CN102199784A - 双层贯通多孔氧化铝膜的制备方法 - Google Patents

双层贯通多孔氧化铝膜的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102199784A
CN102199784A CN2010101287570A CN201010128757A CN102199784A CN 102199784 A CN102199784 A CN 102199784A CN 2010101287570 A CN2010101287570 A CN 2010101287570A CN 201010128757 A CN201010128757 A CN 201010128757A CN 102199784 A CN102199784 A CN 102199784A
Authority
CN
China
Prior art keywords
aluminium foil
under
condition
electric current
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2010101287570A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102199784B (zh
Inventor
柴玉俊
刘增彦
闫小龙
王宁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hebei Normal University
Original Assignee
Hebei Normal University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hebei Normal University filed Critical Hebei Normal University
Priority to CN 201010128757 priority Critical patent/CN102199784B/zh
Publication of CN102199784A publication Critical patent/CN102199784A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102199784B publication Critical patent/CN102199784B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • ing And Chemical Polishing (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Abstract

本发明公开了一种双层贯通多孔氧化铝膜的制备方法。将铝箔先进行电化学抛光；接着用小电流预氧化，再在一定电压下继续氧化，然后，用磷酸/铬酸的混合液除去氧化铝膜；最后对铝箔进行二次氧化，扩孔，得到几乎无铝基的高度有序双层贯通多孔氧化铝膜。本发明通过以小电流进行预氧化，以及调整氧化铝膜位置的方法，实现了在较高电压下使铝箔稳定氧化而不发生击穿。在较短的时间内得到几乎无铝基的高度有序双层贯通多孔氧化铝膜。该方法工艺简单，成本低，成功率高，可用于纳米材料、器件等的制备。

