一种耐高温湿热灭菌的铝合金加工方法、铝合金及医疗器械技术

本发明专利技术涉及一种耐高温湿热灭菌的铝合金加工方法、铝合金及医疗器械，所述加工方法，包括：S1：将铝合金进行低温处理；S2：将上步得到的低温处理后的铝合金进行高温热处理；S3：将上步得到的高温热处理后的铝合金进行前处理，以获得有利于阳极氧化的光洁表面；S4：将前处理后的铝合金进行低温阳极氧化处理，之后进行封孔处理，即得耐高温湿热灭菌的铝合金。该方法可以克服铝合金氧化膜在反复高温湿热灭菌后，出现的膜层颜色变浅、“灰雾”状局部不均匀以及点状“掉粉”开裂和脱落的问题，提高医疗器械耐受反复高温蒸汽灭菌的性能，不仅能够使医疗器械更好地发挥使用效果，还能延长医疗器械的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种耐高温湿热灭菌的铝合金加工方法、铝合金及医疗器械
本专利技术涉及金属表面处理
，尤其是一种耐高温湿热灭菌的铝合金加工方法、铝合金及医疗器械。
技术介绍
铝合金以其低密度、高强度的特点优势，被广泛应用于建筑装修、家庭厨具、食品加工以及医疗器械的外科工具等领域。为解决铝及铝合金表面硬度低、颜色单一的缺点，通常会在铝或铝合金表面制备多孔硬质阳极氧化膜以提高耐磨性能。目前工业上常规的铝合金结构件，生产工艺基本是先进行机加成型，再经过除油、碱洗、化抛等工序后，于硫酸溶液中阳极氧化处理，通过添加有机染料制备出呈光亮色的多孔阳极氧化膜，然后对氧化膜在镍盐溶液中进行封孔，获得工业普遍应用的彩色或黑色铝合金加工制品。相比于其他应用领域，在作为医疗器械的外科工具时，部分配合植入物使用的铝合金医疗器械工具在手术前需要经过高温湿热灭菌，其处理过程中为饱和的水蒸汽与反复干燥，处理温度为121℃，甚至是132～134℃，部分外科工具非一次性消耗使用，会进行多次清洗和灭菌的反复使用。常规工业上制造的普通阳极着色氧化膜，难以抵抗上述的极端恶劣环境，在进行一次蒸汽灭菌后，在灭菌包拆包使用时，就发现着色氧化膜即使经过了一次灭菌颜色出现整体变浅、变淡和局部不均匀的“灰雾”状态和点状的“掉粉”开裂现象，点状“掉粉”开裂裸露金属基材。同时，反复多次的高温湿热灭菌之后颜色变淡、“灰雾”状局部不均匀、点状“掉粉”开裂更加严重，轻微刮擦时整体变浅、局部不均匀“灰雾”的表面发生大面积剥离，直接影响到产品的使用，导致产品外观不良以及功能失效。因此，如何获得一种特定的满足医疗器械耐受反复高温蒸汽灭菌的阳极氧化膜和制备方法将具有重要的现实使用价值和意义。专利申请CN109107862A公开了一种金属材料加工方法，包括如下步骤：S1:提供一金属基材；S2:通过氧化工艺在所述的金属基材表面上形成氧化膜；S3:在所述的氧化膜上方喷涂漆层；S4:通过高光切割工艺形成一切割面，所述的切割面包括膜层断面和金属高光面；S5:通过PVD真空镀膜工艺在所述的切割面上形成稀有金属氧化物膜层。该方案利用稀有金属氧化物膜层同时覆盖于膜层断面和金属高光面上，以增强金属高光面的物理性能和化学性能，可靠性测试时间延长(如盐雾测试/弱酸性测试/高温高湿测试等)，然而，医疗器械与人体直接接触，不能在表面负载稀有金属氧化物，同时成型的器械也不可能进行高光切割。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有的医疗器械无法耐受反复高温蒸汽灭菌的问题，提供一种耐高温湿热灭菌的铝合金加工方法，经过所述加工方法处理后的铝合金，在反复高温湿热灭菌后，不会出现的膜层颜色变浅、“灰雾”状局部不均匀以及点状“掉粉”开裂和脱落的现象，从而满足医疗器械耐受反复高温蒸汽灭菌的阳极功能膜的需求。本专利技术还保护所述加工方法得到的铝合金产品，其表面覆盖有耐高温湿热灭菌的膜层，在121℃及以上温度下进行蒸汽灭菌微观无裂纹，宏观上不出现颜色变浅、“灰雾”状局部不均匀以及点状“掉粉”开裂和脱落的现象。最后，本专利技术还保护包含所述铝合金的医疗器械，其可以抵抗极端恶劣环境下的反复灭菌处理，具有潜在的市场开发前景。具体方案如下：一种耐高温湿热灭菌的铝合金加工方法，包括以下步骤：S1：将铝合金进行低温处理，得到低温处理后的铝合金；S2：将上步得到的低温处理后的铝合金进行高温热处理，得到高温热处理后的铝合金；S3：将上步得到的高温热处理后的铝合金进行前处理，以获得有利于阳极氧化的光洁表面；S4：将前处理后的铝合金进行低温阳极氧化处理，之后进行封孔处理，即得耐高温湿热灭菌的铝合金。进一步的，步骤S1中所述低温处理的温度为-190～-150℃，处理时间为90～120min；任选的，步骤S1中所述低温处理采用介质浸泡铝合金，所述介质为液氮、液氦、液氩中的至少一种。进一步的，步骤S2中所述高温热处理的温度，大于或等于所述铝合金使用时灭菌所采用的温度；任选的，所述铝合金使用时灭菌所采用的温度大于等于121℃。进一步的，步骤S2中所述高温热处理的温度为132～200℃，处理时间为90～120min。进一步的，步骤S3中前处理包括喷砂、碱洗和酸洗抛光处理。进一步的，所述碱洗所用溶液为氢氧化钠和碱盐的混合溶液，碱洗的温度为60～70℃，碱洗时间为30～90s；任选的，所述酸洗抛光所用溶液为磷酸、硫酸、磷酸盐和硫酸盐的混合溶液，酸洗的温度为80～100℃，酸洗的时间为30～120s。进一步的，步骤S4中所述低温阳极氧化处理的氧化温度为10～20℃，氧化电压为12～18V，氧化时间40～90min；任选的，步骤S4中所述低温阳极氧化处理之后，依次进行染色处理和封孔处理，所述封孔处理采用高温封孔剂，封孔温度≥95℃，封孔时间为≥30min。本专利技术还保护运用所述耐高温湿热灭菌的铝合金加工方法，加工得到的铝合金，所述铝合金表面覆盖有耐高温湿热灭菌的膜层，在121℃及以上温度下进行蒸汽灭菌微观无裂纹。进一步的，所述铝合金在蒸汽灭菌温度为132～134℃，灭菌时间≥4min，干燥时间≥30min条件下，反复高温湿热灭菌20次后，所述铝合金表面膜层CIE1976L*a*b*颜色空间的△L*的绝对值≤0.4，△a*的绝对值≤0.1，△b*的绝对值≤0.1。本专利技术还保护一种医疗器械，包含所述铝合金。有益效果：本专利技术所述耐高温湿热灭菌的铝合金加工方法中，采用低温处理和高温热处理相结合，优化了铝合金结构件的线胀系数，在此基础上进行阳极氧化获得的氧化膜线胀系数与基体趋于同一量级，减少高温湿热灭菌时基体与膜层的缩胀差异。再则，铝合金在高温热处理，内部第二相金属弥散的相态发生转变，在低温阳极氧化过程中，引导更多的第二相在表面沉积，有效阻止了氧化膜生长过程中高热量释放引起的膜层微裂纹扩张延伸；同时也可以避免产品使用时，膜层遇高温湿热环境出现局部区域小点的“掉粉”、开裂，甚至脱落现象，提升医疗器械用铝合金产品使用寿命。进一步地，通过低温处理和高温热处理，以及封孔处理的配合使用，防止由于缩胀变化以及封孔条件的不匹配使得在高温湿热灭菌时，基体热胀量高于膜层，从而挤压阳极氧化膜纳米管内染料，导致封孔剂产生的封孔效应被破坏，避免由此造成的染料外溢导致阳极着色氧化膜的颜色变浅变淡，以及局部不均匀状“灰雾”现象。总之，本专利技术提供的耐高温湿热灭菌的铝合金加工方法，可以克服现有技术中铝阳极氧化膜在反复高温湿热灭菌后，出现的膜层颜色变浅、“灰雾”状局部不均匀以及点状“掉粉”开裂和脱落的问题，提高铝合金类医疗器械耐受反复高温蒸汽灭菌的性能，不仅能够使医疗器械更好地发挥使用效果，还能延长医疗器械的使用寿命。附图说明为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将对附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本专利技术的一些实施例，而非对本专利技术的限制。图1是本专利技术一个实施例1加工的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐高温湿热灭菌的铝合金加工方法，其特征在于：包括以下步骤：/nS1：将铝合金进行低温处理，得到低温处理后的铝合金；/nS2：将上步得到的低温处理后的铝合金进行高温热处理，得到高温热处理后的铝合金；/nS3：将上步得到的高温热处理后的铝合金进行前处理，以获得有利于阳极氧化的光洁表面；/nS4：将前处理后的铝合金进行低温阳极氧化处理，之后进行封孔处理，即得耐高温湿热灭菌的铝合金。/n

