CN108251877A - 一种多孔氧化铝膜层及其制备方法 - Google Patents

一种多孔氧化铝膜层及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108251877A
CN108251877A CN201611243729.7A CN201611243729A CN108251877A CN 108251877 A CN108251877 A CN 108251877A CN 201611243729 A CN201611243729 A CN 201611243729A CN 108251877 A CN108251877 A CN 108251877A
Authority
CN
China
Prior art keywords
film layer
woelm alumina
preparation
alumina film
concentration
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.)
Pending
Application number
CN201611243729.7A
Other languages
English (en)
Inventor
李帅
张超
吕琴丽
何迪
张华�
王树茂
刘晓鹏
蒋利军
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.)
Beijing General Research Institute for Non Ferrous Metals
Original Assignee
Beijing General Research Institute for Non Ferrous Metals
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 Beijing General Research Institute for Non Ferrous Metals filed Critical Beijing General Research Institute for Non Ferrous Metals
Priority to CN201611243729.7A priority Critical patent/CN108251877A/zh
Publication of CN108251877A publication Critical patent/CN108251877A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
    • C25D11/02—Anodisation
    • C25D11/04—Anodisation of aluminium or alloys based thereon
    • C25D11/12—Anodising more than once, e.g. in different baths
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
    • C25D11/02—Anodisation
    • C25D11/04—Anodisation of aluminium or alloys based thereon
    • C25D11/06—Anodisation of aluminium or alloys based thereon characterised by the electrolytes used
    • C25D11/08—Anodisation of aluminium or alloys based thereon characterised by the electrolytes used containing inorganic acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
    • C25D11/02—Anodisation
    • C25D11/04—Anodisation of aluminium or alloys based thereon
    • C25D11/16—Pretreatment, e.g. desmutting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25F—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC REMOVAL OF MATERIALS FROM OBJECTS; APPARATUS THEREFOR
    • C25F3/00—Electrolytic etching or polishing
    • C25F3/16—Polishing
    • C25F3/18—Polishing of light metals
    • C25F3/20—Polishing of light metals of aluminium

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

本发明公开了一种多孔氧化铝膜层及其制备方法。该多孔氧化铝膜层的孔径范围为5‑100nm，厚度为5‑100μm。其制备方法包括以下步骤：(1)采用物理气相沉积方法在多孔金属基材表面沉积铝膜；(2)对铝膜进行气氛退火处理；(3)对退火后的铝膜进行表面清洗和电化学抛光；(4)利用阳极氧化法对铝膜进行处理，获得多孔氧化铝膜。采用本发明的方法制备的多孔氧化铝膜层具有膜层孔径可控的特点，膜层内具有规则有序分布的垂直纳米通孔。