Description

双层贯通多孔氧化铝膜的制备方法
技术领域
本发明涉及一种双层贯通多孔氧化铝膜的制备方法，属于材料科学技术领域。
背景技术
多孔氧化铝薄膜由于具有规则、有序的精细六角孔洞结构及稳定的物理化学性质，在一维纳米材料、纳米阵列、纳米器件的制备方面得到了广泛的应用。目前多孔氧化铝薄膜的制备方法已经比较成熟。现有技术已有多个专利公开了氧化铝薄膜的制备方法，如CN03136606.6，CN200310111834.1，CN200510007195.3，CN200710039634.8，CN200910089254.4等。通常多孔氧化铝薄膜的制备方法是：铝箔先在氩气或氮气气氛中进行退火；然后以草酸、硫酸或磷酸等为电解液，在一定条件下进行二次阳极氧化得到底部为铝基的氧化铝膜。通常用CuCl2、SnCl4、HgCl2等溶液除掉铝基。以上制备方法中需要一些特制的装置，而且除铝基的整个过程需要非常仔细，否则氧化铝膜很容易被破坏。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双层贯通多孔氧化铝膜的制备方法。以简易反应装置，在较短的时间内即可得到孔径60nm～100nm，膜总厚度约为100μm的双层贯通多孔氧化铝膜，简化了制备过程，降低了成本。
具体的，本发明所说的双层贯通多孔氧化铝膜的制备方法包括以下步骤：
(1)在冰水浴(～0℃)条件下，将高纯铝箔浸入高氯酸与乙醇的体积比为1∶4的混合液中进行电化学抛光，电流为100～200mA，抛光时间为1～3min，抛光后铝箔两面都非常光亮；
(2)在搅拌下，将抛光后的高纯铝箔在0.3mol/L草酸电解液中，在电压为10～20V，电流为1～7mA的条件下预氧化0.5～1h，此时在铝箔的两面都形成了一层氧化膜，为了避免铝箔被击穿，微调铝箔(氧化膜)的位置，向上提 起铝箔，使铝箔片顶端稍露出电解液面，然后继续在电压为30～40V，电流为5～15mA的条件下氧化1.5～3h；
(3)将步骤(2)所得铝箔在温度50℃的条件下，在0.6mol/L H3PO4和0.18mol/L H2CrO4按等体积混合的混合液中浸泡1h，除去铝箔表面的氧化膜；
(4)对铝箔进行二次氧化：
将步骤(3)所得到的铝箔在0.3mol/L草酸电解液中，电压为10～20V，电流为1～7mA的条件下预氧化0.5h；然后，控制电压为30～40V、电流为5～15mA、氧化5～15h。随着氧化时间的进行，铝箔两面的氧化层逐渐增厚，当厚度达到一定程度后，铝停止被氧化，此时铝开始缓慢溶解，电流由开始的5～15mA逐渐减小，直至最后接近于0，铝几乎全部溶解，得到浅黄色或白色、且较脆的双层氧化铝膜；
(5)将步骤(4)得到的双层氧化铝膜在温度30℃、0.5mol/L H3PO4中扩孔10～60min，冲洗干净，即得到内孔径为60～100nm，膜总厚度约为100μm的双层贯通多孔氧化铝膜。
本发明取得的积极效果是：(1)本发明选用高纯铝箔，通过小电流预氧化的以及调整氧化铝膜的位置的方法，避免了铝箔被击穿，最后得到了内孔径在60～100nm，膜总厚度约为100μm的高度有序双层贯通多孔氧化铝膜。(2)简化了氧化铝膜的制备过程，工艺简单，反应易于控制。采用本方法可以高效的制备高度有序的双层贯通多孔氧化铝膜，可用于纳米结构材料、器件等的制备。
附图说明
图1为实施例1制得的双层贯通多孔氧化铝膜图。
图2和图3分别给出实施例2制得的氧化铝薄膜的横截面和表面的场发射扫描电镜图。图中可以看出，此时几乎无铝存在，而且两层膜的孔基本相通。氧化铝薄膜的内孔径在80～100nm，膜总厚度约为100μm。
图4为实施例3制得的双层贯通多孔氧化铝膜的场发射扫描电镜图。
具体实施方式
下面的实施例用于说明本发明。
实施例1
(1)在冰水浴(～0℃)条件下，将99.999％高纯铝箔浸入高氯酸与乙醇的体积比为1∶4的混合液中进行电化学抛光，电流为200mA，抛光时间为1min；
(2)在搅拌下，将抛光后的高纯铝箔在0.3mol/L草酸电解液中，在电压为10～20V，电流为7mA的条件下预氧化0.5h后，微调铝箔(氧化膜)的位置，向上提起铝箔，使铝箔片顶端稍露出电解液面1mm，继续在电压为30V，电流为5～8mA的条件下氧化3h；
(3)将步骤(2)所得铝箔在温度为50℃的条件下，在0.6mol/L H3PO4和0.18mol/L H2CrO4按等体积混合的混合液中浸泡1h，除去铝箔表面的氧化膜；
(4)对铝箔进行二次氧化：
将步骤(3)所得到的铝箔在0.3mol/L草酸电解液中，在电压为10～20V，电流为7mA的条件下预氧化0.5h，然后，控制电压为40V、电流为10～15mA、氧化时间为5h；
(5)将步骤(4)得到的双层氧化铝膜在温度为30℃，0.5mol/L H3PO4中扩孔20min，冲洗干净，即得到内孔径为60～100nm，膜总厚度约为100μm的双层贯通多孔氧化铝膜，如图1所示。