【技术特征摘要】
1.一种耐高温湿热灭菌的铝合金加工方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：将铝合金进行低温处理，得到低温处理后的铝合金；
S2：将上步得到的低温处理后的铝合金进行高温热处理，得到高温热处理后的铝合金；
S3：将上步得到的高温热处理后的铝合金进行前处理，以获得有利于阳极氧化的光洁表面；
S4：将前处理后的铝合金进行低温阳极氧化处理，之后进行封孔处理，即得耐高温湿热灭菌的铝合金。


2.根据权利要求1所述耐高温湿热灭菌的铝合金加工方法，其特征在于：步骤S1中所述低温处理的温度为-190～-150℃，处理时间为90～120min；
任选的，步骤S1中所述低温处理采用介质浸泡铝合金，所述介质为液氮、液氦、液氩中的至少一种。


3.根据权利要求1所述耐高温湿热灭菌的铝合金加工方法，其特征在于：步骤S2中所述高温热处理的温度，大于或等于所述铝合金使用时灭菌所采用的温度；任选的，所述铝合金使用时灭菌所采用的温度大于等于121℃。


4.根据权利要求3所述耐高温湿热灭菌的铝合金加工方法，其特征在于：步骤S2中所述高温热处理的温度为132～200℃，处理时间为90～120min。


5.根据权利要求1所述耐高温湿热灭菌的铝合金加工方法，其特征在于：步骤S3中前处理包括喷砂、碱洗和酸洗抛光处理。


...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨问成，陈艳文，曾达，王老乌，陈剑峰，陈淳淳，林超越，罗永兴，
申请(专利权)人：大博医疗科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35