CN107267824A - 抗菌性铝合金材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种抗菌性铝合金材料及其制备方法，该抗菌性铝合金材料按重量百分比计由以下组分组成，2.3～3.4％的铜、0.5～1.2％的锰、0.3～0.5％的钴、0.5～1.1％的镁、0.13～0.25％的钐、0.08～0.14％镱、0.22～0.34％的钆、0.15～0.36％的银、0.12～0.32％的镍、0.5～0.9％的钛、0.28～0.50％的锆、0.15～0.27％的钼、0.08～0.2％的钪、1.2～2.6％的硅，其余为铝及少量无法避免的杂质。本发明中通过在铝合金材料中加入钐、镱、钆、银，提高了铝合金材料的提高铝合金材料的抗菌性能，抑制细菌滋生；通过在铝合金材料中加入锆、钼提高了铝合金材料的强度和可塑性，且在铝合金材料中加入钴、钪能够有效克服铸造裂纹，改善铝合金的质量，提高铝合金制品的成本率。实验结果表面，铝合金制品的抗菌率在99.999％以上，硬度在88HRA以上，强度在552MPa以上，延展率在8.1％以上，探伤合格率在99％以上。

Description

抗菌性铝合金材料及其制备方法

技术领域

本发明属于铝合金制品领域，尤其涉及一种抗菌性铝合金材料及其制备方法。

背景技术

铝合金是以铝为基体元素，然后加入一种或多种合金元素组成的合金，铝合金的密度低，但强度比较高，而且具有优良的导电性、导热性和抗蚀性等，使得铝合金材料在各行业中得到了较为广泛的应用。

随着对铝合金材料研究的深入，现有铝合金材料种类较多，各种铝合金材料的性能也存在较大差异，对于现有铝合金材料的抗菌性能这方面，表现尤为突出，在使用的过程中容易滋生细菌。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种抗菌性铝合金材料及其制备方法，抗菌性能高。

本发明提供了一种抗菌性铝合金材料，按重量百分比计由以下组分组成：

优选地，所述钐、所述镱、所述钆、所述银的质量比为(1.5～2)：(1～1.2)：(2.5～3)：(2～3)。

优选地，所述锆与所述钼的质量比为(1.6～2.5):1。

优选地，所述钴、所述钪的质量比为(2.1～3.2):1。

优选地，所述不可避免的杂质为硫化物、碳化物、磷化物、氧化物的任意一种或多种混合。

本发明还提供了上述一种抗菌性铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：

把纯铜、锰、钴、镁、镍、钛、锆、钼、钪、硅放到熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为800～900℃，完全融化后，再升温至900～950℃加入钐、镱、钆、银，保温20～30min，得到铝合金溶体；

将铝合金溶体保温并压铸，获得铝合金制品。

本发明提供了一种抗菌性铝合金材料及其制备方法，该抗菌性铝合金材料按重量百分比计由以下组分组成，2.3～3.4％的铜、0.5～1.2％的锰、0.3～0.5％的钴、0.5～1.1％的镁、0.13～0.25％的钐、0.08～0.14％镱、0.22～0.34％的钆、0.15～0.36％的银、0.12～0.32％的镍、0.5～0.9％的钛、0.28～0.50％的锆、0.15～0.27％的钼、0.08～0.2％的钪、1.2～2.6％的硅，其余为铝及少量无法避免的杂质。本发明中通过在铝合金材料中加入钐、镱、钆、银，提高了铝合金材料的提高铝合金材料的抗菌性能，抑制细菌滋生；通过在铝合金材料中加入锆、钼提高了铝合金材料的强度和可塑性，且在铝合金材料中加入钴、钪能够有效克服铸造裂纹，改善铝合金的质量，提高铝合金制品的成本率。实验结果表面，铝合金制品的抗菌率在99.999％以上，硬度在88HRA以上，强度在552MPa以上，延展率在8.1％以上，探伤合格率在99％以上。

具体实施方式

本发明提供了一种抗菌性铝合金材料，按重量百分比计由以下组分组成：

上述技术方案中，通过在铝合金材料中加入钐、镱、钆、银，提高了铝合金材料的提高铝合金材料的抗菌性能，抑制细菌滋生；通过在铝合金材料中加入锆、钼提高了铝合金材料的强度和可塑性，且在铝合金材料中加入钴、钪能够有效克服铸造裂纹，改善铝合金的质量，提高铝合金制品的成本率。实验结果表面，铝合金制品的抗菌率在99.999％以上，硬度在88HRA以上，强度在552MPa以上，延展率在8.1％以上，探伤合格率在99％以上。

铜用以增强铝合金材料的强度和塑性。在本发明中，铜的质量分数为2.3～3.4％；在本发明的实施例中，铜的质量分数为2.6～3.2％；在其他实施例中，铜的质量分数为2.8～3.0％。