实施例2
(1)在冰水浴(～0℃)条件下，将99.999％高纯铝箔浸入高氯酸与乙醇的体积比为1∶4的混合液中进行电化学抛光，电流为200mA，抛光时间为1min；
(2)在搅拌下，将抛光后的高纯铝箔在0.3mol/L草酸电解液中，在电压为10～20V，电流为5mA的条件下预氧化1h后，微调铝箔(氧化膜)的位置，向上提起铝箔，使铝箔片顶端稍露出电解液面2mm，继续在电压为40V，电流为10～15mA的条件下氧化1.5h；
(3)将步骤(2)所得铝箔在温度为50℃的条件下，在0.6mol/L H3PO4和0.18mol/L H2CrO4按等体积混合的混合液中浸泡1h，除去铝箔表面的氧化膜；
(4)对铝箔进行二次氧化：
将步骤(3)所得到的铝箔在0.3mol/L草酸电解液中，在电压为10～20V， 电流为5mA的条件下预氧化0.5h，然后，控制电压为40V、电流为10～15mA、氧化时间为8h；
(5)将步骤(4)得到的双层氧化铝膜在温度为30℃，0.5mol/L H3PO4中扩孔40min，冲洗干净，即得到内孔径为60～100nm，膜总厚度约为100μm的双层贯通多孔氧化铝膜，如图2、3所示。
实施例3
(1)在冰水浴(～0℃)条件下，将99.999％高纯铝箔浸入高氯酸与乙醇的体积比为1∶4的混合液中进行电化学抛光，电流为150mA，抛光时间为2min；
(2)在搅拌下，将抛光后的高纯铝箔在0.3mol/L草酸电解液中，在电压为10～20V，电流为3.5mA的条件下预氧化0.5h后，微调铝箔(氧化膜)的位置，向上提起铝箔，使铝箔片顶端稍露出电解液面3mm，继续在电压为35V，电流为8～10mA的条件下氧化2h；
(3)将步骤(2)所得铝箔在温度为50℃的条件下，在0.6mol/L H3PO4和0.18mol/L H2CrO4按等体积混合的混合液中浸泡1h，除去铝箔表面的氧化膜；
(4)对铝箔进行二次氧化：
将步骤(3)所得到的铝箔在0.3mol/L草酸电解液中，在电压为10～20V，电流为3.5mA的条件下预氧化0.5h，然后，控制电压为35V、电流为8～10mA、氧化时间为10h；
(5)将步骤(4)得到的双层氧化铝膜在温度为30℃，0.5mol/L H3PO4中扩孔30min，冲洗干净，即得到内孔径为60～80nm，膜总厚度约为100μm的双层贯通多孔氧化铝膜，如图4所示。
实施例4
(1)在冰水浴(～0℃)条件下，将99.999％高纯铝箔浸入高氯酸与乙醇的体积比为1∶4的混合液中进行电化学抛光，电流为100mA，抛光时间为3min；
(2)在搅拌下，将抛光后的高纯铝箔在0.3mol/L草酸电解液中，在电压为10～20V，电流为3.5mA的条件下预氧化0.5h后，微调铝箔(氧化膜)的位置，向上提起铝箔，使铝箔片顶端稍露出电解液面约5mm，继续在电压为35V，电流为8～10mA的条件下氧化2h；
(3)将步骤(2)所得铝箔在温度为50℃的条件下，在0.6mol/L H3PO4和0.18mol/L H2CrO4按等体积混合的混合液中浸泡1h，除去铝箔表面的氧化膜；
(4)对铝箔进行二次氧化：
将步骤(3)所得到的铝箔在0.3mol/L草酸电解液中，在电压为10～20V，电流为3.5mA的条件下预氧化0.5h，然后，控制电压为30V、电流为5～8mA、氧化时间为15h；
(5)将步骤(4)得到的双层氧化铝膜在温度为30℃，0.5mol/L H3PO4中扩孔60min，冲洗干净，即得到内孔径为60～100nm，膜总厚度约为100μm的双层贯通多孔氧化铝膜。
实施例5
(1)在冰水浴(～0℃)条件下，将99.999％高纯铝箔浸入高氯酸与乙醇的体积比为1∶4的混合液中进行电化学抛光，电流为100mA，抛光时间为3min；
(2)在搅拌下，将抛光后的高纯铝箔在0.3mol/L草酸电解液中，在电压为10～20V，电流为1mA的条件下预氧化1h后，微调铝箔(氧化膜)的位置，向上提起铝箔，使铝箔片顶端稍露出电解液面约4mm，继续在电压为35V，电流为8～10mA的条件下氧化2h；
(3)将步骤(2)所得铝箔在温度为50℃的条件下，在0.6mol/L H3PO4和0.18mol/L H2CrO4按等体积混合的混合液中浸泡1h，除去铝箔表面的氧化膜；
(4)对铝箔进行二次氧化：
将步骤(3)所得到的铝箔在0.3mol/L草酸电解液中，控制电压10～20V，电流在1mA的条件下预氧化0.5h，然后，控制电压为35V、电流为8～10mA、氧化时间为10h；
(5)将步骤(4)得到的双层氧化铝膜在温度为30℃，0.5mol/L H3PO4中扩孔10min，冲洗干净，即得到内孔径为60～100nm，膜总厚度约为100μm的双层贯通多孔氧化铝膜。

