專利名稱：多孔陽(yáng)極氧化鋁膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬表面處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多孔陽(yáng)極氧化鋁膜的制備方法。
背景技術(shù)：
鋁是比較活潑的金屬，在空氣中能自然形成一層厚約幾百納米的氧化膜，這層氧化膜是非晶態(tài)的，薄而多孔，機(jī)械強(qiáng)度低，無(wú)法滿足功能化應(yīng)用的要求。為了獲得特殊功能的氧化膜層，必須對(duì)鋁表面進(jìn)行處理，通常是在電解液中，將鋁作為陽(yáng)極進(jìn)行電解處理，從而在鋁表面得到氧化膜。根據(jù)電解液的不同，可分別得到致密(或阻擋)陽(yáng)極氧化鋁膜和多孔陽(yáng)極氧化鋁膜。致密(或阻擋)陽(yáng)極氧化鋁膜是在中性電解液中對(duì)鋁進(jìn)行陽(yáng)極氧化得到的，它是一種致密的、無(wú)定型的、厚度均勻的氧化鋁膜，這種氧化鋁膜具有良好的介電性能，可用作鋁電解電容器的陽(yáng)極箔。多孔陽(yáng)極氧化鋁膜則是在草酸、磷酸、硫酸等自身具有一定氧化能力的酸性電解液中對(duì)鋁進(jìn)行陽(yáng)極氧化得到的，它由一層靠近金屬的阻擋層和外層多孔氧化招組成，呈六方密排周期性結(jié)構(gòu)，多孔陽(yáng)極氧化鋁膜主要用于濾膜和制備納米材料的模板。目前，多孔陽(yáng)極氧化鋁膜的制備主要采用的是兩步陽(yáng)極氧化法(如中國(guó)專利文獻(xiàn)CN1609283A、CN101007645A、CN10113 9730A等)，即先對(duì)鋁材進(jìn)行預(yù)處理，然后在酸性電解液中進(jìn)行首次氧化，氧化時(shí)間通常為Ih 5h，接著通過(guò)化學(xué)腐蝕除去首次氧化產(chǎn)生的氧化膜，最后再在酸性電解液中進(jìn)行二次氧化，氧化時(shí)間通常為2h 12h，得到多孔陽(yáng)極氧化鋁膜。其中預(yù)處理主要包括清洗和電化學(xué)拋光，電化學(xué)拋光的主要作用在于獲得較平整的表面，從而有利于陽(yáng)極氧化后得到尺寸和分布更為均勻的多孔陣列膜。電化學(xué)拋光采用的溶液均是由無(wú)水乙醇和高氯酸按照一定的體積比組成。該方法的缺點(diǎn)在于:(1)陽(yáng)極氧化時(shí)間較長(zhǎng)，從而導(dǎo)致生產(chǎn)周期；(2)首次氧化產(chǎn)生的氧化膜有序度較差，從而影響最終得到的多孔陽(yáng)極氧化鋁膜的有序度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決上述問(wèn)題，提供一種生產(chǎn)周期較短、高度有序的多孔陽(yáng)極氧化鋁膜的制備方法。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是:一種多孔陽(yáng)極氧化鋁膜的制備方法，具有以下步驟:①對(duì)純鋁表面進(jìn)行預(yù)處理將步驟①預(yù)處理后的純鋁作為陽(yáng)極且與作為陰極的鉬電極一起放入電化學(xué)拋光溶液中，并使陰陽(yáng)極間距為50mm 70mm，然后在環(huán)境溫度下((TC 40°C,下同),在80mA/cm2 160mA/cm2的電流密度下進(jìn)行電化學(xué)拋光IOs 90s,從而在純鋁表面形成納米級(jí)多孔膜層；所述的電化學(xué)拋光溶液由1，2-丙二醇與高氯酸按照9: I 2: I的體積比組成；或者將步驟①預(yù)處理后的純鋁作為陽(yáng)極且與作為陰極的石墨一起放入電化學(xué)拋光溶液中，在15V 50V的電壓下進(jìn)行電化學(xué)拋光IOs 90s,從而在純招表面形成納米級(jí)多孔膜層；所述的電化學(xué)拋光溶液由無(wú)水乙醇與高氯酸按照10:1 3:1的重量比組成；③將步驟②電化學(xué)拋光后的純鋁水洗后浸泡在50°C 90°C的處理液中
