CN101591745A - 铝制品及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种铝制品，其包括一铝基板；一形成于所述铝基板表面的具有多孔结构的一层氧化铝膜；及一形成于所述氧化铝膜上的一层二氧化钛膜。本发明还提供一种所述铝制品的制作方法，其包括以下步骤：通过阳极氧化处理使铝基板表面形成有一层具有多孔结构的氧化铝膜；及在所述氧化铝膜上溅镀一层二氧化钛膜。相较于现有技术，所述的铝制品，通过在铝基板上首先形成一层具有多孔结构的氧化铝膜，再将二氧化钛膜镀覆在多孔结构上，控制溅镀时间，可以形成具有多孔结构的二氧化钛膜，其附着力较强，且由于比表面积增大，光触媒活性得到提高，从而增加了所述铝制品的实用性和附加价值。

Description

铝制品及其制作方法
技术领域
本发明涉及一种金属材料加工领域，尤其涉及一种铝制品及其制作方法。
背景技术
目前，铝制品以其延展性好、耐热、耐腐蚀、易铸造等优良性能，广泛地应用在形状复杂的铸件、各种仪表、仪器外壳、内燃机活塞和气缸体等领域。为了增加铝制品的实用性和附加价值，在铝制品的表面通常会镀上一层具有抗菌、除臭、自洁、防霉等功能的光触媒二氧化钛。光触媒二氧化钛的作用原理为：当以具适当波长的光照射二氧化钛时，光以能量的方式被二氧化钛吸收，进而激发二氧化钛本体产生电子与空穴。带负电荷的电子与二氧化钛表面周围空气中的氧分子(O2)作用可产生具有强还原能力的超氧阴离子(·O2 -)，带正电荷的空穴与光触媒表面的水分子(H2O)作用可产生具有强氧化分解能力之氢氧自由基(·OH)。所述超氧阴离子(·O2 -)和羟基自由基(·OH)都是具有强分解能力的自由基，能够有效地分解二氧化钛表面接触的脏污、细菌、病毒等有机物、以及氮氧化物(NOx)、硫氧化物(SOx)等对人体有害气体，实现二氧化钛的抗菌、除臭、自洁等功能。
二氧化钛的比表面积是影响其光触媒活性的一个重要因素，其比表面积越大，与空气中氧分子和水分子接触的面积越大，所产生的超氧阴离子(·O2 -)和羟基自由基(·OH)的量就越多，催化活性也就越强。现有技术中，通常是将二氧化钛做成膜直接负载在铝制品表面，但会容易造成二氧化钛与铝制品表面的附着力不强，且由于二氧化钛膜的比表面积较小，其催化活性较低。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种具有附着力较强、催化活性较高的二氧化钛膜的铝制品及其制作方法。
一种铝制品，其包括一铝基板；一形成于所述铝基板表面的具有多孔结构的一层氧化铝膜；及一形成于所述氧化铝膜上的一层二氧化钛膜。
一种上述铝制品的制作方法，其包括以下步骤：通过阳极氧化处理使铝基板表面形成有一层具有多孔结构的氧化铝膜；及在所述氧化铝膜上溅镀一层二氧化钛膜。
相较于现有技术，所述的铝制品，通过在铝基板上首先形成一层具有多孔结构的氧化铝膜，再将二氧化钛膜镀覆在多孔结构上，控制溅镀时间，可以形成具有多孔结构的二氧化钛膜，其附着力较强，且由于比表面积增大，光触媒活性得到提高，从而增加了铝制品的实用性和附加价值。
附图说明
图1是本发明实施例提供的铝制品的结构示意图。
图2是本发明实施例提供的表面形成有多孔氧化铝膜的铝基板的结构示意图。
图3是图2沿III-III方向的剖面示意图。
图4是本发明实施例提供的一种溅镀装置示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明实施例作进一步的详细说明。
请参阅图1，本发明实施例提供的一种铝制品100，其包括一铝基板10；一层形成于铝基板10表面的具有多孔21的氧化铝膜20；及形成于氧化铝膜20上的一层二氧化钛膜30。铝基板10的材料为纯铝或铝合金。本实施例中，铝基板10的材料为铝合金。氧化铝膜20的厚度范围为几微米至几百微米，二氧化钛膜的厚度在100nm至200nm范围内。
请参阅图2，氧化铝膜20由多个紧密排列的六棱柱体膜胞单元23堆砌而成，每个膜胞单元23中间有一圆形孔21，排列高度有序，且在孔21的底部有半球形突起结构26。圆形孔21的孔径在1nm至100nm之间变化。
请一并参阅图1至图4，本发明实施例提供一种铝制品100的制作方法，其包括以下步骤：
第一步，提供一个铝基板10。
对铝基板10进行预处理，将铝基板10表面的油脂等有机污物脱除，再进行退火与电化学抛光处理。
第二步，在铝基板10表面形成一层具有多孔21的氧化铝膜20。
将铝基板10放入电解氧化槽中进行阳极氧化处理，电解液为硫酸溶液，磷酸溶液或草酸溶液。本实施例中，电解液是浓度为0.1摩尔/升至1摩尔/升的草酸溶液。溶液温度在5摄氏度至25摄氏度范围内，工作电压控制在40伏至60伏范围内，氧化时间控制在10分钟至50分钟内。通过此阳极氧化处理可在铝基板10的表面形成一层具有多孔21的氧化铝膜20。
优选地，为了获得质量更好的氧化铝膜20，可以进行多次阳极氧化处理。每一次阳极氧化处理后，用0.5摩尔/升的氢氧化钠溶液去除表面的杂乱结构，然后用去离子水洗净，再做下一次阳极处理。这样，得到的多孔氧化铝膜20更加有序，孔洞分布更均匀。
第三步，在氧化铝膜20上镀覆一层二氧化钛膜30。
将已经形成有一层多孔氧化铝膜20的铝基板10置于一溅镀装置200中。溅镀装置200可为射频溅镀装置、直流溅镀装置或磁控溅镀装置。本实施例中，将铝基板10置于磁控溅镀装置200中。如图4所示的磁控溅镀装置200，其包括：一溅镀腔31、一电源32、一磁铁34、一第一电极工作台36、一第二电极工作台38、其与第一电极工作台36相对设置，一旋转装置40、一加热器42，溅镀腔31的腔体侧壁上设置有一抽气口51、一进气口52，并分别通过一抽气控制阀61、一进气控制阀62进行气流控制。电源32和第一电极工作台36及第二电极工作台38分别电连接，可以选用射频电源或直流电源，本实施例选用直流电源。
铝基板10置于第二电极工作台38上，将一钛靶材44置于第一电极工作台36上。其中，铝基板10表面的氧化铝膜20与钛靶材44正对。旋转装置40与第二电极工作台38连接，用以带动铝基板10在镀膜过程中旋转，使膜分布更均匀。加热器42与铝基板10电连接，用以控制镀膜过程中铝基板10的温度。磁铁34置于钛靶材44下方，用以提供一磁场。
开启抽气控制阀61通过抽气口51将溅镀腔31内抽为真空状态，开启进气控制阀62通过进气口52通入一惰性气体和氧气做为溅射气体进入溅镀腔31内，该惰性气体可选用如氩气、氪气、氙气或氡气，本实施例选用氩气。
通气十分钟后，开启旋转装置40带动第二电极工作台38旋转，并开启加热器42，控制铝基板10的温度范围为100摄氏度至250摄氏度，然后开启溅镀装置电源32。惰性氩气在电源32作用下形成高能氩等离子体轰击钛靶材44，使靶材表面溅射出原子到达铝基板10表面沉积。高能氩等离子体被磁铁34所产生的磁场捕捉，特别是与钛靶材44表面垂直方向上捕捉较多，所以能进行高效的溅射。控制溅镀腔31内的溅镀压力为1.33×10-1帕斯卡至1.33帕斯卡。控制溅镀时间，在上述多孔氧化铝膜20上形成一层具有多孔结构的二氧化钛膜30。
相较于现有技术，所述的铝制品100，通过在铝基板10上首先形成一层具有多孔结构的氧化铝膜20，再将二氧化钛膜30镀覆在多孔结构上，控制溅镀时间，可以形成具有多孔结构的二氧化钛膜30，其附着力较强，且由于比表面积增大，光触媒活性得到提高，从而增加了铝制品100的实用性和附加价值。
另外，本领域技术人员还可以在本发明精神内做其它变化，可以理解的是，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (13)

