CN101629316B - 铝或铝合金材料的抗菌抗腐蚀及抗变色表面处理工艺 - Google Patents
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Abstract
一种铝或铝合金材料的抗菌抗腐蚀及抗变色表面处理工艺：先对作为工件的铝材进行脱脂处理，将脱脂后的铝材置于酸性溶液中，以工件为一极，以铝板或铅版作为另一极，通以交变电流，液温保持在0℃～30℃之间，经过10-30分钟氧化，在铝材表面形成抗菌、抗腐蚀及抗变色的氧化膜，最后，取出工件并置于90～100℃的纯水中封闭15～20分钟，所述的酸性溶液的成分及含量为：每升酸性溶液中含有工业级硫酸80～150克、铬酐2～10克及水溶性银盐0.1～1.5克。经过本发明处理的铝材表面有一层氧化膜，在膜中形成抗菌、搞变色的银化合物铬酸银、重铬酸银等再经热水封闭，抗腐蚀性能更为优异。
Description
技术领域：
本发明属于金属表面处理技术，尤其涉及一种铝或铝合金材料的抗菌抗腐蚀及抗变色表面处理工艺。
背景技术：
1、日本特开昭62-182298公报：是将铝材先在硫酸中氧化，然后在膜孔中电泳涂装搞菌剂、防霉剂等获得搞菌性能。
2、日本特公平5-14033公报：是将铝材硫酸氧化后，再在膜孔中充填金属银化合物，铜化合物，同时使铝材形成电解着色膜，使之具有搞菌性能。
3、日木特开平9-71897公报：同样在铝材的氧化膜形成后，再在溶有光触媒的半导体微粒子----纳米银等的溶液中，用浸渍或电泳法使氧化膜孔中析出这些微粒，从而起到抗菌作用。
4、日本特开平10-88390和特开2002-47596(P2002-47596A)中，提出在 硫酸溶液中直接加入水溶性银化合物用交流电或交直流生叠电源，就可以在氧化膜孔中直接析出银粒子(或银化合物粒子)从而起到搞菌作用。
这些特许(专利)虽然可以提供搞菌方面的技术手段----如加水溶性银盐，但银盐充填在氧化膜内，在阳光、紫外线光等照射下容易变色。
又如纳米银材料分布在表面保护膜层内(如涂料内、釉料内、漆料内......等)一样，同样容易变色，这是国际上亟待解决的工艺上的攻关课题(参见最近发表的搞菌材料有关资料)。
发明内容
本发明提供一种铝或铝合金材料的抗菌抗腐蚀及抗变色表面处理工艺。
本发明采用如下技术方案：
一种铝或铝合金材料的抗菌抗腐蚀及抗变色表面处理工艺：
先对作为工件的铝材进行脱脂处理，将脱脂后的铝材置于酸性溶液中，以工件为一极，以铝板或铅版作为另一极，通以交变电流，液温保持在0℃～30℃之间，经过10-30分钟氧化，在铝材表面形成抗菌、抗腐蚀及抗变色的氧化膜，所述的酸性溶液的成分及含量为：每升酸性溶液中含有工业级硫酸80～150克、铬酐2～10克及水溶性银盐0.1～1.5克。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
经过本发明处理的铝材表面有一层氧化膜，在膜中形成抗菌、抗变色的银化合物铬酸银、重铬酸银等再经热水封闭，抗腐蚀性能更为优异。
本发明成分配方的范围----作用和效果：
硫酸低于80克/升，溶液电解质不足，导电不好，氧化膜形成速度低。
高于150克/升时，溶液腐蚀铝的速率高，不宜于在正负交变电场下，铝材氧化膜成长速率也不高，(负极易腐蚀)氧化膜孔隙大，硬度低。
铬酐低于2克/升时，不易形成银的铬酸盐在膜孔中沉积，抗变色效果不好；高于10克/升时，影响氧化膜的透明度和硬度。
硫酸银0.1克/升以下时，抗菌效果不好，高于10克/升时生产成本高，溶液中银盐易沉淀结块，一般以1～2克/升为宜。
乙醇(酒精)低于2毫升/升，对硫酸等酸性氧化溶液的粘度无明显的提高，对形成氧化膜质量影响不大，对银盐的悬浮作用不大。高于50毫升/升时，增加氧化溶液的生产成本。
具体实施方式
实施例1
L1(纯铝板)板材1mm厚，50×50mm2试板，经酸性脱脂出光后，在H2SO4150克/升，铬酸5克/升，硫酸银1克/升，乙醇50毫升/升溶夜中通过正负交变电流正、反方向各6秒，电压18伏，温度18℃(恒温)下氧化15分钟，膜厚、抗菌而性能、抗变色等效果。见表1。
实施例2
6063型材(方管料)，壁厚0.8毫米，切成50×50mm试片作试样。在硫酸150克/升，铬酸5克/升，硫酸银1克/升，乙醇50毫升/升，溶液中通过正负充变电流，正反方向各4秒，电流密度2安/分米2，电压15～18伏时间15分钟，温度18℃(恒温)，氧化后在纯水中，加热到90～95℃，浸10～15分钟其抗菌、抗腐蚀、抗变色效果，列于表1。
实施例3
试验材料，同实施例1为L1板材
试片尺寸相同，前处理工艺及封闭工艺的相同，氧化液成分为：
