專利名稱：一種輕金屬基載銀復合抗菌層結構的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種金屬表面抗菌層的制備，具體是輕金屬基載銀復合抗菌層結構。
背景技術：
鋁、鎂、鈦等輕金屬具有良好的導電導熱性及塑性，比強度高，因而廣泛應用于航空航天、機械、航海和交通運輸?shù)阮I域。但是未經(jīng)表面處理的輕金屬無法滿足具有高接觸應力的環(huán)境要求，所以需要對材料表面進行相應的加工處理。近些年來興起的微弧氧化技術大大克服了輕金屬某些機械性能的不足。利用該技術制備的陶瓷膜硬度高，耐磨耐蝕性和抗高溫沖擊性能好。另外，微弧氧化技術制備工藝相對簡單，電解液對環(huán)境無污染，所以該技術成為目前材料表面工程領域的研究熱點，并已成功應用于某些微弧氧化技術領域?；瘜W鍍也是一種常用的材料表面處理方法，其工藝相對簡單，已廣泛應用于微電子、無線電、 計算機工程和航天技術等領域?；瘜W鍍對施鍍基體的形狀要求較低，可以在無規(guī)則外形的小型復雜零件上得到均勻鍍層?？咕牧现饕獞糜诩徔棥⑨t(yī)藥及生活家居用品等和人類日常生活密切相關的領域。隨著人類生活水平和科學技術的不斷提高，新型抗菌性材料的研制備受關注。目前國內外研究人員已經(jīng)制備出許多具有良好光譜抗菌性的載銀無機抗菌材料。為擴展抗菌材料的應用范圍，研究人員已經(jīng)將目標逐漸轉向金屬基材料。目前，具有高度實用性的抗菌性金屬材料大致可分為合金型抗菌金屬材料；表面涂層型抗菌金屬材料；復合型抗菌金屬材料。其中表面涂層型抗菌金屬材料的基體材料選擇范圍大，獲得的膜層性能優(yōu)異，功能性多樣化。但是，涂層型抗菌膜層的缺點是膜基結合力差，在應用環(huán)境中易磨損失效，生存持久性有待提高。有研究表明，在輕金屬陽極氧化膜上利用化學鍍銀制備載銀抗菌層，由于陽極氧化膜耐磨性較差，所以根據(jù)此方法制備的抗菌層在應用領域仍有所限制。

實用新型內容本實用新型的目的是提供一種輕金屬基載銀復合抗菌層結構，該復合抗菌層致密均勻，兼顧優(yōu)良機械性能和高度抗菌性。實現(xiàn)本實用新型的技術方案是一種輕金屬基載銀復合抗菌層結構，包括輕金屬基體、設置在輕金屬基體表面上的微弧氧化陶瓷層及設置在微弧氧化陶瓷層上的化學鍍銀層。制備時，將潔凈處理的輕金屬(如鋁、鎂、鈦)進行微弧氧化，常溫處理45 70min，獲得一定厚度的微弧氧化陶瓷膜；再將有色金屬清洗、吹干，經(jīng)過敏化和活化預處理后，放入調配好的化學鍍液中進行化學鍍銀，常溫處理30 60min后取出，清洗、干燥，獲得具有高度抗菌性的復合抗菌層。產(chǎn)品經(jīng)檢測鍍層具有較高的硬度、耐磨性和耐蝕性等綜合機械性能，表面光亮。本實用新型的有益效果是利用化學鍍銀在微弧氧化陶瓷層上制備復合抗菌層，由于微弧氧化層具有良好的硬度、耐磨性和耐蝕性等綜合機械性能，并且銀元素具有良好的廣譜抗菌性，所以此種復合抗菌層兼顧優(yōu)良機械性能和高效抗菌性的特點，由于銀元素的銀鏡效果，材料表面非常光亮，無需進行特殊的外觀裝飾加工。

圖1為本實用新型復合抗菌層截面結構示意圖；圖2為本實用新型復合抗菌層截面形貌掃描電鏡圖；圖3為本實用新型微弧氧化陶瓷層表面形貌掃描電鏡圖；圖4為本實用新型復合抗菌層表面形貌掃描電鏡圖。圖中1.輕金屬基體2.微弧氧化陶瓷層3.化學鍍銀層
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明。實施例1如圖1所示，一種輕金屬載銀復合抗菌層結構，包括輕金屬基體1、設置在輕金屬基體1表面上的微弧氧化陶瓷層2和設置在微弧氧化陶瓷層2上的化學鍍銀層3。采用包括如下步驟的方法制成試件材料6061型鋁合金，試件尺寸20mmX20mmX3mm1、將試件放入丙酮和氫氧化鈉溶液中進行超聲波清洗lOmin，取出，吹干；2、將試件置于裝有電解液的微弧氧化槽中，試件做陽極，微弧氧化槽內側周圍的不銹鋼板做陰極，進行微弧氧化實驗，采用的工藝參數(shù)為恒流模式，電流密度ΙΟΑ/dm2，占空比0. 3，頻率為470HZ，處理時間60min，常溫，使用的電解液為3L，其中硅酸鈉42g、氫氧化鈉6g，添加劑鎢酸鈉30g，硝酸鈰0. 6g，氟化鈉1. 5g，乙二胺四乙酸鈉6g，檸檬酸鈉3. 