Description

一种多孔氧化铝膜层及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种多孔氧化铝膜层及其制备方法，属无机膜材料及应用领域。
背景技术
多孔金属膜是无机膜应用中的一类重要产品，与陶瓷、玻璃等相比，多孔金属膜具有耐酸碱腐蚀、机械强度高、抗机械、热冲击、密封连接可靠等特点。目前应用最为广泛的对称多孔金属膜过滤孔径大，难以在微滤、超滤中使用。因此，采用多孔陶瓷功能层的非对称多孔金属膜近年来受到研究人员的普遍关注。
US 4888114A公布了一种在多孔金属表面烧结二氧化钛多孔膜的方法，采用纳米二氧化钛粉体的浆料对多孔金属表面进行涂覆，并在1093℃高温下进行烧结处理，可以获得过滤孔径小于0.1μm的非对称多孔金属膜。该二氧化钛膜层与多孔金属基体的结合强度高，可应用于微滤分离领域。
发明内容
本发明的目的在于提供一种孔径分布窄的多孔氧化铝膜层。
本发明的另一目的在于提供一种所述多孔氧化铝膜层的制备方法，采用该方法能够得到孔径可控，孔径分布窄的多孔氧化铝膜层。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种多孔氧化铝膜层，该多孔氧化铝膜层的孔径范围为5-100nm，厚度为5-100μm。
一种所述多孔氧化铝膜层的制备方法，包括以下步骤：
(1)采用物理气相沉积方法在多孔金属基材表面沉积铝膜；
(2)对铝膜进行气氛退火处理；
(3)对退火后的铝膜进行表面清洗和电化学抛光；
(4)利用二次阳极氧化法对铝膜进行处理，获得多孔氧化铝膜。
其中，所述多孔金属基材的材质可以为304不锈钢、316不锈钢、Inconel合金、NiCrAl合金、Hastalloy合金、钛、钛基合金、镍、镍基合金等。
所述步骤(1)中，物理气相沉积方法为射频磁控溅射、中频磁控溅射、直流磁控溅射、真空电阻蒸镀、电子束蒸镀、离子束溅射中的一种。
所述步骤(2)中，铝膜的退火处理气氛为真空、还原、惰性气氛，退火温度为300-500℃，退火时间为1-10小时，优选为3-8小时。
所述步骤(3)中，采用高氯酸和无水乙醇的混合溶液对铝膜进行抛光，混合溶液中高氯酸与无水乙醇的体积配比为1∶6-1∶3，抛光电压为10-20V，时间为1-5分钟，温度为0-10℃。
所述步骤(4)中，利用二次阳极氧化法对铝膜进行处理，一次阳极氧化电解液选自浓度为2-20％的硫酸溶液、浓度为10-30％的磷酸溶液、浓度为1-5％的草酸溶液中的一种，氧化时间为1-40小时。一次阳极氧化法对铝膜处理后，采用磷酸和铬酸的混合溶液中除去氧化层，磷酸浓度为5-10％，铬酸浓度为1-5％。二次阳极氧化电解液选自浓度为2-20％的硫酸溶液、浓度为10-30％的磷酸溶液、浓度为1-5％的草酸溶液中的一种，氧化时间为1-40小时。
本发明的有益效果是：
采用本发明的方法制备的多孔氧化铝膜层具有膜层孔径可控的特点，通过调整电解液的浓度配比，阳极氧化电压、电流等工艺参数，可以实现孔径及深度的调节。膜层内具有规则有序分布的垂直纳米通孔。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。
实施例1
多孔NiCrAl合金片上制备多孔氧化铝膜，步骤如下：
1)铝膜制备：取多孔NiCrAl合金基片，在其上通过磁控溅射制备铝膜。采用金属铝靶，真空腔体背底真空优于2.0×10-3Pa，铝靶功率为100W，工作气压为1.5Pa，Ar流量为30sccm，沉积时间为2小时，铝膜厚度为50μm。
2)退火处理：采用真空热处理炉对铝膜进行真空退火处理，腔体真空度优于10- 4Pa，退火温度为500℃，时间为3小时。
3)电化学抛光：对退火后的铝膜采用纯水、丙酮清洗，清洗后的铝膜采用高氯酸和无水乙醇的混合溶液(体积比1∶4)抛光，抛光电压为16V，时间为3分钟，温度为0℃。
4)阳极氧化：对抛光后的铝膜进行一次阳极氧化，在20％磷酸溶液中进行恒压阳极氧化，电压18V，温度20℃，时间10小时。用6％磷酸和1.8％铬酸的混合溶液去除一次氧化铝膜层。在20％硫酸溶液中进行二次阳极氧化，电压20V，温度0℃，时间24小时。
所得到的多孔氧化铝膜厚度约50μm，平均孔径为50nm。
实施例2
多孔316L不锈钢片上制备多孔氧化铝膜，步骤如下：
1)铝膜制备：取多孔316L不锈钢基片，在其上通过电子束蒸镀制备铝膜。采用金属铝源，真空腔体背底真空优于6×10-3Pa，电子束流80mA，沉积时间为30分钟，铝膜厚度为80μm。
2)退火处理：采用真空热处理炉对铝膜进行真空退火处理，腔体真空度优于10- 4Pa，退火温度为500℃，时间为3小时。
3)电化学抛光：对退火后的铝膜采用丙酮清洗，清洗后的铝膜采用高氯酸和无水乙醇的混合溶液(体积比1∶4)抛光，抛光电压为16V，时间为3分钟，温度为0℃。
4)阳极氧化：对抛光后的铝膜进行一次阳极氧化，在25％草酸溶液中进行恒压阳极氧化，电压15V，温度20℃，时间6小时。用6％磷酸和3％铬酸的混合溶液去除一次氧化铝膜层。在15％硫酸溶液中进行二次阳极氧化，电压20V，温度0℃，时间30小时。
所得到的多孔氧化铝膜厚度约80μm，平均孔径为20nm。
实施例3
多孔钛片上制备多孔氧化铝膜，步骤如下：
1)铝膜制备：取多孔钛基片，在其上通过磁控溅射制备铝膜。采用金属铝靶，真空腔体背底真空优于2.0×10-3Pa，铝靶功率为100W，工作气压为1.5Pa，Ar流量30sccm，沉积时间为2小时，铝膜厚度为50μm。
2)退火处理：采用真空热处理炉对铝膜进行真空退火处理，腔体真空度优于10- 4Pa，退火温度为500℃，时间为3小时。
3)电化学抛光：对退火后的铝膜采用纯水、丙酮清洗，清洗后的铝膜采用高氯酸和无水乙醇的混合溶液(体积比1∶4)抛光，抛光电压为16V，时间为3分钟，温度为0℃。
4)阳极氧化：对抛光后的铝膜进行一次阳极氧化，在15％硫酸溶液中进行恒压阳极氧化，电压15V，温度25℃，时间12小时。用8％磷酸和2.1％铬酸的混合溶液去除一次氧化铝膜层。在15％硫酸溶液中进行二次阳极氧化，电压25V，温度0℃，时间24小时。
所得到的多孔氧化铝膜厚度约50μm，平均孔径为60nm。

