JP6760640B2 - Manufacturing method of anodic oxide porous alumina - Google Patents

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Description

本発明は、細孔が微細かつ高い規則性をもって配列した陽極酸化ポーラスアルミナおよびその製造方法に関し、様々な機能デバイスへの応用が可能な陽極酸化ポーラスアルミナ、その製造方法、陽極酸化ポーラスアルミナスルーホールメンブレン、その製造方法に関する。 The present invention relates to anodized porous alumina in which pores are arranged finely and with high regularity and a method for producing the same. Regarding the membrane and its manufacturing method.

アルミニウムを酸性浴中で陽極酸化することにより得られる陽極酸化ポーラスアルミナは、サイズの均一な細孔が配列したホールアレー構造を有するために、フィルターや触媒担体、鋳型材料等、様々な応用が期待できる機能性材料である。
陽極酸化ポーラスアルミナの特徴の一つに、適切な条件下で陽極酸化を行うと細孔が自己組織化的に規則配列を形成することがあげられる(非特許文献1)。
陽極酸化ポーラスアルミナの細孔周期は、陽極酸化電圧に依存にして変化するため、各電圧条件下で電解液の種類、濃度、浴温、陽極酸化時間等の各種条件を最適化することで35nmから500nmの範囲で細孔が規則的に配列した陽極酸化ポーラスアルミナの作製が可能であることが明らかとなっている(非特許文献2)。
また、陽極酸化によって形成されたポーラスアルミナの細孔径は細孔周期の1/4〜1/3のサイズを有しており、酸性水溶液を用いたエッチング処理により細孔壁の溶解を行えば、細孔径を拡大することも可能であるため、用途に応じて細孔周期、細孔径が制御された高規則性ポーラスアルミナの作製を行うことができる。自己組織化的な細孔の規則配列はアルミナ皮膜の成長とともに進行することから、高い細孔配列規則性を有するポーラスアルミナの作製を行うためには、最低でもアスペクト比(細孔深さ/細孔周期の値)20以上のポーラス層を形成する必要がある。500nm以上の細孔周期を有するポーラスアルミナの作製については、これまでにも、クエン酸やリンゴ酸、酒石酸等の水溶液を用いて高電圧条件下で陽極酸化を行うことで作製が可能であることが報告されている(非特許文献3〜8)。
Anodized porous alumina obtained by anodizing aluminum in an acidic bath is expected to have various applications such as filters, catalyst carriers, and template materials because it has a hole array structure in which pores of uniform size are arranged. It is a functional material that can be produced.
One of the characteristics of anodized porous alumina is that when anodization is performed under appropriate conditions, the pores form a regular arrangement in a self-organizing manner (Non-Patent Document 1).
Since the pore period of anodic oxide porous alumina changes depending on the anodic oxidation voltage, 35 nm can be obtained by optimizing various conditions such as the type, concentration, bath temperature, and anodic oxidation time of the electrolytic solution under each voltage condition. It has been clarified that anodized porous alumina in which pores are regularly arranged in the range of 500 nm can be produced (Non-Patent Document 2).
Further, the pore diameter of porous alumina formed by anodic oxidation has a size of 1/4 to 1/3 of the pore cycle, and if the pore walls are dissolved by etching treatment using an acidic aqueous solution, Since it is possible to expand the pore diameter, it is possible to produce highly regular porous alumina in which the pore cycle and the pore diameter are controlled according to the application. Since the self-organizing ordered arrangement of pores progresses with the growth of the alumina film, at least the aspect ratio (pore depth / fineness) is required to produce porous alumina having high pore arrangement regularity. Pore period value) It is necessary to form a porous layer of 20 or more. Regarding the production of porous alumina having a pore period of 500 nm or more, it has been possible to produce porous alumina by performing anodization under high voltage conditions using an aqueous solution of citric acid, malic acid, tartaric acid, etc. Has been reported (Non-Patent Documents 3 to 8).

