一种抗菌彩色铝合金及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种抗菌彩色铝合金及其制备方法。所述制备方法包括：对铝合金本体依次进行预处理和阳极氧化处理，而后依次进行染色处理、封孔处理以及后处理后得到所述抗菌彩色铝合金；所述阳极氧化中采用的反应液包括抗菌剂、氧化剂、促进剂以及水。本发明专利技术提供的抗菌彩色铝合金颜色均匀，耐腐蚀性优异，膜层致密覆盖率高，可有效阻隔污染物黏附；且抗菌层有效抗菌成分含量高，长效抗菌效果优。长效抗菌效果优。

【技术实现步骤摘要】
一种抗菌彩色铝合金及其制备方法


[0001]本专利技术属于铝合金表面处理
，涉及一种阳极氧化铝，尤其涉及一种抗菌彩色铝合金及其制备方法。

技术介绍

[0002]彩色铝合金因色泽均匀、性能稳定、不易被腐蚀、耐紫外线照射等优势，在高档楼盘的门窗、阳光房、阳台封装等领域被广泛使用，一般表层经特殊处理后可以保证至少30年不褪色。
[0003]目前，彩色铝合金已经成为最受欢迎的顶级装饰材料之一。彩色铝合金的制备工艺包括自然显色、吸附着色以及电解着色方法，除了自然显色是通过阳极氧化处理过程直接获得颜色外，其他两种方法均是在铝合金进行氧化处理后，利用封孔前氧化膜的强吸附性在膜孔内吸附沉积一些金属盐，使得型材外表显现为银白色以外的许多颜色，如：香槟、古铜色、金黄色和黑色。随着铝合金需求量的日益增加，人们发现铝合金装饰材料在潮湿的空气中极易滋生细菌，相应地在细菌滋生处较容易形成腐蚀现象，严重影响铝合金的使用利装饰效果。因此，为扩展彩色铝合金的功能性，赋予其一定的抗菌性能，将有助于彩色铝金的市场扩大化。
[0004]目前对于抗菌铝合金的开发包括两大方向，一是在原有基体中添加一定量的抗菌金属元素，形成合金型抗菌铝合金。CN 107267814A公开了一种抗菌铝合金及其制备方法，所述制备方法包括：将该铝合金的组成成分在450～550℃保温24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A1中；经150～200℃保温210小时的时效处理使富含Cu或Ag的纳米级第二相颗粒在A1基体中高度弥散析出，空冷至室温。其虽然公开了如何使铝合金具有抗菌效果，但是其并未阐明后续在着色过程中是否会对材料的抗菌性能产生影响。
[0005]二是在传统铝合金基体表面进行涂层的修饰。CN110055572A、CN109881235A和CN108315795A均公开了一种铝合金的表面抗菌处理方法，但是均没有说明着色工艺是否会抑制抗菌性能，且上述工艺操作繁琐，成本提高，对传统彩色铝合金生产工艺的流程改动过大，无法满足大规模推广的要求。
[0006]综上所述，需要开发一种新型抗菌彩色铝合金的表面处理方法，制备所得的彩色铝合金材料在具备优异的耐腐蚀性能，丰官的固有颜色，良好的密闭性能等优势基础上，能够对生话环境中常见细菌具有长时、高效的抗菌性能。此外，所释放出的抗菌元素同人体具有良好的生物相容性，且制备工艺简单，可以适用于传统铝合金生产线的大规模推广，对彩色铝合金在民用市场的新功能开发起到积极的推广作用。