1.一种铝制品，其包括一铝基板；一形成于所述铝基板表面的具有多孔结构的一层氧化铝膜；及一形成于所述氧化铝膜上的一层二氧化钛膜。
2.如权利要求1所述的铝制品，其特征在于，所述氧化铝膜由多个紧密排列的六棱柱体膜胞单元堆砌而成，每个膜胞中间有一孔，所述孔的底部有半球形突起结构。
3.如权利要求2所述的铝制品，其特征在于，所述氧化铝膜的厚度在几微米至几百微米范围内，所述孔的孔径在1nm至100nm范围内。
4.如权利要求1所述的铝制品，其特征在于，所述二氧化钛膜的厚度在100nm至200nm范围内。
5.一种如权利要求1所述的铝制品的制作方法，其包括以下步骤：通过阳极氧化处理使铝基板表面形成有一层具有多孔结构的氧化铝膜；及在所述氧化铝膜上溅镀一层二氧化钛膜。
6.如权利要求5所述的铝制品的制作方法，其特征在于，电解液为硫酸溶液，磷酸溶液或草酸溶液，电压控制在40伏至60伏范围内，温度控制在5摄氏度至25摄氏度范围内，氧化时间控制在10分钟至50分钟内。
7.如权利要求6所述的铝制品的制作方法，其特征在于，电解液是浓度为0.1摩尔/升至1摩尔/升的草酸溶液。
8.如权利要求5所述的铝制品的制作方法，其特征在于，可进行多次阳极氧化处理，每一次阳极氧化处理后，用0.5摩尔/升的氢氧化钠溶液去除表面的杂乱结构，然后用去离子水洗净，再做下一次阳极处理。
9.如权利要求5所述的铝制品的制作方法，其特征在于，所述铝制品的材料为纯铝或铝合金。
10.如权利要求5所述的铝制品的制作方法，其特征在于，所述二氧化钛膜于一惰性气体与氧气的混合溅镀气氛下溅镀而成。
11.如权利要求10所述的铝制品的制作方法，其特征在于，所述惰性气体为氩气、氪气、氙气或氡气。
12.如权利要求5所述的铝制品的制作方法，其特征在于，溅镀过程中控制所述铝制品的温度范围为100摄氏度至250摄氏度。
13.如权利要求5所述的铝制品的制作方法，其特征在于，溅镀过程中控制溅镀装置内溅镀压力为1.33×10-1帕斯卡至1.33帕斯卡。
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