0.5h 6h，，從而去除純鋁表面的納米級(jí)多孔膜層將步驟③處理后的純鋁水洗后放入電解液中，在60V 140V的電壓以及-10°C 20°C的溫度下進(jìn)行陽(yáng)極氧化Ih 5h ;⑤對(duì)步驟④陽(yáng)極氧化后的純鋁進(jìn)行清洗和烘干。上述步驟③中所述的處理液為每升含有IOg 25g的三氧化鉻以及IOmL 35mL的磷酸的水溶液。上述步驟④中所述的電解液為0.2mol/L 0.6mol/L的磷酸水溶液。上述步驟①中所述的對(duì)純鋁表面進(jìn)行預(yù)處理是將經(jīng)除油和水洗后的純鋁置于60°C 80°C的堿溶液中30s 60s，取出并水洗，再置于稀硝酸溶液中浸潰30s 60s，取出并進(jìn)行超聲清洗5min lOmin。所述的堿溶液為每升含有15g 30g的氫氧化鈉的水溶液。所述的稀硝酸溶液的體積百分比為10% 30%。上述步驟⑤中所述的清洗為用去離子水超聲清洗5min IOmin ;所述的烘干為熱風(fēng)烘干。本發(fā)明具有的積極效果:(I)本發(fā)明通過(guò)選擇合適的電化學(xué)拋光溶液以及合適的電化學(xué)拋光條件，采用電化學(xué)拋光在純鋁表面形成納米級(jí)多孔膜層，相當(dāng)于兩步陽(yáng)極氧化法中的首次氧化，但I(xiàn)Os 90s的電化學(xué)拋光時(shí)間相比于Ih 5h的首次氧化時(shí)間，大大縮短了生產(chǎn)周期。(2)本發(fā)明的電化學(xué)拋光得到的納米級(jí)多孔膜層還具有范圍大、高度有序等優(yōu)點(diǎn)，最終可以得到高度有序的多孔陽(yáng)極氧化鋁膜。(3)本發(fā)明的方法工藝簡(jiǎn)單，成本較低。


圖1為實(shí)施例1制得的多孔陽(yáng)極氧化鋁膜表面的掃描電鏡圖。

圖2為實(shí)施例1制得的多孔陽(yáng)極氧化鋁膜的孔徑分布圖。圖3為實(shí)施例5制得的多孔陽(yáng)極氧化鋁膜表面的掃描電鏡圖。圖4為實(shí)施例5制得的多孔陽(yáng)極氧化鋁膜的孔徑分布圖。
具體實(shí)施例方式(實(shí)施例1)本實(shí)施例的多孔陽(yáng)極氧化鋁膜的制備方法具有以下步驟:①對(duì)純鋁表面進(jìn)行預(yù)處理:首先，將純鋁放入無(wú)水乙醇中浸泡5min，從而去除表面機(jī)加工時(shí)的油污。然后，用清水水洗純鋁，從而去除純鋁表面的灰塵和污垢。接著，將清水水洗后的純鋁置于60°C的堿溶液中30s，從而去除純鋁表面天然的薄氧化物層，所述堿溶液為每升含有20g氫氧化鈉的水溶液。再接著，將純鋁取出并再次用清水水洗，并置于體積百分比為25%的稀硝酸溶液中浸潰30s。最后，將純鋁取出并用去離子水超聲清洗5min。②將步驟①預(yù)處理后的純鋁作為陽(yáng)極且與作為陰極的鉬電極一起放入電化學(xué)拋光溶液中，并使陰陽(yáng)極間距為60mm，然后在環(huán)境溫度下(本實(shí)施例為10°C)，在120mA/cm2的電流密度下進(jìn)行電化學(xué)拋光60s，從而在純鋁表面形成納米級(jí)多孔膜層；上述電化學(xué)拋光溶液由1，2-丙二醇和高氯酸按照4: I的體積比組成。
③將步驟②電化學(xué)拋光后的純鋁用清水水洗后浸泡在60°C的處理液中3h，從而
去除純鋁表面的納米級(jí)多孔膜層。上述處理液為每升含有20g的三氧化鉻以及30mL的磷酸的水溶液。④將步驟③處理后的純鋁用清水水洗后放入電解液中，在IlOV的電壓以及5°C的
溫度下進(jìn)行陽(yáng)極氧化Ih。上述電解液為0.4mol/L的磷酸水溶液。⑤對(duì)步驟④陽(yáng)極氧化后的純鋁用去離子水超聲清洗lOmin，再熱風(fēng)烘干。本實(shí)施例制得的多孔陽(yáng)極氧化鋁膜表面的掃描電鏡圖見(jiàn)圖1，孔徑分布圖見(jiàn)圖2，
由圖1和圖2可知:本實(shí)施例制得的多孔陽(yáng)極氧化鋁膜的孔徑分布非常均勻，平均孔徑為
320nm左右，孔隙率達(dá)30%。(實(shí)施例2 實(shí)施例4)各實(shí)施例的制備方法與實(shí)施例1基本相同，不同之處見(jiàn)表I。表權(quán)利要求
