专利名称：多孔氧化铝薄膜的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种制备方法，更具体地说，本发明涉及一种多孔氧化铝薄 膜的制备方法。
背景技术：
金属铝在酸性或弱碱性电解液中阳极氧化后，可在其表面形成多孔 氧化铝薄膜。所述的多孔氧化铝薄膜具有独特的结构，紧靠着金属铝表面 是一层薄而致密的阻挡层，在阻挡层上则是较厚而疏松的多孔层。
现有多孔氧化铝薄膜的制备方法多集中在纳米有序结构方面，其工艺
条件比较复杂、制备时间长(通常需要io小时左右)、制备环境要求苛刻，
这样，所述的制备方法在实际应用中受到的限制较多，以致无法在工业 生产中大规模使用。
发明内容
本发明的目的就是为了提供一种可在工业生产中大规模使用的多孔 氧化铝薄膜的制备方法。
为了实现上述目的，本发明提供了一种多孔氧化铝薄膜的制备方法，
它依次包括以下工艺步骤
(l)碱洗将铝箔置于重量百分比浓度为2~4%、温度为36:t2t的氢 氧化钠溶液中浸泡2 4分钟后，取出铝箔并进行清洗；
(2 )预腐蚀在电解槽内放入温度为36 ± lt的预腐蚀液，使经步骤(1 ) 处理过的铝箔位于电解槽的阳极并通直流电进行预腐蚀，预腐蚀的电流密度 为42:t0.1A/dm2，时间为2 4分钟，预腐蚀结束后，取出铝箔并进行清洗， 所述的预腐蚀液由下述重量百分比的组份组成盐酸17~19%，添加剂 2.5 ~4%，水余量；
(3 )中处理将经步骤(2 )处理过的铝箔置于温度为36 ± 1T的中处理 液中浸泡2 4分钟后，取出铝箔并进行清洗，所述的中处理液由下述重量百 分比的组份组成盐酸20~22%，添加剂 1~1.5%，水余量；
(4)交流腐蚀在电解槽内放入温度为36±11的交流腐蚀液，使经步 骤(3)处理过的铝箔位于电解槽的一极并通交流电进行交流腐蚀，交流腐蚀 的电流密度为32土0.1A/dm2，时间为2 6分钟，交流腐蚀结束后，取出铝箔 并进行清洗，所述的交流腐蚀液由下述重量百分比的组份组成盐酸18 ~ 19%，添加剂2~4%，水余量；
(5 )—次后处理将经步骤(4 )处理过的铝箔置于重量百分比浓度为4 ~ 6%、温度为36 ± 的硝酸溶液中浸泡1 ~ 3分钟后，取出铝箔并进行清洗；
(6)二次后处理在电解槽内放入温度为36土ir的二次后处理液，使 经步骤(5)处理过的铝箔位于电解槽的阳极并通直流电进行二次后处理，二 次后处理的槽压为50士0,5V，时间为1 3分钟，二次后处理结束后，取出铝箔并进行清洗，所述的二次后处理液由下述重量百分比的组份组成己二酸 铵9~11%，添加剂 1~2%，水余量；
(7 )调整将经步骤(6 )处理过的铝箔置于重量百分比浓度为2 ~ 3%、 温度为85±0.5《的磷酸二氢铵溶液中浸泡1~3分钟后，取出铝箔并进行清 洗；
(8 )热处理将经步骤(7 )处理过的铝箔在500± lt恒温1~3分钟， 最终在铝箔表面形成多孔氧化铝薄膜。