しかしながら、これまでの検討では、アスペクト比が20を超えるポーラスアルミナの層の形成は報告されておらず、その結果として細孔が自己組織化的に規則配列したポーラスアルミナ層の形成も実現されていない。最近の報告において、菊地らがエチドロン酸を用いた陽極酸化において、細孔周期710nmのポーラスアルミナにおいてアスペクト比が20を超える皮膜形成が可能であり、その結果として自己組織化的に細孔が規則配列したポーラスアルミナが得られることが報告されている(非特許文献9)。
しかしながら、エチドロン酸を用いた陽極酸化では、細孔周期が710nmより大きなポーラスアルミナの形成は難しく、細孔周期が720nmを超える高規則性ポーラスアルミナの作製は実現されていない。
他方、陽極酸化に用いるAl材の表面にあらかじめテクスチャリング処理を施し、細孔発生の開始点として機能する窪みを形成することで、細孔が規則的に配列したポーラスアルミナを作製することもできる(非特許文献10)。
このようなテクスチャリングプロセスに基づき、細孔周期が1μmから3μmの範囲で規則的に配列したポーラスアルミナの作製が可能であることが報告されている(非特許文献11)。
テクスチャリングプロセスによれば、窪み部分から細孔発生を誘導するため、比較的容易に高規則性ポーラスアルミナの作製を行うことができるが、得られる試料のサイズが用いるモールドサイズに制限されるため大面積の試料を作製することが困難であるといった問題点がある。加えて、テクスチャリングプロセスは曲面に対して適用することが難しく、例えばロール状Alの表面にテクスチャリング処理にもとづき高規則性ポーラスアルミナを形成することは困難である等、製造上の制約も大きいという問題がある。
However, in the studies so far, the formation of a porous alumina layer having an aspect ratio of more than 20 has not been reported, and as a result, the formation of a porous alumina layer in which pores are self-organized and regularly arranged has been realized. Absent. In a recent report, Kikuchi et al. Can form a film with an aspect ratio of more than 20 in porous alumina with a pore period of 710 nm in anodization using etidronic acid, and as a result, the pores are self-organized. It has been reported that arranged porous alumina can be obtained (Non-Patent Document 9).
However, it is difficult to form porous alumina having a pore period larger than 710 nm by anodic oxidation using etidronic acid, and production of highly regular porous alumina having a pore period exceeding 720 nm has not been realized.
On the other hand, it is also possible to produce porous alumina in which pores are regularly arranged by subjecting the surface of the Al material used for anodic oxidation in advance to form a recess that functions as a starting point for pore generation. (Non-Patent Document 10).
It has been reported that based on such a textured process, it is possible to produce porous alumina in which the pore period is regularly arranged in the range of 1 μm to 3 μm (Non-Patent Document 11).
According to the textured process, since pore generation is induced from the recessed portion, highly regular porous alumina can be produced relatively easily, but the size of the obtained sample is limited to the mold size used. There is a problem that it is difficult to prepare a large-area sample. In addition, the textured process is difficult to apply to curved surfaces, and there are large manufacturing restrictions, such as the difficulty of forming highly regular porous alumina on the surface of roll-shaped Al based on the textured treatment. There is a problem.

