一种抗菌铝合金及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种抗菌铝合金，在铝中添加适量的Cu元素和Ag元素中的一种或二种，并经过抗菌处理，纳米级富铜相或富银相弥散析出，均匀分布于铝合金基体内，赋予铝合金良好的抗菌性能；所述抗菌处理是指：铝合金在450‑550℃保温2‑4小时进行固溶处理，合金中的富铜相或富银相完全溶入合金基体Al中；经150‑200℃保温2‑10小时的时效处理使富含Cu或Ag的纳米级第二相颗粒在Al基体中高度弥散析出。本发明专利技术的效果：经抗菌处理后，抗菌铝合金有大量弥散析出的富铜相(或富银相)赋予铝合金良好而且持久的抗菌性能，对金葡菌和大肠杆菌的抗菌率达到90％以上。

Antibacterial aluminum alloy and preparation method thereof

The invention discloses an antibacterial Aluminum Alloy in aluminum, adding an appropriate amount of Cu element and Ag element in one or two, and after antibacterial treatment, nano copper rich phase or Ag rich phase precipitates, evenly distributed in the Aluminum Alloy matrix, Aluminum Alloy endowed with good antibacterial properties and the antibacterial; treatment means: Aluminum Alloy in 450 550 DEG C for 2 4 hours of solid solution treatment, rich in copper alloy or silver rich phase in alloy Al; after 150 200 DEG C for 2 aging 10 hours to make nanometer second phase particles rich in Cu or Ag in Al the matrix height of precipitation. The effect of the invention: the antibacterial treatment, antibacterial Aluminum Alloy rich copper in bulk precipitation phase (or Ag rich phase) Aluminum Alloy gives good and lasting antibacterial property against Staphylococcus aureus and Escherichia coli antibacterial rate of more than 90%.