在本发明所述的制备方法中，各工艺步骤的作用是碱洗可去除铝 箔表面的油污、杂质以及天然的氧化铝薄膜，使铝箔表面均匀，有利于 预腐蚀时形成均匀分布的初始蚀孔；预腐蚀是在铝箔表面引发初始蚀孔， 并使蚀孔孔径的大小合理，分布均匀；中处理是通过化学方法洗去在预 腐蚀过程中铝箔表面产生的不利于扩孔的沉积物；交流腐蚀是以初始蚀 孔为核，继续进行腐蚀以扩展孔，使铝箔表面进一步多孔化； 一次后处 理是除去铝箔表面残留的氯离子以及金属杂质；二次后处理是在铝箔腐 蚀后的多孔表面上形成不同厚度的致密氧化铝薄膜，以保证多孔氧化铝 薄膜的化学稳定性；调整主要是在较高温度下，将二次后处理后铝箔表 面生成的Al(OH)3胶状物质溶解，避免所述的胶状物质堵塞孔洞而降低 多孔氧化铝薄膜的表面积；热处理主要是稳定铝箔表面的多孔氧化铝薄 膜的结构，以期获得表面积大、化学和电化学稳定性高的多孔氧化铝薄 膜。
°由于本发明制备方法中的工艺条件比较简单，制备时间短(只需30 分钟左右)，对制备环境的要求宽松，设备采用常规设备即可，因此，本 发明制备方法可在工业生产中大规模使用。
所述步骤(1)至(7 )的每个步骤中均是用25 ± 的去离子水对相应取 出的铝箔进行清洗，清洗的时间为1 ~2分钟。
所述步骤(2)中的添加剂由下述重量百分比的组份组成亚硝酸钠2 ~ 3%，钼酸钠0.5 ~1%。
所述步骤(3)中的添加剂为氯化铁。
所述步骤(4 )中的添加剂由下述重量百分比的组份组成硫酸亚铁1 ~ 2%，亚硝酸钠 1~2%。
所述步骤(6)中的添加剂为硫酸铵。
图1是从一批外购铝箔中经随机截取一片铝箔，在使用本发明实施例 1的制备方法且让该铝箔经过碱洗、预腐蚀工艺步骤处理后，铝箔表面 微观形貌放大至300倍时的扫描电子显微分析照片；
图2是使用本发明实施例1的制备方法且让经过碱洗、预腐蚀工艺步 骤处理过的铝箔继续经过中处理工艺步骤处理后，铝箔表面微观形貌放 大至300倍时的扫描电子显微分析照片；图3是使用本发明实施例1的制备方法且让经过中处理工艺步骤处理 过的铝箔继续经过交流腐蚀工艺步骤处理后，铝箔表面微观形貌放大至 300倍时的扫描电子显微分析照片；
图4是使用本发明实施例1的制备方法且让经过交流腐蚀工艺步骤处 理过的铝箔继续经过一次后处理工艺步骤处理后，铝箔表面微观形貌放大 至300倍时的扫描电子显微分析照片；
图5是使用本发明实施例1的制备方法且让经过一次后处理工艺步骤 处理过的铝箔继续经过二次后处理工艺步骤处理后，铝箔表面微观形貌放 大至300倍时的扫描电子显微分析照片；
图6是使用本发明实施例1的制备方法且让经过二次后处理工艺步骤 处理过的铝箔继续经过调整、热处理工艺步骤处理后，铝箔表面微观形 貌放大至300倍时的扫描电子显微分析照片；
图7是图6中的铝箔表面微观形貌进一步放大至2000倍时的扫描电 子显微分析照片。
具体实施例方式
以下通过下面给出的实施例可以进一步清楚地了解本发明。但它们 不是对本发明的限定。 实施例1:
多孔氧化铝薄膜的制备方法，它依次包括以下工艺步骤
(1) 碱洗将铝箔置于重量百分比浓度为2%、温度为的氢氧化钠 溶液中浸泡2分钟后，取出铝箔并用23r的去离子水对其清洗2分钟，本实 施例所采用的铝箔纯度为99.99% ，且其尺寸为5mm x 5mm x 0.3mm;