硫酸150克/升，硫酸银1克/升，乙醇50毫升/升，未加铬酸，通过的电流形式，电流密度及电压均和实施例1相同，以资对比。
实施例4
材料同实施例2，6063方管料取试片为50毫米2，同实施例2的前处理和封闭处理，氧化溶液的成为配方为：硫酸150克/升，硫酸银1克/升，通过之电流、电压均同实施2以资对比，其效果见表1。
对照例5
试验条件均同实施例1，但未经热水封闭，其抗腐蚀性能明显下降。见表1。
对照例6
试验条件均同实施例1，但未加水溶性银盐和乙醇。
经SGS检测，无抗菌效果。见表1。
表1列出各试片试验结果。
表中数据说明：
1、抗菌效果：
由上海SGS检测单位(国际认可的测试抗菌效果的权威机构)测定(见附件)实验菌种：
金黄色葡萄球ATOC6538 大肠杆菌ATCC25922
经测定：搞菌性能：优良者：大肠杆菌灭菌率达99.9％记为◎
金黄色葡萄球灭菌率达99.2％记为◎
良好者：大肠杆菌灭菌率达95％记为○
金黄色葡萄球灭菌率达92％记为○
不合格、不抗菌试片记为×
2、抗变色抗腐蚀效果：
根据室外腐蚀试验条件(参见轻金属材料保护)变色试验：
将试件部分用黑塑料布贴信防阳光照射经90天曝晒后，揭去黑布，观察试件色差。不变色者记为◎，发黄者记○，变色明显者记△
腐蚀试验：
在自然条件下，暴露于室外经，经风沙吹刷雨水冲淋，特别是城市空气污染，雨水明显有酸性浸蚀的状态下，经90天观察：
用清水冲洗试件未失重，光亮如初，无任何残存痕迹记为◎
用清水冲洗试件，未失重但表面有少许腐蚀坑记为○
用清水冲洗后，试件有少许失重，不超过0.1％，但表面有明显腐蚀痕迹和腐蚀的坑者记为△
以上结果见表1
表1试验结果
*1、所加电压、电流方式均相同，槽液温度均为20℃±2℃
*2、性能优良者记◎(见详细说明)
良好者记○
及格者记△
不抗菌记×
实施例7
一种铝或铝合金材料的抗菌抗腐蚀及抗变色表面处理工艺：
先对作为工件的铝材进行脱脂处理，将脱脂后的铝材置于酸性溶液中，以工件为一极，以铝板或铅版作为另一极，通以交变电流，液温保持在0℃～30℃之间，经过10-30分钟氧化，在铝材表面形成抗菌、抗腐蚀及抗变色的氧化膜，最后，取出工件并置于90～100℃的纯水中封闭15～20分钟，本实施例可将工件置于90、95或100℃的纯水中封闭15、17或20分钟，所述的酸性溶液的成分及含量为：每升酸性溶液中含有工业级硫酸80～150克、铬酐2～10克及水溶性银盐0.1～1.5克。
在本实施例中，
酸性溶液的成分及含量具体为：每升酸性溶液中含有工业级硫酸80、97、139或150克、铬酐2、5、8或10克及水溶性银盐0.1、0.7、1.3或1.5克；
在酸性溶液中还加入乙醇，加入量为：每升酸性溶液中加入1ml～50ml乙醇，例如：每升酸性溶液中加入1ml、22ml、37ml或50ml乙醇；
所述的交变电流为周期为0.01～15秒的交变电流，这种周期为0.01～15秒的交变电流是正弦交变电流、矩形波交变电流、锯齿波交变电流，或者，交直流叠加交变电流；周期为0.01～15秒的交变电流的电流密度为1～5A/dm2，在两电极上形成的电压为15～25伏；
所述水溶性银盐为Ag2SO4(硫酸银)、AgNO3(硝酸银)或AgCl(氯化银)。
Claims (5)
1.一种铝或铝合金材料的抗菌抗腐蚀及抗变色表面处理工艺，其特征在于：
先对作为工件的铝材进行脱脂处理，将脱脂后的铝材置于酸性溶液中，以工件为一极，以铝板或铅版作为另一极，通以交变电流，液温保持在0℃～30℃之间，经过10-30分钟氧化，在铝材表面形成抗菌、抗腐蚀及抗变色的氧化膜，最后，取出工件并置于90～100℃的纯水中封闭15～20分钟，所述的酸性溶液的成分及含量为：每升酸性溶液中含有工业级硫酸80～150克、铬酐2～10克及水溶性银盐0.1～1.5克，并且，在酸性溶液中加入乙醇，乙醇的加入量为：每升酸性溶液中加入1ml～50ml乙醇。
2.根据权利要求1所述的铝或铝合金材料的抗菌抗腐蚀及抗变色表面处理工艺，其特征在于所述的交变电流为周期为0.01～15秒的交变电流。
3.根据权利要求2所述的铝或铝合金材料的抗菌抗腐蚀及抗变色表面处理工艺，其特征在于周期为0.01～15秒的交变电流是矩形波交变电流。
4.根据权利要求2所述的铝或铝合金材料的抗菌抗腐蚀及抗变色表面处理工艺，其特征在于周期为0.01～15秒的交变电流的电流密度为1～5A/d m2，在两电极上形成的电压为15～25伏。
5.根据权利要求1所述的铝或铝合金材料的抗菌抗腐蚀及抗变色表面处理工艺，其特征在于水溶性银盐为Ag2SO4硫酸银、AgNO3硝酸银或AgCl氯化银。
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