1.一種多孔陽(yáng)極氧化鋁膜的制備方法，其特征在于具有以下步驟: ①對(duì)純鋁表面進(jìn)行預(yù)處理； ②將步驟①預(yù)處理后的純鋁作為陽(yáng)極且與作為陰極的鉬電極一起放入電化學(xué)拋光溶液中，并使陰陽(yáng)極間距為50mm 70mm,然后在環(huán)境溫度下,在80mA/cm2 160mA/cm2的電流密度下進(jìn)行電化學(xué)拋光IOs 90s，從而在純鋁表面形成納米級(jí)多孔膜層；所述的電化學(xué)拋光溶液由1，2-丙二醇與高氯酸按照9:1 2:1的體積比組成； 或者將步驟①預(yù)處理后的純鋁作為陽(yáng)極且與作為陰極的石墨一起放入電化學(xué)拋光溶液中，在15V 50V的電壓下進(jìn)行電化學(xué)拋光IOs 90s，從而在純鋁表面形成納米級(jí)多孔膜層；所述的電化學(xué)拋光溶液由無(wú)水乙醇與高氯酸按照10:1 3:1的重量比組成； ③將步驟②電化學(xué)拋光后的純鋁水洗后浸泡在50°C 90°C的處理液中0.5h 6h，，從而去除純鋁表面的納米級(jí)多孔膜層； ④將步驟③處理后的純鋁水洗后放入電解液中，在60V 140V的電壓以及-10°C 20°C的溫度下進(jìn)行陽(yáng)極氧化Ih 5h ; ⑤對(duì)步驟④陽(yáng)極氧化后的純鋁進(jìn)行清洗和烘干。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔陽(yáng)極氧化鋁膜的制備方法，其特征在于:步驟③中所述的處理液為每升含有IOg 25g的三氧化鉻以及IOmL 35mL的磷酸的水溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔陽(yáng)極氧化鋁膜的制備方法，其特征在于:步驟④中所述的電解液為0.2mol/L 0.6mol/L磷酸水溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的多孔陽(yáng)極氧化鋁膜的制備方法，其特征在于:步驟①中所述的對(duì)純鋁表面進(jìn)行預(yù)處理是將經(jīng)除油和水洗后的純鋁置于60°C 80°C的堿溶液中30s 60s，取出并水洗，再置`于稀硝酸溶液中浸潰30s 60s，取出并進(jìn)行超聲清洗5min IOmin0
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多孔陽(yáng)極氧化鋁膜的制備方法，其特征在于:所述的堿溶液為每升含有15g 30g的氫氧化鈉的水溶液。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多孔陽(yáng)極氧化鋁膜的制備方法，其特征在于:所述的稀硝酸溶液的體積百分比為10% 30%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的多孔陽(yáng)極氧化鋁膜的制備方法，其特征在于:步驟⑤中所述的清洗為用去離子水超聲清洗5min IOmin ;所述的烘干為熱風(fēng)烘干。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多孔陽(yáng)極氧化鋁膜的制備方法，其特征在于:步驟⑤中所述的清洗為用去離子水超聲清洗5min IOmin ;所述的烘干為熱風(fēng)烘干。
9.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的多孔陽(yáng)極氧化鋁膜的制備方法，其特征在于:步驟⑤中所述的清洗為用去離子水超聲清洗5min IOmin ;所述的烘干為熱風(fēng)烘干。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多孔陽(yáng)極氧化鋁膜的制備方法，具有以下步驟①對(duì)純鋁表面進(jìn)行預(yù)處理；②對(duì)預(yù)處理后的純鋁進(jìn)行電化學(xué)拋光；所述的電化學(xué)拋光溶液由1,2-丙二醇與高氯酸按照9∶1～2∶1的體積比組成；③去除純鋁表面的納米級(jí)多孔膜層；④進(jìn)行陽(yáng)極氧化1h～5h；⑤清洗和烘干。本發(fā)明通過(guò)選擇合適的電化學(xué)拋光溶液以及合適的電化學(xué)拋光條件，采用電化學(xué)拋光在純鋁表面形成納米級(jí)多孔膜層，大大縮短了生產(chǎn)周期。而且本發(fā)明最終可以得到高度有序的多孔陽(yáng)極氧化鋁膜。
文檔編號(hào)C25D11/16GK103225096SQ20131018811
公開日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2013年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月17日
發(fā)明者馬迪, 李樹白, 陳海云 申請(qǐng)人:江蘇理工學(xué)院