(2) 预腐蚀在电解槽内放入温度为35r的预腐蚀液，使经步骤(1) 处理过的铝箔位于电解槽的阳极并通直流电进行预腐蚀，预腐蚀的电流密度 为42.1A/dm2，时间为4分钟，预腐蚀结束后，取出铝箔并用23T的去离子水 对其清洗2分钟，所述的预腐蚀液由下述重量百分比的组份组成:盐酸17% ， 添加剂2.5%,水80.5%，所述的添加剂由下述重量百分比的组份组成亚 硝酸钠2%，钼酸钠0.5%，此时参见图1，可以看到，铝箔表面出现了一 些初始的蚀坑，蚀坑的尺寸较小且结构简单，外形大致为圆形；
(3) 中处理将经步骤(2)处理过的铝箔置于温度为35《的中处理液 中浸泡4分钟后，取出铝箔并用23t的去离子水对其清洗2分钟，所述的中 处理液由下述重量百分比的组份组成盐酸20%，添加剂1%，水79%， 所述的添加剂为氯化铁，此时参见图2，可以看到，铝箔表面分布有一系列的 蚀坑，与图1中的铝箔表面微观形貌相比，蚀坑在尺寸和数量上都有所增加， 而且蚀坑的形状变得不规则，结构也变复杂；
(4 )交流腐蚀在电解槽内放入温度为35^的交流腐蚀液，使经步骤(3 ) 处理过的铝箔位于电解槽的一极并通交流电进行交流腐蚀，交流腐蚀的电流 密度为311A/dm2，时间为6分钟，交流腐蚀结束后，取出铝箔并用23t的去离子水对其清洗2分钟，所述的交流腐蚀液由下述重量百分比的组份组成 盐酸18%,添加剂2%，水80%，所述的添加剂由下述重量百分比的组 份组成硫酸亚铁1%，亚硝酸钠1%，此时参见图3，可以看到，铝箔表 面出现一定的空间层次，表明多孔氧化铝薄膜已初步形成；
(5) —次后处理将经步骤(4)处理过的铝箔置于重量百分比浓度为 4%、温度为37t的硝酸溶液中浸泡3分钟后，取出铝箔并用23t的去离子水 对其清洗2分钟，此时参见图4，可以看到，铝箔表面的空间层次已不存在明 显的单个蚀坑，呈现一定的起伏，与图3中的铝箔表面微观形貌相比，多孔 氧化铝薄膜的多孔层的疏松性提高、层次感增强，以至多孔氧化铝薄膜的结 构更加细腻；
(6) 二次后处理在电解槽内放入温度为35《的二次后处理液，使经步 骤(5)处理过的铝箔位于电解槽的阳极并通直流电进行二次后处理，二^ 处理的槽压为50.5V，时间为3分钟，二次后处理结束后，取出铝箔并用23 ^的去离子水对其清洗2分钟，所述的二次后处理液由下述重量百分比的组 份组成己二酸铵9%，添加剂1%，水90%,所述的添加剂为硫酸铵， 此时参见图5，可以看到，铝箔表面呈现出疏松的多孔氧化铝薄膜的结构，与 图4中的铝箔表面微观形貌相比，无明显差异；
(7 )调整将经步骤(6 )处理过的铝箔置于重量百分比浓度为2%、温 度为85.5T的磷酸二氢铵溶液中浸泡3分钟后，取出铝箔并用23t的去离子 水对其清洗2分钟；
(8 )热处理将经步骤(7 )处理过的铝箔在499t恒温3洲，最终在 铝箔表面形成多孔氧化铝薄膜，此时参见图6，可以看到，铝箔表面也呈现出 疏松的多孔氧化铝薄膜的结构，与图4中的铝箔表面微观形貌相比，也无明 显差异。再参见图7，可以进一步清晰地看出，铝箔表面空间层次进一步清晰， 疏松的多孔氧化铝薄膜的结构已经比较明显。
经检测，所述的多孔氧化铝薄膜具有表面积大、化学和电化学稳定性高 的优点。