技术实现思路

[0007]针对现有技术存在的铝合金不具备抗细菌黏附作用以及长效广谱抗菌性能的不足，本专利技术的目的在于提供一种抗菌彩色铝合金及其制备方法。
[0008]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]第一方面，本专利技术提供了一种抗菌彩色铝合金的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
[0010]对铝合金本体依次进行预处理和阳极氧化处理，而后依次进行染色处理、封孔处理以及后处理后得到所述抗菌彩色铝合金；
[0011]所述阳极氧化中采用的反应液包括抗菌剂、氧化剂、促进剂以及水。
[0012]本专利技术先通过对铝合金表面进行预处理，去除铝合金表面的污染物，再采用抗菌阳极氧化制备微孔结构的抗菌氧化膜，再通过染色工艺在铝合金抗菌氧化膜微孔中附着染料，最后进行封孔处理。在阳极氧化处理过程中的反应液中添加抗菌剂，为后续染色工艺提供微孔结构的氧化膜，可使染料附着于微孔中的同时在氧化膜中载入有效抗菌成分，使其具备长效广谱抗菌性的耐腐蚀性能优异的表面。通过使用不同颜色染料可使铝合金抗菌氧化膜获得不同颜色。
[0013]本专利技术所述反应液中抗菌剂用于抗菌，氧化剂用于氧化反应，促进剂用于促进反应，三者协同作用，通过阳极氧化处理使得铝合金表面形成具有微孔结构的氧化膜。
[0014]本专利技术所述阳极氧化处理的反应机理为：铝的阳极氧化是一种电解氧化过程，在该过程中将铝及其合金置于相应电解液(如硫酸、草酸等酸性电解液)中作为阳极，在特定条件和外加电流作用下，进行电解。阳极的铝或其合金氧化，表面上形成微孔结构氧化铝薄膜。
[0015]阳极反应：2Al+3H2O
‑
6e
‑
→
6H
+
+Al2O3；
[0016]阴极反应：6H
+
+6e
‑
→
3H2↑
[0017]作为本专利技术的优选技术方案，所述预处理包括依次进行的碱洗、一次水洗、酸洗以及二次水洗。
[0018]本专利技术通过预处理过程去除铝合金本体表面的油渍和/或杂质。
[0019]优选地，以质量百分比计，所述碱洗中采用的碱洗液包括：氢氧化钠10～15wt％，碳酸钠1～3wt％，磷酸钠1～3wt％，硝酸钠1～3wt％，余量为水。
[0020]示例性的，所述碱洗液中氢氧化钠的含量为10～15wt％，例如可以是10wt％、11wt％、12wt％、13wt％、14wt％或15wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未被列举的数值同样适用；碳酸钠的含量为1～3wt％，例如可以是1wt％、1.4wt％、1.8wt％、2.2wt％、2.6wt％或3wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未被列举的数值同样适用；磷酸钠的含量为1～3wt％，例如可以是1wt％、1.4wt％、1.8wt％、2.2wt％、2.6wt％或3wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未被列举的数值同样适用；硝酸钠的含量为1～3wt％，例如可以是1wt％、1.4wt％、1.8wt％、2.2wt％、2.6wt％或3wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未被列举的数值同样适用。
[0021]优选地，所述碱洗的温度为60～80℃，例如可以是60℃、64℃、68℃、72℃、76℃或80℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未被列举的数值同样适用。
[0022]优选地，所述碱洗的时间为1～5min，例如可以是1min、2min、3min、4min或5min，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未被列举的数值同样适用。
[0023]本专利技术所述碱洗过程中的温度为60～80℃，其目的是：高温下碱洗有利于碱液对铝合金基材表面氧化物的腐蚀溶解反应。
[0024]优选地，所述一次水洗的温度为40～50℃，例如可以是40℃、41℃、42℃、43℃、44℃、45℃、46℃、47℃、48℃、49℃或50℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未被列举的数值同样适用。
[0025]优选地，所述一次水洗的时间为1～2min，例如可以是1min、1.2min、1.4min、1.6min、1.8min或2min，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未被列举的数值同样适用。
[0026]优选地，以质量百分比计，所述酸洗中采用的酸洗液包括：硫酸5～10wt％，硝酸钠0.5～1wt％，硫代硫酸钠1～2wt％，十二烷基硫酸钠0.1～0.5wt％本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗菌彩色铝合金的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：对铝合金本体依次进行预处理和阳极氧化处理，而后依次进行染色处理、封孔处理以及后处理后得到所述抗菌彩色铝合金；所述阳极氧化中采用的反应液包括抗菌剂、氧化剂、促进剂以及水。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述预处理包括依次进行的碱洗、一次水洗、酸洗以及二次水洗；优选地，以质量百分比计，所述碱洗中采用的碱洗液包括：氢氧化钠10～15wt％，碳酸钠1～3wt％，磷酸钠1～3wt％，硝酸钠1～3wt％，余量为水；优选地，所述碱洗的温度为60～80℃；优选地，所述碱洗的时间为1～5min；优选地，所述一次水洗的温度为40～50℃；优选地，所述一次水洗的时间为1～2min。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，以质量百分比计，所述酸洗中采用的酸洗液包括：硫酸5～10wt％，硝酸钠0.5～1wt％，硫代硫酸钠1～2wt％，十二烷基硫酸钠0.1～0.5wt％，余量为水；优选地，所述酸洗的温度为20～30℃；优选地，所述酸洗的时间为1～5min；优选地，所述二次水洗的温度为40～50℃；优选地，所述二次水洗的时间为1～2min。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述阳极氧化处理采用直流电流，将所述铝合金本体作为阳极，将石墨作为阴极；优选地，所述直流电流的电流密度为3～8A/dm2；优选地，所述直流电流的电源电压为15～25V；优选地，所述阳极氧化处理的时间为10～30min；优选地，所述阳极氧化处理的温度为10～20℃；优选地，所述阳极氧化处理后得到具有微孔结构的氧化膜；优选地，所述阳极氧化处理后还包括水洗的过程。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的制备方法，其特征在于，以质量百分比计，所述反应液包括如下原料：抗菌剂0.1～0.5wt％，氧化剂15～20wt％，促进剂5～10wt％，余量为水；优选地，所述抗菌剂包括可溶性贵金属盐；优选地，所述可溶性贵金属盐包括硝酸银、硫酸银、硫酸锌、硫酸铜或硝酸铈中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述氧化剂包括硫酸、磷酸、硼酸、柠檬酸、氟硅酸或草酸中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述促进剂包括硫酸铵、磷酸氢二钠、磷酸氢二钾、氟化氢铵或乙二胺四乙酸二钠中的任意一种或至少两种的组合。6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈广川，于红光，王斐，王晶晶，
申请(专利权)人：安徽同曦高科新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：