CN107268062A - 一种镁合金等离子体氧化抗菌涂层的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种镁合金等离子体氧化抗菌涂层的制备方法，属于镁合金表面处理技术领域，将金属银纳米颗粒加入纯水中，超声分散得到0.1～1.0g/L的金属银纳米颗粒悬浮液；然后在每升金属银纳米颗粒悬浮液中加入5～20g氢氧化钠、加入10～50g硅酸钠，得到混合电解溶液。该混合溶液作为等离子体氧化电解液，前处理的镁合金工件作为阳极，进行等离子体氧化处理，得到含银的镁合金等离子体氧化膜层，该膜层不但耐蚀性、耐磨性好，还具备良好的抗菌功能。

Description

一种镁合金等离子体氧化抗菌涂层的制备方法
技术领域
本发明属于镁合金表面处理技术领域，涉及一种通过在电解液中添加金属银纳米颗粒在镁合金表面制备含银抗菌涂层的方法。
背景技术
镁合金是最轻的结构金属材料，具有抗震力强，刚性好，可铸可焊，电磁屏蔽性优良，导电导热能力强，易回收等优点，广泛应用于汽车、电子通讯等领域。但是镁合金化学活性高，耐蚀性较差，在一定程度上限制了其应用领域，因此，镁合金工件在服役使用前必须经过表面处理。
镁合金等离子体氧化处理是将Mg合金零件作为阳极置于盛有电解液的不锈钢阴极槽体中，通过在阴阳极两端施加高电压，使得作为阳极的工件表面发生等离体放电而温度迅速升高熔融并与电解液发生反应，从而在镁合金表层生成一层陶瓷质的涂层，这层陶瓷质的涂层改变了镁合金表面状态和性能，从而提高镁合金的耐蚀性、耐磨性及硬度等。该技术具有操作简单，易于实现，可以处理复杂构件等优点。镁合金一个重要的应用领域就是制造手机、平板电脑等外壳，是人体经常接触的电子产品，仅仅通过等离子体氧化处理获得耐蚀性、耐磨性好的表面涂层是不够的，如果能够通过一定的技术手段处理，使得该涂层还具备良好的抗菌功能，有利于人体健康的同时，将大幅提升镁合金在手机、平板电脑甚至更多家用电器的应用比例，推动镁合金的发展。因此，如何制备具有抗菌功能的镁合金等离子体氧化涂层就显得十分有意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在镁合金表面制备等离子体氧化抗菌涂层的方法，具体通过在电解液中添加金属银纳米颗粒，进而使镁合金作为阳极与电解液发生反应，得到镁合金等离子体氧化抗菌涂层。
为实现上述发明目的，本发明提供了如下技术方案：
本发明提供了一种镁合金等离子体氧化抗菌涂层的制备方法，其具体包括如下步骤：
步骤1：镁合金工件表面前处理，去除镁合金工件表面的油污和氧化层，使金属材料表面平滑干净；
步骤2：将粒度10～100nm金属银纳米颗粒加入纯水中，超声处理1～3小时，超声功率100～500W，得到浓度为0.1～1.0g/L的金属银纳米颗粒分散液；
步骤3，向步骤2得到的金属银纳米颗粒分散液中加入氢氧化钠和硅酸钠，加入量为每升分散液中加入5～20g的氢氧化钠，每升分散液中加入10～50g的硅酸钠，并采用去离子水调节，得到金属纳米银颗粒在氢氧化钠硅酸钠混合水溶液中的悬浮液；
步骤4，将步骤3得到的悬浮液作为等离子体氧化电解液，加入电解槽中，将步骤1得到的镁合金工件作为阳极，在电压300～500V，时间300～1800s，温度10～30℃的条件下，进行等离子体氧化处理，得到包含金属银的镁合金等离子体氧化膜层。
作为本发明对上述方案的优选，所述步骤1中镁合金工件表面前处理具体步骤包括：
a.打磨：分别采用320#、600#、800#、1500#砂纸对镁合金工件进行打磨；
b.脱脂：将镁合金工件置于丙酮溶液中超声处理10～30分钟；
c.乙醇浸泡：将经过脱脂处理的镁合金工件在乙醇中浸泡10～30分钟，冷风吹干备用。
作为本发明对上述方案的优选，所述步骤1中的镁合金为AZ91D镁合金。
本发明的有益效果在于：本发明以金属纳米银颗粒在氢氧化钠硅酸钠混合水溶液中的悬浮液作为等离子体氧化电解液，前处理的镁合金工件作为阳极，进行等离子体氧化处理，得到含银的镁合金等离子体氧化膜层，该膜层不但耐蚀性、耐磨性好，还具备良好的抗菌功能，使得带有该种涂层的镁合金产品能够广泛应用于手机、平板电脑及家用电器领域，保障人体健康的同时，还有利于推动镁合金产业的发展。
附图说明
图1为本发明中镁合金等离子体氧化抗菌涂层的XRD图谱。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
实施例1
一种镁合金等离子体氧化抗菌涂层的制备方法，其具体包括如下步骤：
步骤1：镁合金工件前处理；
a.打磨：分别采用320#、600#、800#、1500#砂纸对AZ91D镁合金工件进行打磨；
b.脱脂：将上述的镁合金工件置于丙酮溶液中超声处理15分钟；
c.乙醇浸泡：将经过脱脂处理的镁合金工件在乙醇中浸泡15分钟，冷风吹干备用；
步骤2：将粒度30nm金属银纳米颗粒加入纯水中，超声处理2小时，超声功率300W，得到浓度为0.1～1.0g/L的金属银纳米颗粒分散液；
步骤3，向步骤2得到的金属银纳米颗粒分散液中加入氢氧化钠和硅酸钠，加入量为每升分散液中加入15g的氢氧化钠，每升分散液中加入30g的硅酸钠，并采用去离子水调节，得到金属纳米银颗粒在氢氧化钠硅酸钠混合水溶液中的悬浮液；
步骤4，将步骤3得到的悬浮液作为等离子体氧化电解液，加入电解槽中，将步骤1得到的镁合金工件作为阳极，在电压400V，时间1100s，温度20℃的条件下，进行等离子体氧化处理，得到包含金属银的镁合金等离子体氧化膜层。
对所得到的镁合金等离子体氧化抗菌涂层绘制如图1所述的XRD图谱，由图中观察可得Ag已经成功添加到镁合金等离子体氧化涂层中，该种涂层能够实现所需的抗菌功效，有利于镁合金产品的广泛推广应用。
实施例2
一种镁合金等离子体氧化抗菌涂层的制备方法，其具体包括如下步骤：
步骤1：镁合金工件前处理；
a.打磨：分别采用320#、600#、800#、1500#砂纸对AZ91D镁合金工件进行打磨；
b.脱脂：将镁合金工件置于丙酮溶液中超声处理10分钟；
c.乙醇浸泡：将经过脱脂处理的镁合金工件在乙醇中浸泡10分钟，冷风吹干备用；
步骤2：将粒度10nm金属银纳米颗粒加入纯水中，超声处理1小时，超声功率100W，得到浓度为0.1～1.0g/L的金属银纳米颗粒分散液；
步骤3，向步骤2得到的金属银纳米颗粒分散液中加入氢氧化钠和硅酸钠，加入量为每升分散液中加入5g的氢氧化钠，每升分散液中加入10g的硅酸钠，并采用去离子水调节，得到金属纳米银颗粒在氢氧化钠硅酸钠混合水溶液中的悬浮液；
步骤4，将步骤3得到的悬浮液作为等离子体氧化电解液，加入电解槽中，将步骤1得到的镁合金工件作为阳极，在电压300V，时间300s，温度10℃的条件下，进行等离子体氧化处理，得到包含金属银的镁合金等离子体氧化膜层。
实施例3
一种镁合金等离子体氧化抗菌涂层的制备方法，其具体包括如下步骤：
步骤1：镁合金工件前处理
a.打磨：分别采用320#、600#、800#、1500#砂纸对AZ91D镁合金工件进行打磨；
b.脱脂：将镁合金工件置于丙酮溶液中超声处理30分钟；
c.乙醇浸泡：将经过脱脂处理的镁合金工件在乙醇中浸泡30分钟，冷风吹干备用；
步骤2：将粒度100nm金属银纳米颗粒加入纯水中，超声处理3小时，超声功率500W，得到浓度为0.1～1.0g/L的金属银纳米颗粒分散液；
步骤3，向步骤2得到的金属银纳米颗粒分散液中加入氢氧化钠和硅酸钠，加入量为每升分散液中加入20g的氢氧化钠，每升分散液中加入50g的硅酸钠，并采用去离子水调节，得到金属纳米银颗粒在氢氧化钠硅酸钠混合水溶液中的悬浮液；
步骤4，将步骤3得到的悬浮液作为等离子体氧化电解液，加入电解槽中，将步骤1得到的镁合金工件作为阳极，在电压500V，时间1800s，温度30℃的条件下，进行等离子体氧化处理，得到包含金属银的镁合金等离子体氧化膜层。
上述实施例所制得的镁合金工件产品在2小时、24小时以及5天后的抗菌性能检测结果如下表1所示：
表1上述实施例所制得的产品抗菌检测结果表
基于上述，本发明以金属纳米银颗粒在氢氧化钠硅酸钠混合水溶液中的悬浮液作为等离子体氧化电解液，前处理的镁合金工件作为阳极，进行等离子体氧化处理，得到含银的镁合金等离子体氧化膜层，该膜层不但耐蚀性、耐磨性好，还具备良好的抗菌功能，适宜应用于手机、平板电脑及家用电器领域。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求范围内。