综上所述，在本发明所述制备方法的各工艺步骤中，碱洗、预腐蚀和中 处理这三个工艺步骤为蚀孔的萌生阶段，铝箔表面先是出现了分散的蚀孔， 然后蚀孔的数量变多、尺寸变大，结构也变复杂。铝箔经历交流腐蚀、 一次 后处理这两个工艺步骤后，蚀孔在初生蚀孔的基础上进入发展阶段 一方面 蚀孔之间相互合并以及铝箔表面的新生蚀孔不断增加，另一方面在初生蚀孔 孔壁的活性区会出现新的蚀孔，这使得蚀孔分布变密、空间层次增多、结构 变得复杂，最终在铝箔表面形成了疏松的多孔氧化铝薄膜结构。交流腐蚀对 铝箔表面微观形貌的改变作用最明显， 一次后处理使得多孔氧化铝薄膜的结 构更加疏松细腻。二次后处理、调整和热处理这三个工艺步骤对铝箔表面的 微观形貌影响不大，这三个工艺步骤主要是提高多孔氧化铝薄膜的化学和电 化学稳定性，以及其微观结构的稳定性。实施例2:
多孔氧化铝薄膜的制备方法，它依次包括以下工艺步骤
(1) 碱洗将铝箔置于重量百分比浓度为3%、温度为36t的氢氧化钠 溶液中浸泡3分钟后，取出铝箔并用25r的去离子水对其清洗1.5分钟，本 实施例所采用的铝箔纯度为99.99% ，且其尺寸为5mm x 5mm x 0.3mm;
(2) 预腐蚀在电解槽内放入温度为36t的预腐蚀液，使经步骤(l) 处理过的铝箔位于电解槽的阳极并通直流电进行预腐蚀，预腐蚀的电流密度 为42A/dm2，时间为3分钟，预腐蚀结束后，取出铝箔并用25T的去离子水 对其清洗1.5分钟，所述的预腐蚀液由下述重量百分比的组份组成盐酸 18%,添加剂3%，水79%，所述的添加剂由下述重量百分比的组份组成 亚硝酸钠2.5%，钼酸钠0.5%;
(3) 中处理将经步骤(2)处理过的铝箔置于温度为36t的中处理液 中浸泡3分钟后，取出铝箔并用25t的去离子水对其清洗1.5分钟，所述的 中处理液由下述重量百分比的组份组成盐酸21%，添加剂 1.3%,水 77.7%,所述的添加剂为氯化铁；
(4) 交流腐蚀在电解槽内放入温度为36^的交流腐蚀液，使经步骤(3 ) 处理过的铝箔位于电解槽的一极并通交流电进行交流腐蚀，交流腐蚀的电流 密度为32A/dm2，时间为4分钟，交流腐蚀结束后，取出铝箔并用25T的去
离子水对其清洗1.5分钟，所述的交流腐蚀液由下述重量百分比的组份组成 盐酸18.5%，添加剂3%，水78.5%,所述的添加剂由下述重量百分比的 组份组成硫酸亚铁1.5%,亚硝酸钠1.5%;
(5) —次后处理将经步骤(4)处理过的铝箔置于重量百分比浓度为 5%、温度为36T:的硝酸溶液中浸泡2分钟后，取出铝箔并用25t的去离子水 对其清洗L5分钟；
(6) 二次后处理在电解槽内放人温度为36r的二次后处理液，使经步 骤(5)处理过的铝箔位于电解槽的阳极并通直流电进行二次后处理，二次后 处理的槽压为50V，时间为2分钟，二次后处理结束后，取出铝箔并用25T 的去离子水对其清洗1.5分钟，所述的二次后处理液由下述重量百分比的组份 组成己二酸铵10%,添加剂1.5%，水88.5%，所述的添加剂为硫酸铵；
(7) 调整将经步骤(6)处理过的铝箔置于重量百分比浓度为2.5%、 温度为的磷酸二氢铵溶液中浸泡2分钟后，取出铝箔并用25r的去离子 水对其清洗L5分钟；
(8 )热处理将经步骤(7 )处理过的铝箔在500r恒温2分钟，最终在 铝箔表面形成多孔氧化铝薄膜。
