【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于铝合金制备，具体涉及一种高强韧al-zn-mn-cu抗菌铝合金及其应用。
技术介绍
1、铝合金具有轻质、美观、不锈且易于成形等性质，可以作为棒材、板板和箔材等形式制成型材。但是，铝合金在潮湿的空气中容易滋生细菌，产生腐蚀现象，原本较小的点腐蚀会随着腐蚀程度的不断增加蔓延成大片的锈蚀，严重影响铝合金的使用和装饰效果。因此，需要提供一种在保持铝合金基体的力学性能和表面光洁度的同时具有一定抗菌效果的抗菌铝合金。抗菌铝合金在医疗、食品加工、航空航天、公共交通、建筑等领域具有潜在的应用价值，其以减少交叉感染的风险。抗菌铝合金按照制备方法的不同，大致可以分为添加抗菌金属元素的合金型抗菌铝合金和表面涂层型抗菌铝合金两类。添加抗菌金属元素的合金型抗菌铝合金是在铝合金制备过程中添加抗菌金属元素(如zn、cu、ag、mn以及稀土元素等)，进而制成抗菌金属元素均匀弥散在铝合金中的合金型抗菌铝合金。但是，采用稀土元素以及ag元素作为抗菌元素会提高合金的成本。
2、al-zn系合金作为高强度铝合金已经被广泛使用多年，常见的合金系包括al-zn-mg和al-zn-mg-cu。mg或cu元素的加入提高了合金的强度，但这类合金中的主要强化相为η相(由mg和zn元素组成的析出相，典型的化学计量式为mgzn2)。在微观组织特征上，η相在基体晶界呈现连续分布，这削弱了合金的抗腐蚀能力和断裂韧性，同时在制造薄板或者箔材时容易产生开裂，降低了成品率。此外，现有技术中还采用阳极氧化、微弧氧化等表面处理方式来提高合金的耐腐蚀性能，但是表面处理方式工
技术实现思路
1、针对现有技术中存在不足，本专利技术提供了一种高强韧al-zn-mn-cu抗菌铝合金及其应用；本专利技术在不使用稀土元素、mg元素以及其他表面处理技术的条件下制造具有高强度和高韧塑性且具有抗菌性能的高强韧al-zn-mn-cu抗菌铝合金；所述高强韧al-zn-mn-cu抗菌铝合金避免使用mg元素，提高了合金的耐腐蚀性能和韧塑性；所述高强韧al-zn-mn-cu抗菌铝合金的制备不涉及阳极氧化、微弧氧化等表面处理方式，简化了制备流程；所述高强韧al-zn-mn-cu抗菌铝合金制备的薄板或者箔材具有较高的断裂强度和延伸率，能够应用于公共交通、医疗器械、建筑装饰等领域。
2、为了达到上述技术目的，本专利技术采用以下技术手段：
3、本专利技术首先提供一种高强韧al-zn-mn-cu抗菌铝合金，所述高强韧al-zn-mn-cu抗菌铝合金的成分范围为zn：7wt.％～12wt.％、mn：0.8wt.％～1.4wt.％、cu：0.4wt.％～1.4wt.％，余量为al，原料中所含不可避免杂质元素单个不超过0.03wt.％且总重不超过0.2wt.％。
4、本专利技术还提供了上述高强韧al-zn-mn-cu抗菌铝合金在制备薄板或箔材中的应用。
5、本专利技术还提供了一种高强韧al-zn-mn-cu抗菌铝合金产品的制备方法，具体包括如下步骤：
6、(1)根据上述高强韧al-zn-mn-cu抗菌铝合金的成分范围计算并称取原料，将各原料使用通用熔炼技术制备al-zn-mn-cu合金铸锭；
7、(2)将al-zn-mn-cu合金铸锭预热保温处理，处理结束后将al-zn-mn-cu合金铸锭进行锻压制造厚板；
8、(3)将厚板冷却至室温，清洗去除表面污渍后继续保温处理，保温处理结束后得到预备厚板；
9、(4)使用双辊轧制将预备厚板进行多道次轧制，处理结束后得到所述高强韧al-zn-mn-cu抗菌铝合金产品；所述产品为薄板或箔材。
10、优选地，步骤(1)中，所述原料包括工业纯铝、工业纯锌、工业纯锰或al-mn合金、工业纯铜或al-cu合金；
11、所述al-zn-mn-cu合金铸锭的形状包括：圆柱锭或者方形锭。
12、优选地，所述al-mn合金包括al20mn；al-cu合金包括al30cu。
13、优选地，步骤(2)中，所述保温处理包括在370℃～410℃保温60分钟～100分钟；所述锻压的步骤包括：下压速率为5mm/s～15mm/s，连续锻压至al-zn-mn-cu合金铸锭尺寸的2/3～1/3，锻压过程中不控制温度。
14、优选地，步骤(3)中，所述保温处理包括在420℃～460℃保温60分钟～100分钟。
15、优选地，步骤(4)中，所述多道次轧制包括：第一道次下压量为预备厚板原始尺寸的15％～30％，其余道次下压量为前一道次厚度10％～20％；每道次轧制后将材料重新进行保温。
16、优选地，所述保温处理包括高于步骤(3)所述温度10℃～20℃进行保温，保温时间为20分钟～45分钟。
17、优选地，所述薄板或箔材的厚度为0.2mm～4mm。
18、与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
