CN102102217A - 一种微弧氧化制造氧化铝薄膜方法 - Google Patents
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Abstract
氧化铝薄膜微弧氧化制造方法，属于传感器领域，包括微弧氧化成膜方法、铝基片材料与尺寸、微弧氧化电参数、微弧氧化时间、电解液体系与添加剂、电解液温度、电解液酸碱度、氧化膜的清洗与漂洗。经如下工艺过程操作：铝基片制备-微弧氧化电源参数设定-电解液的配制-电解液温度调整-电解液pH值调整-微弧氧化工艺-线切割-超声清洗-酒精漂洗-自然干燥。该制造方法可获得一致性、重复性、稳定优良的α-Al2O3薄膜湿度传感器，广泛应用于军工、石油、化工、微电子等领域。
Description
(一)技术领域
本发明属于传感器技术与制造领域，涉及到氧化铝薄膜稳定性的一种湿度传感器的制造方法。
(二)背景技术
水份是影响绝缘、设备腐蚀及老化的一个重要因素。含水量过高，会使绝缘材料的绝缘性能下降并加速其腐蚀与老化，从而导致运行设备的可靠性降低，寿命缩短。
水分的测量常用的有高分子电容式、陶瓷电阻式湿度传感器，通常用于环境湿度控制要求不高、湿度较大的场合。在湿度控制严格、湿度较小的环境，镜面式露点仪、电解式水分析仪、压电石英晶体水分仪可检测到-70℃露点以下，多数情况可作为低湿标准，缺点是设备庞大、造价高，不适合在线测试等。电容式氧化铝薄膜湿度传感器适用于低湿环境水分的检测，具有体积小、操作方便、经济实用、响应速度快等特点。
电容式氧化铝薄膜传感器关键性能指标是其稳定性，而稳定的关键取决于氧化铝薄膜结构。通常氧化铝有α、β、γ三种结构，其中高温稳定相α-Al2O3在多数环境下是一种稳定的结构形式。阳极氧化是氧化铝成膜最常见的方式，但其所制成的膜结构为复合相，稳定性差。为获得单一的α-Al2O3薄膜，提高氧化铝薄膜的稳定性，我们采用了微弧氧化成膜的方法，总结出一套完善的工艺程序，获得了稳定性、一致性、重复性优良的电容式氧化铝湿度传感器。
(三)发明内容
本发明的目的是提供一种氧化铝成膜新方法，使传感器氧化铝薄膜成为稳定的单一的α-Al2O3薄膜。
本发明的目的是这样实现的：
a.在纯铝基片上通过高温等离子微弧氧化工艺制造氧化铝薄膜；
b.按规定的铝基片纯度、厚度及尺寸制成高温等离子微弧氧化阳极；以石墨作为阴极；
c.按规定设定微弧氧化电源参数，包括电压大小、方波电压占空比；
d.按规定配制高温等离子微弧氧化电解液与添加剂；按规定调整电解液的温度及PH值；
e.按规定的时间进行高温等离子微弧氧化；
f.氧化后的铝基片，采用超声波清洗30～60分钟，介质为酒精，纯度为分析纯；随后用酒精漂洗不少于5次，自然干燥。
本发明还包含这样一些特征：
1、所述的纯铝纯度大于99.5％，且硅、镁总含量小于0.001％。
2、所述的高温等离子微弧氧化电源采用方波脉冲供电方法，其空占比为10～90％，电压大小为400～600V。
3、所述的电解液与添加剂为磷酸盐体系；添加剂为稀土氯化物。
4、所述的电解液温度为30～80℃、PH值为4～10。
本发明针对氧化铝敏感薄膜成膜难、稳定性差等技术特点，
(四)附图说明
图1铝基片尺寸图
图2氧化铝薄膜湿度传感器微弧氧化制造工艺流程图
(五)具体实施方式
参照图2，氧化铝薄膜湿度传感器微弧氧化制造工艺流程概括起来为：铝基片制备-微弧氧化电源参数设定-电解液的配制-电解液温度调整-电解液PH值调整-微弧氧化实施-线切割-超声清洗-酒精漂洗-自然干燥形成氧化铝薄膜湿度传感器。
Claims (8)
1.一种α相氧化铝薄膜湿度传感器微弧氧化制造方法，包括微弧氧化成膜方法、纯铝基片材料与尺寸、微弧氧化电参数、微弧氧化时间、电解液体系与添加剂、电解液温度、电解液酸碱度、氧化膜的清洗与漂洗，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的传感器制造方法，其特征在于，敏感薄膜制造方法为微弧氧化工艺技术方法。
3.根据权利要求1所述的传感器制造方法，其特征在于，铝基材纯度95~99.9％；厚度D为0.1~2mm，长L为2~100mm，宽为W2~100mm。
4.根据权利要求1所述的传感器制造方法，其特征在于，阴极材料为石墨，尺寸与铝基材相同。
5.根据权利要求1所述的传感器制造方法，其特征在于，微弧氧化电源采用方波脉冲供电方法，其空占比为10~90％，电压大小为400~600V。
6.根据权利要求1所述的传感器制造方法，其特征在于，电解液体系为磷酸盐体系，浓度为10~100g/l；添加剂为稀土氯化物，浓度为0.5~50g/l；电解液温度为30~80℃，PH值为4~10。
7.根据权利要求1所述的传感器制造方法，其特征在于，微弧氧化操作时间为1~20min。
8.根据权利要求1所述的传感器制造方法，其特征在于，氧化后的铝基片，采用超声波清洗方法，介质为酒精，纯度为分析纯，清洗时间为30~60分钟。超声清洗后的漂洗介质为酒精，纯度为分析纯，漂洗次数不少于5次。
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