鋁合金微弧氧化工藝研究及復合抗菌膜的研制.pdf

1、為提高鋁合金表面的硬度、耐腐蝕性能,兼顧良好機械性能與抗菌性能。本課題結合微弧氧化與化學鍍銀技術的優(yōu)點,對6061型鋁合金進行微弧氧化-化學鍍銀復合處理,制備出具有高強度、良好結合性能且高度抗菌的復合膜層。
　　本課題對不同電解液體系中陶瓷膜的生長過程進行系統(tǒng)分析,探討了電解液復配添加劑及鎢酸鈉添加劑對膜層特性的影響,并在微弧氧化陶瓷膜的基礎上進行化學鍍銀的工藝研究。采用SEM、EDS、XRD等手段分析了陶瓷膜及復合膜的顯微結構、

2、相組成和相成分,研究了膜層的硬度、耐腐蝕性、結合強度及抗菌性能。主要研究結果如下:
　　(一)工藝參數(shù)體系
　　(1)微弧氧化電解液最佳工藝參數(shù)體系:硅酸鈉(18 g/L)、鎢酸鈉(5 g/L)、乙二胺四乙酸二鈉(0.8 g/L)、檸檬酸鈉(1 g/L)、氫氧化鈉(1 g/L)。
　　(2)化學鍍銀最佳工藝參數(shù)體系:硝酸銀(5 g/L)、氫氧化鈉(3 g/L)、氨水(45 ml/L)、乙醇(15 ml/L)、酒石酸鉀鈉

3、(11 g/L)、鍍液pH=11.5。
　　(二)陶瓷膜特性
　　(1)陶瓷膜臨界擊穿電壓隨電解液濃度的增加逐漸降低,同時起弧所需的能量降低,電流密度對臨界擊穿電壓影響不大,擊穿電壓與電解液的種類和濃度密切相關。
　　(2)陶瓷膜由致密層和疏松層組成,主要含有α-Al2O3和γ-Al2O3相,疏松層成分主要受電解液組成的影響,而致密層成分與基體材料的合金成分緊密相關。
　　(3)恒流模式下,陶瓷膜的厚度隨氧化時間

4、線性增加,膜層生長速率基本不變;恒壓模式下,膜層生長速率在氧化前期增長較快,氧化后期逐漸減小,當氧化時間大于5.5 h時,放電非常微弱,陶瓷膜基本停止生長。
　　(4)陶瓷膜具有良好的耐腐蝕性,比鋁合金基體的耐腐蝕性提高12.7倍,加入Na2WO4后形成的陶瓷膜比基礎電解液中陶瓷膜的耐腐蝕性進一步提高1.61倍。
　　(三)復合膜特性
　　(1)復合膜呈亮白色,膜層平整致密,晶粒細小,同時化學鍍銀對陶瓷膜表面起到較好的

5、封孔作用,使復合膜具有較好的防護性能。
　　(2)復合膜具有較高的硬度,硬度最大值為1026 HV。復合膜結合強度的最大值可達33.68 MPa,膜層結合牢固。
　　(3)抗菌試驗結果顯示,對于金黃色葡萄球菌和大腸桿菌,抑菌環(huán)的最大直徑分別為25.12 mm、21.56 mm,抗菌效果達到R級,膜層具有高度抗菌性。
　　研究表明,利用微弧氧化-化學鍍銀對6061型鋁合金進行復合處理,是兼顧鋁合金機械性能與抗菌性能的切實