專利名稱：多孔陽極氧化鋁膜的制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于金屬表面處理技術領域，具體涉及一種多孔陽極氧化鋁膜的制備方法。
背景技術：
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，機械強度低，無法滿足功能化應用的要求。為了獲得特殊功能的氧化膜層，必須對鋁表面進行處理，通常是在電解液中，將鋁作為陽極進行電解處理，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)陽極氧化鋁膜和多孔陽極氧化鋁膜。致密(或阻擋)陽極氧化鋁膜是在中性電解液中對鋁進行陽極氧化得到的，它是一種致密的、無定型的、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極箔。多孔陽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鋁進行陽極氧化得到的，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，多孔陽極氧化鋁膜的制備主要采用的是兩步陽極氧化法(如中國專利文獻CN1609283A、CN101007645A、CN10113 9730A等)，即先對鋁材進行預處理，然后在酸性電解液中進行首次氧化，氧化時間通常為Ih 5h，接著通過化學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行二次氧化，氧化時間通常為2h 12h，得到多孔陽極氧化鋁膜。其中預處理主要包括清洗和電化學拋光，電化學拋光的主要作用在于獲得較平整的表面，從而有利于陽極氧化后得到尺寸和分布更為均勻的多孔陣列膜。電化學拋光采用的溶液均是由無水乙醇和高氯酸按照一定的體積比組成。該方法的缺點在于:(1)陽極氧化時間較長，從而導致生產(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題，提供一種生產(chǎn)周期較短、高度有序的多孔陽極氧化鋁膜的制備方法。實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術方案是:一種多孔陽極氧化鋁膜的制備方法，具有以下步驟:①對純鋁表面進行預處理將步驟①預處理后的純鋁作為陽極且與作為陰極的鉬電極一起放入電化學拋光溶液中，并使陰陽極間距為50mm 70mm，然后在環(huán)境溫度下((TC 40°C,下同),在80mA/cm2 160mA/cm2的電流密度下進行電化學拋光IOs 90s,從而在純鋁表面形成納米級多孔膜層；所述的電化學拋光溶液由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預處理后的純鋁作為陽極且與作為陰極的石墨一起放入電化學拋光溶液中，在15V 50V的電壓下進行電化學拋光IOs 90s,從而在純招表面形成納米級多孔膜層；所述的電化學拋光溶液由無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的溫度下進行陽極氧化Ih 5h ;⑤對步驟④陽極氧化后的純鋁進行清洗和烘干。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中所述的對純鋁表面進行預處理是將經(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 ;所述的烘干為熱風烘干。本發(fā)明具有的積極效果:(I)本發(fā)明通過選擇合適的電化學拋光溶液以及合適的電化學拋光條件，采用電化學拋光在純鋁表面形成納米級多孔膜層，相當于兩步陽極氧化法中的首次氧化，但IOs 90s的電化學拋光時間相比于Ih 5h的首次氧化時間，大大縮短了生產(chǎn)周期。(2)本發(fā)明的電化學拋光得到的納米級多孔膜層還具有范圍大、高度有序等優(yōu)點，最終可以得到高度有序的多孔陽極氧化鋁膜。(3)本發(fā)明的方法工藝簡單，成本較低。


圖1為實施例1制得的多孔陽極氧化鋁膜表面的掃描電鏡圖。

圖2為實施例1制得的多孔陽極氧化鋁膜的孔徑分布圖。圖3為實施例5制得的多孔陽極氧化鋁膜表面的掃描電鏡圖。圖4為實施例5制得的多孔陽極氧化鋁膜的孔徑分布圖。
具體實施例方式(實施例1)本實施例的多孔陽極氧化鋁膜的制備方法具有以下步驟:①對純鋁表面進行預處理:首先，將純鋁放入無水乙醇中浸泡5min，從而去除表面機加工時的油污。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預處理后的純鋁作為陽極且與作為陰極的鉬電極一起放入電化學拋光溶液中，并使陰陽極間距為60mm，然后在環(huán)境溫度下(本實施例為10°C)，在120mA/cm2的電流密度下進行電化學拋光60s，從而在純鋁表面形成納米級多孔膜層；上述電化學拋光溶液由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
溫度下進行陽極氧化Ih。上述電解液為0.4mol/L的磷酸水溶液。⑤對步驟④陽極氧化后的純鋁用去離子水超聲清洗lOmin，再熱風烘干。本實施例制得的多孔陽極氧化鋁膜表面的掃描電鏡圖見圖1，孔徑分布圖見圖2，
由圖1和圖2可知:本實施例制得的多孔陽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30%。(實施例2 實施例4)各實施例的制備方法與實施例1基本相同，不同之處見表I。表權利要求
1.一種多孔陽極氧化鋁膜的制備方法，其特征在于具有以下步驟: ①對純鋁表面進行預處理； ②將步驟①預處理后的純鋁作為陽極且與作為陰極的鉬電極一起放入電化學拋光溶液中，并使陰陽極間距為50mm 70mm,然后在環(huán)境溫度下,在80mA/cm2 160mA/cm2的電流密度下進行電化學拋光IOs 90s，從而在純鋁表面形成納米級多孔膜層；所述的電化學拋光溶液由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預處理后的純鋁作為陽極且與作為陰極的石墨一起放入電化學拋光溶液中，在15V 50V的電壓下進行電化學拋光IOs 90s，從而在純鋁表面形成納米級多孔膜層；所述的電化學拋光溶液由無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的溫度下進行陽極氧化Ih 5h ; ⑤對步驟④陽極氧化后的純鋁進行清洗和烘干。
2.根據(jù)權利要求1所述的多孔陽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)權利要求1所述的多孔陽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)權利要求1至3之一所述的多孔陽極氧化鋁膜的制備方法，其特征在于:步驟①中所述的對純鋁表面進行預處理是將經(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，取出并進行超聲清洗5min IOmin0
5.根據(jù)權利要求4所述的多孔陽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)權利要求4所述的多孔陽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)權利要求1至3之一所述的多孔陽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 ;所述的烘干為熱風烘干。
8.根據(jù)權利要求4所述的多孔陽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 ;所述的烘干為熱風烘干。
9.根據(jù)權利要求5或6所述的多孔陽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 ;所述的烘干為熱風烘干。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多孔陽極氧化鋁膜的制備方法，具有以下步驟①對純鋁表面進行預處理；②對預處理后的純鋁進行電化學拋光；所述的電化學拋光溶液由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多孔膜層；④進行陽極氧化1h～5h；⑤清洗和烘干。本發(fā)明通過選擇合適的電化學拋光溶液以及合適的電化學拋光條件，采用電化學拋光在純鋁表面形成納米級多孔膜層，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極氧化鋁膜。
文檔編號C25D11/16GK103225096SQ20131018811
公開日2013年7月31日 申請日期2013年5月17日 優(yōu)先權日2013年5月17日
發(fā)明者馬迪, 李樹白, 陳海云 申請人:江蘇理工學院