锰用以增强铝合金材料的抗蚀性。在本发明中，锰的质量分数为0.5～1.2％；在本发明的实施例中，锰的质量分数为0.7～1.0％；在其他实施例中，锰的质量分数为0.8～0.9％。

在本发明中，钴的质量分数为0.3～0.5％；在本发明的实施例中，钴的质量分数为0.34～0.46％；在其他实施例中，钴的质量分数为0.38～0.42％。

镁用以增强铝合金的硬度。在本发明中，镁的质量分数为0.5～1.1％；在本发明的实施例中，镁的质量分数为0.7～0.9％；在其他实施例中，镁的质量分数为0.75～0.85％。

在本发明中，钐的质量分数为0.13～0.25％；在本发明的实施例中，钐的质量分数为0.15～0.22％；在其他实施例中，钐的质量分数为0.17～0.2％。

在本发明中，镱的质量分数为0.08～0.14％；在本发明的实施例中，镱的质量分数为0.09～0.13％；在其他实施例中，镱的质量分数为0.1～0.12％。

在本发明中，钆的质量分数为0.22～0.34％；在本发明的实施例中，钆的质量分数为0.24～0.32％；在其他实施例中，钆的质量分数为0.27～0.29％。

在本发明中，银的质量分数为0.15～0.36％；在本发明的实施例中，银的质量分数为0.19～0.32％；在其他实施例中，银的质量分数为0.23～0.28％。

镍用以增强铝合金的强度，改善铝合金的韧性。在本发明中，镍的质量分数为0.12～0.32％；在本发明的实施例中，镍的质量分数为0.16～0.28％；在其他实施例中，镍的质量分数为0.19～0.25％。

钛用以增强铝合金材料的抗蚀性。在本发明中，钛的质量分数为0.5～0.9％；在本发明的实施例中，钛的质量分数为0.6～0.8％；在其他实施例中，钛的质量分数为0.65～0.75％。

在本发明中，锆的质量分数为0.28～0.5％；在本发明的实施例中，锆的质量分数为0.34～0.45％；在其他实施例中，锆的质量分数为0.36～0.42％。

在本发明中，钼的质量分数为0.15～0.27％；在本发明的实施例中，钼的质量分数为0.18～0.24％；在其他实施例中，钼的质量分数为0.20～0.22％。

在本发明中，钪的质量分数为0.08～0.2％；在本发明的实施例中，钪的质量分数为0.12～0.18％；在其他实施例中，钪的质量分数为0.14～0.16％。

硅用以增强铝合金材料的硬度。在本发明中，硅的质量分数为1.2～2.6％；在本发明的实施例中，硅的质量分数为1.5～2.3％；在其他实施例中，硅的质量分数为1.7～2.1％。

在本发明中，钐、镱、钆、银的质量比为(1.5～2)：(1～1.2)：(2.5～3)：(2～3)，通过固定钐、镱、钆、银的添加比例，提高铝合金材料的抗菌性能，还能够抑制细菌的滋生。

在本发明的实施例中，锆与钼的质量比为(1.6～2.5):1，通过固定的锆、钼的添加比例提高铝合金材料的强度和可塑性。

在本发明的实施例中，钴、钪的质量比为(2.1～3.2):1，通过固定钴与钪的添加比例能够克服铸造裂纹。

在本发明的实施例中，所述不可避免的杂质为硫化物、碳化物、磷化物、氧化物的任意一种或多种混合。

本发明还提供了上述一种抗菌性铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：

把纯铜、锰、钴、镁、镍、钛、锆、钼、钪、硅放到熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为800～900℃，完全融化后，再升温至900～950℃加入钐、镱、钆、银，保温20～30min，得到铝合金溶体；

将铝合金溶体保温并压铸，获得铝合金制品。

上述技术方案，工艺简单合理，生产效率高，生产成本低，产品废品少，且制得的铝合金制品成品率高，强度高。

为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种抗菌性铝合金材料及其制备方法进行详细描述。

以下实施例中所用的试剂均为市售。

实施例1

抗菌性铝合金材料由以下重量百分比的组份组成：

3.0％铜、0.8％锰、0.38％钴、0.85％镁、0.2％钐、0.12％镱、0.25％钆、0.30％银、0.19％镍、0.65％钛、0.36％锆、0.2％钼、0.14％钪、1.7％硅，其余为铝及少量无法避免的杂质；

抗菌性铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：

把纯铜、锰、钴、镁、镍、钛、锆、钼、钪、硅放到熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为800℃，完全融化后，再升温至950℃加入钐、镱、钆、银，保温20min，得到铝合金溶体；

将铝合金溶体保温并压铸，获得铝合金制品。

实施例2

抗菌性铝合金材料由以下重量百分比的组份组成：

2.3％铜、0.9％锰、0.3％钴、1.1％镁、0.22％钐、0.14％镱、0.27％钆、0.28％银、0.16％镍、0.9％钛、0.42％锆、0.24％钼、0.12％钪、2.1％硅，其余为铝及少量无法避免的杂质；