Claims (10)

1.一种多孔氧化铝膜层，其特征在于，该多孔氧化铝膜层的孔径范围为5-100nm，厚度为5-100μm。
2.一种权利要求1所述的多孔氧化铝膜层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)采用物理气相沉积方法在多孔金属基材表面沉积铝膜；
(2)对铝膜进行气氛退火处理；
(3)对退火后的铝膜进行表面清洗和电化学抛光；
(4)利用二次阳极氧化法对铝膜进行处理，获得多孔氧化铝膜。
3.根据权利要求2所述的多孔氧化铝膜层的制备方法，其特征在于，所述多孔金属基材的材质为304不锈钢、316不锈钢、Inconel合金、NiCrAl合金、Hastalloy合金、钛、钛基合金、镍、镍基合金中的一种。
4.根据权利要求2所述的多孔氧化铝膜层的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，物理气相沉积方法为射频磁控溅射、中频磁控溅射、直流磁控溅射、真空电阻蒸镀、电子束蒸镀、离子束溅射中的一种。
5.根据权利要求2所述的多孔氧化铝膜层的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，铝膜的退火处理气氛为真空、还原、惰性气氛，退火温度为300-500℃，退火时间为1-10小时。
6.根据权利要求5所述的多孔氧化铝膜层的制备方法，其特征在于，所述退火时间为3-8小时。
7.根据权利要求2所述的多孔氧化铝膜层的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，采用高氯酸和无水乙醇的混合溶液对铝膜进行抛光，混合溶液中高氯酸与无水乙醇的体积配比为1∶6-1∶3，抛光电压为10-20V，时间为1-5分钟，温度为0-10℃。
8.根据权利要求2所述的多孔氧化铝膜层的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，一次阳极氧化电解液选自浓度为2-20％的硫酸溶液、浓度为10-30％的磷酸溶液、浓度为1-5％的草酸溶液中的一种，氧化时间为1-40小时。
9.根据权利要求2所述的多孔氧化铝膜层的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，一次阳极氧化法对铝膜处理后，采用磷酸和铬酸的混合溶液中除去氧化层，磷酸浓度为5-10％，铬酸浓度为1-5％。
10.根据权利要求2所述的多孔氧化铝膜层的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，二次阳极氧化电解液选自浓度为2-20％的硫酸溶液、浓度为10-30％的磷酸溶液、浓度为1-5％的草酸溶液中的一种，氧化时间为1-40小时。
CN201611243729.7A 2016-12-29 2016-12-29 一种多孔氧化铝膜层及其制备方法 Pending CN108251877A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611243729.7A CN108251877A (zh) 2016-12-29 2016-12-29 一种多孔氧化铝膜层及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611243729.7A CN108251877A (zh) 2016-12-29 2016-12-29 一种多孔氧化铝膜层及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108251877A true CN108251877A (zh) 2018-07-06