Claims (3)

1.一种镁合金等离子体氧化抗菌涂层的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
步骤1：镁合金工件表面前处理，去除镁合金工件表面的油污和氧化层，使金属材料表面平滑干净；
步骤2：将粒度10～100nm金属银纳米颗粒加入纯水中，超声处理1～3小时，超声功率100～500W，得到浓度为0.1～1.0g/L的金属银纳米颗粒分散液；
步骤3，向步骤2得到的金属银纳米颗粒分散液中加入氢氧化钠和硅酸钠，加入量为每升分散液中加入5～20g的氢氧化钠，每升分散液中加入10～50g的硅酸钠，并采用去离子水调节，得到金属纳米银颗粒在氢氧化钠硅酸钠混合水溶液中的悬浮液；
步骤4，将步骤3得到的悬浮液作为等离子体氧化电解液，加入电解槽中，将步骤1得到的镁合金工件作为阳极，在电压300～500V，时间300～1800s，温度10～30℃的条件下，进行等离子体氧化处理，得到包含金属银的镁合金等离子体氧化膜层。
2.根据权利要求1所述的一种镁合金等离子体氧化抗菌涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤1中镁合金工件表面前处理具体步骤包括：
a.打磨：分别采用320#、600#、800#、1500#砂纸对镁合金工件进行打磨；
b.脱脂：将镁合金工件置于丙酮溶液中超声处理10～30分钟；
c.乙醇浸泡：将经过脱脂处理的镁合金工件在乙醇中浸泡10～30分钟，冷风吹干备用。
3.根据权利要求1或2所述的一种镁合金等离子体氧化抗菌涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤1中的镁合金为AZ91D镁合金。
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