抗菌性铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：

把纯铜、锰、钴、镁、镍、钛、锆、钼、钪、硅放到熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为850℃，完全融化后，再升温至950℃加入钐、镱、钆、银，保温20min，得到铝合金溶体；

将铝合金溶体保温并压铸，获得铝合金制品。

实施例3

抗菌性铝合金材料由以下重量百分比的组份组成：

2.8％铜、0.5％锰、0.5％钴、0.9％镁、0.13％钐、0.09％镱、0.24％钆、0.23％银、0.12％镍、0.8％钛、0.28％锆、0.15％钼、0.16％钪、1.5％硅，其余为铝及少量无法避免的杂质；

抗菌性铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：

把纯铜、锰、钴、镁、镍、钛、锆、钼、钪、硅放到熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为850℃，完全融化后，再升温至900℃加入钐、镱、钆、银，保温30min，得到铝合金溶体；

将铝合金溶体保温并压铸，获得铝合金制品。

实施例4

抗菌性铝合金材料由以下重量百分比的组份组成：

3.2％铜、0.7％锰、0.46％钴、0.7％镁、0.15％钐、0.12％镱、0.29％钆、0.26％银、0.25％镍、0.5％钛、0.5％锆、0.2％钼、0.2％钪、1.2％硅，其余为铝及少量无法避免的杂质；

抗菌性铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：

把纯铜、锰、钴、镁、镍、钛、锆、钼、钪、硅放到熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为850℃，完全融化后，再升温至930℃加入钐、镱、钆、银，保温25min，得到铝合金溶体；

将铝合金溶体保温并压铸，获得铝合金制品。

实施例5

抗菌性铝合金材料由以下重量百分比的组份组成：

3.4％铜、1.0％锰、0.42％钴、0.5％镁、0.2％钐、0.14％镱、0.34％钆、0.36％银、0.28％镍、0.6％钛、0.34％锆、0.18％钼、0.18％钪、2.3％硅，其余为铝及少量无法避免的杂质；

抗菌性铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：

把纯铜、锰、钴、镁、镍、钛、锆、钼、钪、硅放到熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为900℃，完全融化后，再升温至950℃加入钐、镱、钆、银，保温20min，得到铝合金溶体；

将铝合金溶体保温并压铸，获得铝合金制品。

实施例6

抗菌性铝合金材料由以下重量百分比的组份组成：

2.8％铜、1.2％锰、0.34％钴、0.75％镁、0.17％钐、0.1％镱、0.22％钆、0.23％银、0.32％镍、0.75％钛、0.45％锆、0.27％钼、0.14％钪、2.6％硅，其余为铝及少量无法避免的杂质；

抗菌性铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：

把纯铜、锰、钴、镁、镍、钛、锆、钼、钪、硅放到熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为800℃，完全融化后，再升温至900℃加入钐、镱、钆、银，保温30min，得到铝合金溶体；

将铝合金溶体保温并压铸，获得铝合金制品。

实施例7

抗菌性铝合金材料由以下重量百分比的组份组成：

2.9％铜、0.85％锰、0.4％钴、0.8％镁、0.19％钐、0.11％镱、0.28％钆、0.25％银、0.22％镍、0.7％钛、0.39％锆、0.21％钼、0.15％钪、1.9％硅，其余为铝及少量无法避免的杂质；

抗菌性铝合金材料的制备方法，包括以下步骤：

把纯铜、锰、钴、镁、镍、钛、锆、钼、钪、硅放到熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为850℃，完全融化后，再升温至920℃加入钐、镱、钆、银，保温25min，得到铝合金溶体；

将铝合金溶体保温并压铸，获得铝合金制品。

对实施例1～7的铝合金制品的强度、延展性、抗菌率、硬度和探伤检测，结果见表1：

表1实施例1～7的实验结果

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种抗菌性铝合金材料，其特征在于，按重量百分比计由以下组分组成：

其余为铝及少量无法避免的杂质。

2.如权利要求1所述的抗菌性铝合金材料，其特征在于，所述钐、所述镱、所述钆、所述银的质量比为(1.5～2)：(1～1.2)：(2.5～3)：(2～3)。

3.如权利要求1所述的抗菌性铝合金材料，其特征在于，所述锆与所述钼的质量比为(1.6～2.5):1。

4.如权利要求1所述的抗菌性铝合金材料，其特征在于，所述钴、所述钪的质量比为(2.1～3.2):1。

5.如权利要求1所述的抗菌性铝合金材料，其特征在于，所述不可避免的杂质为硫化物、碳化物、磷化物、氧化物的任意一种或多种混合。

6.一种如权利要求1所述的抗菌性铝合金材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

把纯铜、锰、钴、镁、镍、钛、锆、钼、钪、硅放到熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为800～900℃，完全融化后，再升温至900～950℃加入钐、镱、钆、银，保温20～30min，得到铝合金溶体；

将铝合金溶体保温并压铸，获得铝合金制品。