经检测，所述的多孔氧化铝薄膜具有表面积大、化学和电化学稳定性高 的优点。
实施例3:
多孔氧化铝薄膜的制备方法，它依次包括以下工艺步骤(1 )碱洗将铝箔置于重量百分比浓度为4%、温度为34t的氢氧化钠 溶液中浸泡4分钟后，取出铝箔并用27r的去离子水对其清洗1分钟，本实 施例所采用的铝箔纯度为99.99% ，且其尺寸为5mm x 5mm x 0.3mm;
(2) 预腐蚀在电解槽内放入温度为37t的预腐蚀液，使经步骤(1) 处理过的铝箔位于电解槽的阳极并通直流电进行预腐蚀，预腐蚀的电流密度 为41.9A/dm2，时间为2分钟，预腐蚀结束后，取出铝箔并用27t的去离子水 对其清洗1分钟，所述的预腐蚀液由下述重量百分比的组份组成:盐酸19%， 添加剂4%，水77%，所述的添加剂由下述重量百分比的组份组成亚硝 酸钠3%，钼酸钠1%;
(3) 中处理将经步骤(2)处理过的铝箔置于温度为37t的中处理液 中浸泡2分钟后，取出铝箔并用27t的去离子水对其清洗l分钟，所述的中 处理液由下述重量百分比的组份组成盐酸 22%，添加剂 1.5%,水 76.5%,所述的添加剂为氯化铁；
(4 )交流腐蚀在电解槽内放人温度为37t的交流腐蚀液，使经步骤(3 ) 处理过的铝箔位于电解槽的一极并通交流电进行交流腐蚀，交流腐蚀的电流 密度为31.9A/dm2，时间为2分钟，交流腐蚀结束后，取出铝箔并用27t的去 离子水对其清洗1分钟，所述的交流腐蚀液由下述重量百分比的组份组成 盐酸19%,添加剂4%，水77%,所述的添加剂由下述重量百分比的组 份组成硫酸亚铁2%，亚硝酸钠2%;
(5) —次后处理将经步骤(4)处理过的铝箔置于重量百分比浓度为 6%、温度为35T的硝酸溶液中浸泡1分钟后，取出铝箔并用27T:的去离子水 对其清洗l分钟；
(6) 二次后处理在电解槽内放入温度为37r的二次后处理液，使经步 骤(5)处理过的铝箔位于电解槽的阳极并通直流电进行二次后处理，二次后 处理的槽压为49.5V,时间为1分钟，二次后处理结束后，取出铝箔并用27 T的去离子水对其清洗1分钟，所述的二次后处理液由下述重量百分比的组 份组成己二酸铵11%,添加剂2%，水87%，所述的添加剂为硫酸铵；
(7 )调整将经步骤(6 )处理过的铝箔置于重量百分比浓度为3%、温 度为84.5t的磷酸二氢铵溶液中浸泡1分钟后，取出铝箔并用27T的去离子 水对其清洗l分钟；
(8 )热处理将经步骤(7 )处理过的铝箔在501 r恒温1分钟，最终在 铝箔表面形成多孔氧化铝薄膜。
经检测，所述的多孔氧化铝薄膜具有表面积大、化学和电化学稳定性高 的优点。
权利要求
1、多孔氧化铝薄膜的制备方法，它依次包括以下工艺步骤(1)碱洗将铝箔置于重量百分比浓度为2～4％、温度为36±2℃的氢氧化钠溶液中浸泡2～4分钟后，取出铝箔并进行清洗；(2)预腐蚀在电解槽内放入温度为36±1℃的预腐蚀液，使经步骤(1)处理过的铝箔位于电解槽的阳极并通直流电进行预腐蚀，预腐蚀的电流密度为42±0.1A/dm2，时间为2～4分钟，预腐蚀结束后，取出铝箔并进行清洗，所述的预腐蚀液由下述重量百分比的组份组成盐酸17～19％，添加剂2.5～4％，水余量；