【技术实现步骤摘要】
一种抗菌铝合金及其制备方法
本专利技术属于抗菌处理
，涉及一种抗菌钴基合金及其制备方法。
技术介绍
世界卫生组织调查显示水污染已经成为人类健康的隐形杀手。全世界80％的疾病是由饮用被污染的水造成的，50％儿童的死亡是由饮用被污染的水造成的，全世界12亿人因饮用被污染的水而患上了多种疾病。其中大肠杆菌和金黄色葡萄球菌都是人类的常见的重要病原菌。大肠杆菌可引起人体肠胃炎、腹泻、泌尿系统感染和胆囊炎等消化系统的疾病；金黄色葡萄球菌可引起肺炎、伪膜性肠炎、心包炎、败血症、脓毒症及全身感染等。铝合金广泛应用于日常的产品制备中，例如门窗、餐具、厨具、户外水壶、手持工具等。常规的铝合金并没有抑菌和杀菌能力，无法阻止细菌的粘附、铺展和生长。在使用环境下，特别容易在表面滋生细菌，传染疾病。在医用材料领域，大量的研究已经证实：Ag和Cu具备广谱抗菌、持久性好、无耐药性等优点，得到了广泛认可。抗菌Ag+与Cu2+与金葡萄球菌和大肠杆菌等微生物接触，损伤细胞膜，破坏细菌的正常组织和繁衍的平衡，阻止细菌生长繁殖和消灭细菌。此外Cu是人体必需的微量元素，参与机体碳水化合物及脂类的代谢，参与多种酶的合成；Ag在人体内也有微量的分布。中国专利申请号201310038297.6公开了一种食品容器用抗菌铝合金，以重量百分比计，该铝合金的化学成分如下：0.3-1.5％Mn、0.5-1.5％Mg、0.1-3.0％Ag、0.1-1.0％Zn、0.1-1.0％RE、0.1-0.2％Ti、<0.3％Si、<0.6％Fe、<0.3％Cu，其他杂质元素≤0.20％，余量为Al。该专利采用了在适当范围内把Ag、Zn、RE元素加入Al-Mn-Mg合金中以保证抗菌的效果，但该专利的缺陷是：采用了较多的合金品种，不仅增加了制造成本，而且，材料成本较高。
技术实现思路
本专利技术为了克服现有技术中存在的不足，提出了一种抗菌铝合金及其制备方法，通过在纯铝中添加适量的Cu和Ag元素中的一种或者两种，并通过后续的抗菌处理工艺，使Cu元素、Ag元素均匀弥散在基体中，从而获得良好的抗菌性能。该合金对金葡菌和大肠杆菌的抗菌率达到90％以上。该合金可以广泛应用于铝制品中，具有长效抗菌效果。具体技术方案如下：一种抗菌铝合金，该合金包括Al和抗菌成分，纳米级的抗菌成分均匀弥散地分布在合金中；其中抗菌成分为Cu、Ag或者Cu和Ag的混合物；当抗菌成分仅为Cu时，Cu的重量百分数为1％～10％，余量为Al；当抗菌成分仅为Ag时，Ag的重量百分数为1％～10％，余量为Al；当抗菌成分为Cu和Ag的混合物时，Cu的重量百分数为1％～10％，Ag的重量百分数为1％～10％，余量为Al。上述合金还包括其他成分，其他成分为硅、镁、铁或钛，其中单一成分占总成分的质量百分比不超过0.9％，其他成分的总含量占总成分的质量百分比不超为1％。当抗菌成分仅为Cu时，Cu的重量百分数为2.0％～5.0％，余量为Al。当抗菌成分仅为Ag时，Ag的重量百分数为2.0％～5.0％，余量为Al。当抗菌成分为Cu和Ag的混合物时，Cu的重量百分数为2.0％～5.0％，Ag的重量百分数为2.0％～5.0％，余量为Al。上述的一种抗菌铝合金的制备方法，将该铝合金的组成成分在450～550℃保温2～4小时进行固溶处理，合金中的富铜相或富银相完全溶入合金基体Al中；经150～200℃保温2～10小时的时效处理使富含Cu或Ag的纳米级第二相颗粒在Al基体中高度弥散析出，空冷至室温，可以获得90％以上的抗菌效果。本专利技术的有益效果为，本专利技术提出的抗菌铝合金，具有良好的变形性能，可以方便地通过现有的成型工艺，制备不同形状的铝合金制品。经抗菌处理后，抗菌铝合金有大量弥散析出的富铜相(或富银相)赋予铝合金良好而且持久的抗菌性能，对金葡菌和大肠杆菌的抗菌率达到90％以上。附图说明图1为纯钛对照样的抗菌平板计数照片；图2为时效态Al-5Cu合金的抗菌平板计数照片；图3为时效态Al-5Ag合金的抗菌平板计数照片。具体实施方式实施例1含有不同Cu含量的铝合金，在电阻炉中熔炼，然后浇铸成坯，也可以经过热锻、轧制成棒材或板材，合金成分为(重量百分数)：Al，余量；Cu：1-10，并采用抗菌处理工艺对合金进行处理，具体见表1。然后对合金的抗菌性能进行检测。实施例2含有不同Ag含量的铝合金，在电阻炉中熔炼，然后浇铸成坯，也可以经过热锻、轧制成棒材或板材，合金成分为(重量百分数)：Al，余量；Ag：1-10，并采用抗菌处理工艺对合金进行处理，具体见表1。然后对合金的抗菌性能进行检测。实施例3含有不同Cu和Ag含量的铝合金，在电阻炉中熔炼，然后浇铸成坯，也可以经过热锻、轧制成棒材或板材，合金成分为(重量百分数)：Al，余量；Ag：1-10，Cu：1-10，并采用抗菌处理工艺对合金进行处理，具体见表1。然后对合金的抗菌性能进行检测。按照下述公式计算铝合金对常见细菌(大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等)作用后的杀菌率：杀菌率(％)＝[(对照样品活菌数-抗菌铝合金活菌数)/对照样品活菌数]×100％式中，对照样品活菌数是对照样品纯钛上进行细菌培养后的活菌数，抗菌铝合金活菌数是指抗菌铝合金上进行细菌培养后的活菌数。抑菌试验按照“JISZ2801-2000《抗菌加工制品－抗菌性试验方法和抗菌效果》等标准规定，具体为：分别取试验用菌液0.3mL滴加到对照样品(纯钛)、抗菌铝合金样品上。用灭菌镊子将覆盖膜分别覆在各个样品上，使菌液均匀接触样品，置于灭菌平皿中，放在恒温培养箱中37℃、对湿度90％以上条件下培养24h。取出已培养24h的样品，分别加入15mL洗脱液，反复清洗样品及覆盖膜，充分摇匀后，分别取0.1mL滴加到板营养琼脂培养基，每个样品做三个平行样，并用灭菌三角耙涂匀，置于37℃恒温箱中培养48h后按照GB/T4789.2的方法进行活菌计数。本专利技术的抗菌机理：根据铝合金相图确定该合金的抗菌处理(固溶与时效处理)工艺参数，首先铝合金板材在450-540℃保温2-4小时进行固溶处理，合金中的富铜相或富银相完全溶入合金基体Al中；经150-200℃保温2-10小时的时效处理则可以使富含Cu或Ag离子的纳米级第二相颗粒在Al基体中高度弥散析出，赋予含有Cu或Ag的铝合金优异的抗菌性能。如图1、2和3分别为纯钛(对照样)、时效态Al-5Cu和时效态Al-5Ag合金的抗菌平板计数照片，可见含Cu或Ag的铝合金具有很好的抗菌性。表1抗菌铝合金及其抗菌率表1所示表明：经抗菌工艺处理后，抗菌元素Cu和Ag含量不同的铝合金的抗菌率均大于90％，甚至高达99％，具有优异的抗菌性能。综合考虑合金的机械性能和制备成本，较佳的比例为Cu元素含量重量百分数为：2.0-5.0％、Ag元素含量重量百分数为：2.0-5.0％。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗菌铝合金，其特征在于，该合金包括Al和抗菌成分，纳米级的抗菌成分均匀弥散地分布在合金中；其中抗菌成分为Cu、Ag或者Cu和Ag的混合物；当抗菌成分仅为Cu时，Cu的重量百分数为1％～10％，余量为Al；当抗菌成分仅为Ag时，Ag的重量百分数为1％～10％，余量为Al；当抗菌成分为Cu和Ag的混合物时，Cu的重量百分数为1％～10％，Ag的重量百分数为1％～10％，余量为Al。

【技术特征摘要】
1.一种抗菌铝合金，其特征在于，该合金包括Al和抗菌成分，纳米级的抗菌成分均匀弥散地分布在合金中；其中抗菌成分为Cu、Ag或者Cu和Ag的混合物；当抗菌成分仅为Cu时，Cu的重量百分数为1％～10％，余量为Al；当抗菌成分仅为Ag时，Ag的重量百分数为1％～10％，余量为Al；当抗菌成分为Cu和Ag的混合物时，Cu的重量百分数为1％～10％，Ag的重量百分数为1％～10％，余量为Al。2.根据权利要求1所述的一种抗菌铝合金，其特征在于，该合金还包括其他成分，其他成分为硅、镁、铁或钛，其中单一成分占总成分的质量百分比不超过0.9％，其他成分的总含量占总成分的质量百分比不超为1％。3.根据权利要求1或2所述的一种抗菌铝合金，其特征在于，当抗菌成分仅为C...

【专利技术属性】
技术研发人员：张二林，王晓燕，杨磊，秦高梧，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21