Family

ID=62719196

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611243729.7A Pending CN108251877A (zh) 2016-12-29 2016-12-29 一种多孔氧化铝膜层及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108251877A (zh)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1044768A (zh) * 1989-02-10 1990-08-22 纳幕尔杜邦公司 多孔金属过滤器表面的烧结涂层
CN101172257A (zh) * 2006-11-01 2008-05-07 张世臣 应用于尾气过滤及催化剂载体的泡沫铁铬铝及其制作工艺
CN101886247A (zh) * 2010-07-16 2010-11-17 武汉理工大学 高透射性玻璃基多孔氧化铝基板的制备方法
CN102776542A (zh) * 2012-07-25 2012-11-14 华南理工大学 一种通孔阳极氧化铝膜的制备方法
CN102864476A (zh) * 2012-09-29 2013-01-09 南京理工大学 一种通孔阳极氧化铝模板的制备方法
CN103668381A (zh) * 2012-09-04 2014-03-26 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种绝缘基片上原位多孔氧化铝膜的制备方法
CN104805485A (zh) * 2015-04-07 2015-07-29 广东欧珀移动通信有限公司 压铸铝合金表面处理方法
CN105188890A (zh) * 2013-02-22 2015-12-23 巴特尔纪念研究院 用于质量交换、分离和过滤的膜设备和方法
CN105220141A (zh) * 2015-10-16 2016-01-06 北京有色金属研究总院 一种金属陶瓷多孔层及其制备方法
CN105887156A (zh) * 2013-05-17 2016-08-24 江苏理工学院 高度有序的多孔阳极氧化铝膜的制备方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1044768A (zh) * 1989-02-10 1990-08-22 纳幕尔杜邦公司 多孔金属过滤器表面的烧结涂层
CN101172257A (zh) * 2006-11-01 2008-05-07 张世臣 应用于尾气过滤及催化剂载体的泡沫铁铬铝及其制作工艺
CN101886247A (zh) * 2010-07-16 2010-11-17 武汉理工大学 高透射性玻璃基多孔氧化铝基板的制备方法
CN102776542A (zh) * 2012-07-25 2012-11-14 华南理工大学 一种通孔阳极氧化铝膜的制备方法
CN103668381A (zh) * 2012-09-04 2014-03-26 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种绝缘基片上原位多孔氧化铝膜的制备方法
CN102864476A (zh) * 2012-09-29 2013-01-09 南京理工大学 一种通孔阳极氧化铝模板的制备方法
CN105188890A (zh) * 2013-02-22 2015-12-23 巴特尔纪念研究院 用于质量交换、分离和过滤的膜设备和方法
CN105887156A (zh) * 2013-05-17 2016-08-24 江苏理工学院 高度有序的多孔阳极氧化铝膜的制备方法
CN104805485A (zh) * 2015-04-07 2015-07-29 广东欧珀移动通信有限公司 压铸铝合金表面处理方法
CN105220141A (zh) * 2015-10-16 2016-01-06 北京有色金属研究总院 一种金属陶瓷多孔层及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
奚正平等: "《烧结金属多孔材料》", 31 January 2009, 冶金工业出版社 *
郑志军等: "《机械制造工程训练教程》", 31 July 2015, 华南理工大学出版社 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI564437B (zh) 非金屬塗覆物及其生產方法
TWI714045B (zh) 用於半導體製造部件之高純度金屬頂塗層
EP2456545B1 (en) Method for producing a membrane and such membrane
CN105925949B (zh) 一种钛或钛合金表面微纳米多孔结构的制备方法
CN102732934B (zh) 一种用硅溶胶封闭铝合金阳极氧化膜孔的方法
CN108203090A (zh) 一种石墨烯的制备方法
CN1138023C (zh) 一种制备氧化物陶瓷涂层的阴极微弧电沉积方法
CN108950651A (zh) 一种镁合金表面微弧电泳含ha生物复合膜层的制备方法
US8642187B2 (en) Structural member to be used in apparatus for manufacturing semiconductor or flat display, and method for producing the same
CN105839060A (zh) 一种钛表面氧化锆复合陶瓷膜层的制备方法
CN106756853A (zh) 具有表面增强拉曼散射功能的氧化钨基底及其制备方法
RU2466218C1 (ru) Способ микродугового получения композиционного покрытия на алюминии и его сплавах
CN102115901B (zh) 镁合金表面沉积Al2O3陶瓷涂层的方法
CN108251877A (zh) 一种多孔氧化铝膜层及其制备方法
CN104087902A (zh) 金属材料表面的绝缘涂层及其制备方法
CN104630771B (zh) 一种在金属载体表面制备多孔氧化物薄膜的方法
Mrdak et al. Mechanical and structural features of Nb coating layers deposited on steel substrates in a vacuum chamber
JP2010215930A (ja) 金多孔質膜の製造方法および金多孔質膜
RU2543659C1 (ru) Способ получения композиционного металлокерамического покрытия на вентильных металлах и их сплавах
RU2638205C1 (ru) Способ изготовления высокоплотной, в том числе оптической керамики с использованием электрофоретического осаждения наночастиц
KR20070011200A (ko) 나노 튜브 형상의 다공성 임플란트 표면 개질 기술
CN110396814B (zh) 等离子体增强的阳极氧化处理碳纤维的方法及装置
Escada et al. Growth of TiO2 nanotubes by anodization of Ti–7.5 Mo in NH4F solutions
CN111636047B (zh) 一种在医用金属表面制备抗菌合金纳米柱的方法
CN107130220B (zh) Si/Ti/Al硬质基底的直流磁控溅射制备方法及应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180706