化；S2、电化学沉积：将经过所述步骤S1氧化后的铝材作为阳极板浸入含有碘单质、碘离子和聚乙烯吡咯烷酮碘的水溶液中，进行电化学沉积；其中，所述水溶液中碘单质的质量分数≤3％，聚乙烯吡咯烷酮碘的质量分数≤30％，碘离子的质量分数≤2％。

【技术特征摘要】
1.一种抗菌铝材的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、阳极氧化：以待处理的铝材置于酸性溶液中作为阳极，进行氧化；S2、电化学沉积：将经过所述步骤S1氧化后的铝材作为阳极板浸入含有碘单质、碘离子和聚乙烯吡咯烷酮碘的水溶液中，进行电化学沉积；其中，所述水溶液中碘单质的质量分数≤3％，聚乙烯吡咯烷酮碘的质量分数≤30％，碘离子的质量分数≤2％。2.根据权利要求1所述的抗菌铝材的制作方法，其特征在于：所述步骤S2中，电沉积时间不大于8min。3.根据权利要求1所述的抗菌铝材的制作方法，其特征在于：所述步骤S2中，电化学沉积过程中电压≥80V。4.根据权利要求1所述的抗菌铝材的制作方法，其特征在于：所述步骤S2中，电化学沉积过程中，阴极板为耐腐蚀性极板。5.根据权利要求1所述的抗菌铝材的制作方法，其特征在于：所述步骤S1中，阳极氧化过程时，铝离子的浓度为1～5g/L，温度低于20℃，电流密度为1.3～1.4A/dm2，时间为10～50min。6.根据权利要求5所述的抗菌铝材的制作方法，其特征在于：所述步骤S1中，所述酸性溶液为硫酸溶液。7.根据权利要求6所述的抗菌铝材的制作方法，其特征在于：所述硫酸溶液中游离的硫酸浓度为1...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵亚峰，周策，冯东升，郑云鹏，
申请(专利权)人：福建省南平铝业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35