19、与现有的al-zn-mg系、al-mn系以及al-zn-mg-mn系、抗菌铝合金相比，本专利技术在铝合金中添加mn元素，一方面，其在铝合金中与zn、cu元素匹配能起到较好的抗菌效果；另一方面，mn元素也可以提高al-zn系合金的耐蚀性。mn与al形成的al6mn或al12mn相也可以作为该系合金的强化相提高合金的强度和韧塑性；此外，本专利技术有效抗菌元素(zn、mn和cu)的总量较高，提高合金抗菌效率的同时也提高了合金力学性能。
20、本专利技术不使用稀土元素以及ag元素作为抗菌元素，降低了合金的成本。并且，本专利技术在合金制备时通过提高zn元素的含量，在不使用mg元素作为合金元素，避免了η相，在提高了合金的力学性能同时提高了合金的抗菌效果，并且提高了合金的抗腐蚀性能。
21、本专利技术所述合金制备过程中使用通用熔炼技术制备铸锭，也不涉及阳极氧化、微弧氧化等表面处理方式，简化了制造流程。本专利技术所述制备方法不涉及废气、废水等排放，不会污染环境，所述方法制备的高强韧al-zn-mn-cu抗菌铝合金力学性能好、韧塑性高且具有很好的抗菌性能，能够通过轧制获得0.2mm～4mm厚度的板材或者箔材。所述高强韧al-zn-mn-cu抗菌铝合金具有超过320mpa屈服强度和不低于15％延伸率的力学性能，所述高强韧al-zn-mn-cu抗菌铝合金对大肠杆菌和金属葡萄球菌的抗菌率超过99.8％。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种高强韧Al-Zn-Mn-Cu抗菌铝合金，其特征在于，所述高强韧Al-Zn-Mn-Cu抗菌铝合金的成分范围为Zn：7wt.％～12wt.％、Mn：0.8wt.％～1.4wt.％、Cu：0.4wt.％～1.4wt.％，余量为Al，原料中所含不可避免杂质元素单个不超过0.03wt.％且总重不超过0.2wt.％。
2.权利要求1所述的高强韧Al-Zn-Mn-Cu抗菌铝合金在制备薄板或箔材中的应用。
3.一种高强韧Al-Zn-Mn-Cu抗菌铝合金产品的制备方法，其特征在于，包括：
4.根据权利要求3所述的高强韧Al-Zn-Mn-Cu抗菌铝合金产品的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述原料包括工业纯铝、工业纯锌、工业纯锰或Al-Mn合金、工业纯铜或Al-Cu合金；
5.根据权利要求4所述的高强韧Al-Zn-Mn-Cu抗菌铝合金产品的制备方法，其特征在于，所述Al-Mn合金包括Al20Mn；Al-Cu合金包括Al30Cu。
6.根据权利要求3所述的高强韧Al-Zn-Mn-Cu抗菌铝合金产品的制备方法，其特征在于，步骤(2)
7.根据权利要求3所述的高强韧Al-Zn-Mn-Cu抗菌铝合金产品的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述保温处理包括在420℃～460℃保温60分钟～100分钟。
8.根据权利要求3所述的高强韧Al-Zn-Mn-Cu抗菌铝合金产品的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述多道次轧制包括：第一道次下压量为预备厚板原始尺寸的15％～30％，其余道次下压量为前一道次厚度10％～20％；
9.根据权利要求3所述的高强韧Al-Zn-Mn-Cu抗菌铝合金产品的制备方法，其特征在于，所述保温处理包括高于步骤(3)所述温度10℃～20℃进行保温，保温时间为20分钟～45分钟。
10.根据权利要求3所述的高强韧Al-Zn-Mn-Cu抗菌铝合金产品的制备方法，其特征在于，所述薄板或箔材的厚度为0.2mm～4mm。
...【技术特征摘要】
1.一种高强韧al-zn-mn-cu抗菌铝合金，其特征在于，所述高强韧al-zn-mn-cu抗菌铝合金的成分范围为zn：7wt.％～12wt.％、mn：0.8wt.％～1.4wt.％、cu：0.4wt.％～1.4wt.％，余量为al，原料中所含不可避免杂质元素单个不超过0.03wt.％且总重不超过0.2wt.％。
2.权利要求1所述的高强韧al-zn-mn-cu抗菌铝合金在制备薄板或箔材中的应用。
3.一种高强韧al-zn-mn-cu抗菌铝合金产品的制备方法，其特征在于，包括：
4.根据权利要求3所述的高强韧al-zn-mn-cu抗菌铝合金产品的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述原料包括工业纯铝、工业纯锌、工业纯锰或al-mn合金、工业纯铜或al-cu合金；
5.根据权利要求4所述的高强韧al-zn-mn-cu抗菌铝合金产品的制备方法，其特征在于，所述al-mn合金包括al20mn；al-cu合金包括al30cu。
6.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴继礼，商昱，龙睿阳，周文炎，肖升阳，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。