(3)中处理将经步骤(2)处理过的铝箔置于温度为36±1℃的中处理液中浸泡2～4分钟后，取出铝箔并进行清洗，所述的中处理液由下述重量百分比的组份组成盐酸20～22％，添加剂1～1.5％，水余量；(4)交流腐蚀在电解槽内放入温度为36±1℃的交流腐蚀液，使经步骤(3)处理过的铝箔位于电解槽的一极并通交流电进行交流腐蚀，交流腐蚀的电流密度为32±0.1A/dm2，时间为2～6分钟，交流腐蚀结束后，取出铝箔并进行清洗，所述的交流腐蚀液由下述重量百分比的组份组成盐酸18～19％，添加剂2～4％，水余量；(5)一次后处理将经步骤(4)处理过的铝箔置于重量百分比浓度为4～6％、温度为36±1℃的硝酸溶液中浸泡1～3分钟后，取出铝箔并进行清洗；(6)二次后处理在电解槽内放入温度为36±1℃的二次后处理液，使经步骤(5)处理过的铝箔位于电解槽的阳极并通直流电进行二次后处理，二次后处理的槽压为50±0.5V，时间为1～3分钟，二次后处理结束后，取出铝箔并进行清洗，所述的二次后处理液由下述重量百分比的组份组成己二酸铵9～11％，添加剂1～2％，水余量；(7)调整将经步骤(6)处理过的铝箔置于重量百分比浓度为2～3％、温度为85±0.5℃的磷酸二氢铵溶液中浸泡1～3分钟后，取出铝箔并进行清洗；(8)热处理将经步骤(7)处理过的铝箔在500±1℃恒温1～3分钟，最终在铝箔表面形成多孔氧化铝薄膜。
2、 按照权利要求l所述的多孔氧化铝薄膜的制备方法，其特征在于所 述步骤(1)至(7 )的每个步骤中均是用25 ± 的去离子水对相应取出的铝 箔进行清洗，清洗的时间为1 ~ 2分钟。
3、 按照权利要求1或2所述的多孔氧化铝薄膜的制备方法，其特征在于: 所述步骤(2 )中的添加剂由下述重量百分比的组份组成亚硝酸钠2 ~ 3%， 钼酸钠0.5 ~1%。
4、 按照权利要求1或2所述的多孔氧化铝薄膜的制备方法，其特征在于: 所述步骤(3)中的添加剂为氯化铁。
5、 按照权利要求1或2所述的多孔氧化铝薄膜的制备方法，其特征在于: 所述步骤(4)中的添加剂由下述重量百分比的组份组成硫酸亚铁1 ~2%，亚硝酸钠1~2%。
6、按照权利要求1或2所述的多孔氧化铝薄膜的制备方法，其特征在于: 所述步骤(6)中的添加剂为硫酸铵。
全文摘要
多孔氧化铝薄膜的制备方法，步骤是将铝箔置于氢氧化钠溶液中浸泡进行碱洗；使上步中的铝箔位于电解槽的阳极并通直流电进行预腐蚀；将上步中的铝箔置于中处理液中浸泡进行中处理；使上步中的铝箔位于电解槽的一极并通交流电进行交流腐蚀；将上步中的铝箔置于硝酸溶液中浸泡进行一次后处理；使上步中的铝箔位于电解槽的阳极并通直流电进行二次后处理；将上步中的铝箔置于磷酸二氢铵溶液中浸泡进行调整(需要特别说明的是，以上各步中每一步结束时均要对铝箔进行清洗，然后才能进入下一步)；将上步中的铝箔进行热处理，最终在铝箔表面形成表面积大、化学和电化学稳定性高的多孔氧化铝薄膜。本发明制备方法可在工业生产中大规模使用。
文档编号C25D11/18GK101608331SQ20081012399
公开日2009年12月23日 申请日期2008年6月16日 优先权日2008年6月16日
发明者昊 吴 申请人:昊 吴