6g，溶液的PH值為11，進行完畢后，將試件取出，清洗，吹干；3、敏化處理將3g氯化亞錫溶于30ml的37%鹽酸中，待溶液澄清后，用去離子水緩慢稀釋至150ml，室溫，將試件放入此溶液中處理13分鐘后，清洗，吹干；4、活化處理采用銀氨活化法，將2g無色透明的AgNO3晶體溶于200ml去離子水中，待晶體溶解后，向溶液中緩慢滴加氨水，溶液中開始出現(xiàn)棕色絮狀沉淀，繼續(xù)滴加氨水使沉淀逐漸溶解，直至溶液變?yōu)橥该?，停止滴加氨水，即為較佳的銀氨溶液，將清洗的試件放入該銀氨溶液中浸泡15分鐘后，清洗，吹干；5、化學鍍銀首先配置化學鍍液，其中鍍液包括氧化液和還原液，配制方法如下氧化液的配制將2. 4g無色透明的AgNO3晶體溶于IOOml去離子水中，待晶體溶解后，向溶液中緩慢滴加氨水，溶液中開始出現(xiàn)棕色絮狀沉淀，繼續(xù)滴加氨水使沉淀逐漸溶解，直至溶液變?yōu)橥该鳎Ｖ沟渭影彼?。緩慢滴入NaOH溶液，出現(xiàn)黑色沉淀，再次滴加氨水使沉淀溶解直至溶液變澄清。還原液的配制將2. 4g酒石酸鉀鈉溶于IOOml去離子水中，加熱煮沸15分鐘后， 冷卻至室溫，再加乙醇20ml即可使用。然后按1 1的體積比混合氧化液與還原液，將氧化液緩慢倒入還原液中，盡可能減輕銀鏡反應現(xiàn)象，使銀鹽得到充分利用。[0027]將清潔試件置于化學鍍液中處理15分鐘后取出，清洗，吹干。利用掃描電子顯微鏡觀察到微弧氧化陶瓷膜表面孔洞較多，致密性和均勻性較差，如圖3 ；經(jīng)化學鍍處理后的復合抗菌層表面致密均勻，如圖4所示，抗菌層經(jīng)檢測，硬度達1900HV，粗糙度值Ra為6 μ m，結合強度為58MPA，利用膜層測厚儀檢測陶瓷層厚度可達 150 μ m，試件進行抗菌性檢測，對照抑菌環(huán)檢測標準得知抗菌層具有高度抗菌性。實施例2試件材料6061型鋁合金，試件尺寸20mm X 15mm X 2mm將試件進行微弧氧化處理45min，采用的添加劑種類及濃度為鎢酸鈉Mg，硼酸 2.7g，檸檬酸鈉9g，十二烷基苯磺酸鈉12g。其余制備工藝與實施例一相同。獲得的復合抗菌層表面致密均勻，硬度1700HV，結合強度50MPA，粗糙度值Ra為6. 1 μ m，試件進行抗菌性檢測，可知抗菌層具有高度抗菌性。實施例3試件材料LY12鋁合金，試件尺寸Φ 35mm圓片，厚度2mm將試件進行微弧氧化處理70min，采用的添加劑種類及濃度為鎢酸鈉15g，硼酸 1.2g，檸檬酸鈉3g，十二烷基苯磺酸鈉3g。其余制備工藝與實施例一相同。獲得的復合抗菌層表面致密均勻，硬度1800HV，結合強度48MPA，粗糙度值Ra為6 μ m，試件進行抗菌性檢測，可知抗菌層具有高度抗菌性。實施例4試件材料=TiAl合金，試件尺寸20mmX20mmX2mm將試件進行微弧氧化處理60min，采用添加劑種類及濃度為氟化鈉3g，硝酸鈰 1.2g，酒石酸鉀鈉12g。其余制備工藝與實施例一相同。獲得的復合抗菌層表面致密均勻， 硬度1700HV，結合強度49MPA，粗糙度值Ra為6. 2 μ m，試件進行抗菌性檢測，可知抗菌層具有高度抗菌性。實施例5試件材料鎂合金AZ91，試件尺寸30_X40_X2_將試件進行微弧氧化處理45min，采用添加劑種類及濃度為鎢酸鈉Mg，檸檬酸鈉 6g，酒石酸鉀鈉18g，氟化鉀2.4g。其余制備工藝與實施例一相同。獲得的復合抗菌層表面致密均勻，硬度1700HV，結合強度46MPA，粗糙度值Ra為6. 2 μ m，試件進行抗菌性檢測，可知抗菌層具有高度抗菌性。
權利要求1. 一種輕金屬基載銀復合抗菌層結構，包括輕金屬基體，其特征是在輕金屬基體表面上設置有微弧氧化陶瓷層，在微弧氧化陶瓷層上設置有化學鍍銀層。
專利摘要本實用新型公開了一種輕金屬基載銀復合抗菌層結構，包括輕金屬基體，其特征是在輕金屬基體表面上設置有微弧氧化陶瓷層，在微弧氧化陶瓷層上設置有化學鍍銀層。這種復合抗菌層結構兼顧有優(yōu)良機械性能和高效抗菌性的特點，由于銀元素的銀鏡效果，材料表面非常光亮，無需進行特殊的外觀裝飾加工。
文檔編號C23C28/00GK202054899SQ20112009264
公開日2011年11月30日 申請日期2011年3月29日 優(yōu)先權日2011年3月29日
發(fā)明者劉亞娟, 葉仿?lián)? 唐焱, 徐晉勇, 王斌, 羅奕, 職利, 陳靜, 高成, 高鵬 申請人:桂林電子科技大學