Claims (1)

1.一种双层贯通多孔氧化铝膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)在冰水浴条件下，将高纯铝箔浸入高氯酸与乙醇的体积比为1∶4的混合液中进行电化学抛光，电流为100～200mA，抛光时间为1～3min；
(2)在搅拌下，将抛光后的高纯铝箔在0.3mol/L草酸电解液中，电压为10～20V，电流为1～7mA的条件下预氧化0.5～1h，微调铝箔(氧化膜)的位置，向上提起铝箔，使铝箔片顶端稍露出电解液面，继续在电压为30～40V，电流为5～15mA的条件下氧化1.5～3h；
(3)将步骤(2)所得铝箔在温度50℃的条件下，在0.6mol/L H3PO4和0.18mol/L H2CrO4按等体积混合的混合液中浸泡1h，除去铝箔表面的氧化膜；
(4)对铝箔进行二次氧化：
将步骤(3)所得到的铝箔在0.3mol/L草酸电解液中，电压为10～25V，电流为1～7mA的条件下预氧化0.5～1h，然后，控制电压为30～40V、电流为5～15mA、氧化5～15h，得到浅黄色或白色、且较脆的双层氧化铝膜；
(5)将步骤(4)得到的双层氧化铝膜在温度为30℃、0.5mol/L H3PO4中扩孔10～60min，冲洗干净，得到内孔径为60～100nm，膜总厚度约为100μm的双层贯通多孔氧化铝膜。 
CN 201010128757 2010-03-22 2010-03-22 双面贯通多孔氧化铝膜的制备方法 Expired - Fee Related CN102199784B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201010128757 CN102199784B (zh) 2010-03-22 2010-03-22 双面贯通多孔氧化铝膜的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201010128757 CN102199784B (zh) 2010-03-22 2010-03-22 双面贯通多孔氧化铝膜的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102199784A true CN102199784A (zh) 2011-09-28
CN102199784B CN102199784B (zh) 2013-04-10

Family

ID=44660763

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 201010128757 Expired - Fee Related CN102199784B (zh) 2010-03-22 2010-03-22 双面贯通多孔氧化铝膜的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102199784B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103643279A (zh) * 2013-12-23 2014-03-19 北京航空航天大学 一种沙漏型氧化铝纳米通道膜的制备及应用
CN104711652A (zh) * 2013-12-11 2015-06-17 贵州红林机械有限公司 用于处理硬铝合金的高硬度硬质阳极化工艺
CN110042448A (zh) * 2019-04-30 2019-07-23 铜仁学院 一种多孔阳极氧化铝模板的制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1624209A (zh) * 2003-12-04 2005-06-08 中国科学院兰州化学物理研究所 多孔阳极氧化铝膜的自润滑处理方法
JP2006328467A (ja) * 2005-05-25 2006-12-07 Al Green Kk 陽極酸化皮膜付きアルミ基材及びその製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1624209A (zh) * 2003-12-04 2005-06-08 中国科学院兰州化学物理研究所 多孔阳极氧化铝膜的自润滑处理方法
JP2006328467A (ja) * 2005-05-25 2006-12-07 Al Green Kk 陽極酸化皮膜付きアルミ基材及びその製造方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
GRZEGORZ D. SULKA,等: "Through-hole membranes of nanoporous alumina formed by anodizing in oxalic acid and their applications in fabrication of nanowire arrays", 《ELECTROCHIMICA ACTA》 *
MICKAEL LILLO,等: "Pore opening detection for controlled dissolution of barrier oxide layer and fabrication of nanoporous alumina with through-hole morphology", 《JOURNAL OF MEMBRANE SCIENCE》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104711652A (zh) * 2013-12-11 2015-06-17 贵州红林机械有限公司 用于处理硬铝合金的高硬度硬质阳极化工艺
CN103643279A (zh) * 2013-12-23 2014-03-19 北京航空航天大学 一种沙漏型氧化铝纳米通道膜的制备及应用
CN103643279B (zh) * 2013-12-23 2016-05-04 北京航空航天大学 一种沙漏型氧化铝纳米通道膜的制备及应用
CN110042448A (zh) * 2019-04-30 2019-07-23 铜仁学院 一种多孔阳极氧化铝模板的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN102199784B (zh) 2013-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100432301C (zh) 混合酸电解液制备高度有序的多孔阳极氧化铝模板的方法
CN101962792B (zh) 一种制备孔径可控、通孔阳极氧化铝膜的方法
CN101654799B (zh) 一种超高速制备高度有序多孔阳极氧化铝膜的方法
CN101831682A (zh) 非对称二次阳极氧化制备高度有序氧化铝模板的方法
Zhang et al. Quantitative relationship between nanotube length and anodizing current during constant current anodization
CN101451260B (zh) 具有y型结构的多孔氧化铝模板的制备方法
CN102220616A (zh) 二氧化钛纳米管阵列的制备方法
KR20140001991A (ko) 알루미늄 전해 캐패시터용 애노드 포일의 제조방법
CN103147108A (zh) 一种阳极氧化铝膜及其制备方法
CN102041540A (zh) 三维渐变孔阵列纳米结构阳极氧化铝模板及其制备方法
CN101603192A (zh) 一种利用工业纯铝制备多孔阳极氧化铝膜的方法
CN102199784B (zh) 双面贯通多孔氧化铝膜的制备方法
KR102176791B1 (ko) 인산을 이용하여 필라-온-포어 구조를 갖는 알루미늄 양극산화 피막 제조방법
KR20100075032A (ko) 자기 정렬된 양극 산화 타이타늄 나노튜브 배열 제조방법 및 그에 의한 양극산화 타이타늄 나노튜브 구조 제어
CN101104944A (zh) 有序多孔氧化铝薄膜的制备方法
CN102127788B (zh) 一种超大晶胞多孔氧化铝膜的制备方法
CN102277607B (zh) 一种孔径和厚度可控、通孔阳极氧化铝膜的制备方法
Oh et al. Selective barrier perforation in porous alumina anodized on substrates
CN103938248A (zh) 一种亚微米/微米复合铝模板的制备方法
CN100588754C (zh) 一种通过恒流降压制备三维氧化铝纳米模板的方法
CN102650066A (zh) 一种阶梯降压扩孔制备氧化铝模板的方法
CN104213174B (zh) 一种扩大阳极氧化铝模板纳米孔洞尺寸的方法
Yu et al. Morphology evolution of porous anodic alumina in mixed H3PO4/NH4F electrolytes
CN107620105B (zh) 纳米尺度孔间距阳极氧化铝模板及其制备方法
Fan et al. Formation mechanism of petal-like micropattern and nanofibers in porous anodic alumina

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20130410

Termination date: 20140322