H. Masuda and K. Fukuda, Science, 268, 1466 (1995).H. Masuda and K. Fukuda, Science, 268, 1466 (1995). 益田、柳下、近藤、西尾、ゼオライト、26,45(2009))。Masuda, Yanagishita, Kondo, Nishio, Zeolite, 26, 45 (2009)). S. Ono, M. Saito, M. Ishiguro, and H. Asoh, J. Electrochem. Soc., 151, B473 (2004),S. Ono, M. Saito, M. Ishiguro, and H. Asoh, J. Electrochem. Soc., 151, B473 (2004), A. Mozalev, I. Mozaleva, M. Sakairi, H. Takahashi, Electrochimca Acta, 50, 5065 (2005),A. Mozalev, I. Mozaleva, M. Sakairi, H. Takahashi, Electrochimca Acta, 50, 5065 (2005), S. Z. Chu, K. Wada, S. Inoue, M. Isogai, Y. Katsuta and A. Yasumori, J. Electrochem. Soc., 153, B384(2006),S. Z. Chu, K. Wada, S. Inoue, M. Isogai, Y. Katsuta and A. Yasumori, J. Electrochem. Soc., 153, B384 (2006), Q. Wang, Y. Long, B. Sun, J. Porous Mater., 20, 785 (2013),Q. Wang, Y. Long, B. Sun, J. Porous Mater., 20, 785 (2013), X. Chen, D. Yu, L. Cao, X. Zhu, Y. Song, H. Huang, L. Lu, X. Chen, Mater. Res. Bull., 57, 116 (2014),X. Chen, D. Yu, L. Cao, X. Zhu, Y. Song, H. Huang, L. Lu, X. Chen, Mater. Res. Bull., 57, 116 (2014), J. Bellemare, F. Sirois, and D. Menard, J. Electrochem. Soc., 161, E75 (2014)J. Bellemare, F. Sirois, and D. Menard, J. Electrochem. Soc., 161, E75 (2014) T. Kikuchi, O. Nishinaga, S. Natsui, and O. Suzuki, Electrochimica Acta, 156, 235 (2015).)T. Kikuchi, O. Nishinaga, S. Natsui, and O. Suzuki, Electrochimica Acta, 156, 235 (2015).) H. Masuda, H. Yamada, M. Satoh, H. Asoh, M. Nakao, T. Tamamura, Appl. Phys. Lett., 71, 2770 (1997))。H. Masuda, H. Yamada, M. Satoh, H. Asoh, M. Nakao, T. Tamamura, Appl. Phys. Lett., 71, 2770 (1997)). Q. Lin, S. Leung, K. Tsui, B. Hua and Z. Fan, Nanoscale Res. Lett., 8, 268 (2013))。Q. Lin, S. Leung, K. Tsui, B. Hua and Z. Fan, Nanoscale Res. Lett., 8, 268 (2013)).

要するに、従来提案されているポーラスアルミナは、細孔周期が、700nmを超えるほどに大きく、大面積に対して適用可能であり、ロール状の地金に対しても適用可能なポーラスアルミナの製法方法は提案されておらず、したがって、このような大きな細孔周期のポーラスアルミナも提案されていないのが現状である。
したがって、本発明の目的は、細孔周期が、700nmを超えるほどに大きく、しかも大面積や曲面でも製造可能な陽極酸化ポーラスアルミナ、および、このような細孔周期を有し、大面積に対して適用可能であり、ロール状の地金に対しても適用可能なポーラスアルミナの製法方法、並びに該ポーラスアルミナを用いたポーラスアルミナスルーホールメンブレンおよびその製造方法を提供することにある。
In short, the conventionally proposed porous alumina has a pore period as large as exceeding 700 nm, is applicable to a large area, and is a method for producing porous alumina that can be applied to roll-shaped bare metal. Has not been proposed, and therefore porous alumina with such a large pore period has not been proposed.
Therefore, it is an object of the present invention to have anodized porous alumina having a pore period larger than 700 nm and capable of producing a large area or a curved surface, and having such a pore period for a large area. It is an object of the present invention to provide a method for producing porous alumina, which is applicable to roll-shaped bare metal, and a porous alumina through-hole membrane using the porous alumina and a method for producing the same.

本発明者らは、上記課題を解消すべく鋭意検討した結果、自己組織化プロセスによれば、陽極酸化に用いる装置をスケールアップするだけで大面積化にも対応可能であり、平板だけではなく曲率を有する表面に対しても適用可能であるといった利点があることに着目し、かかる自己組織化プロセスによる陽極酸化ポーラスアルミナについて検討した結果、酸性電解液に特定の酸を添加することで上記目的を達成しうること(上記目的にある細孔周期を有する陽極酸化ポーラスアルミナを得られること)を知見し本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は以下の各発明を提供するものである。
1.細孔の周期が720nm以上であり、規則配列した細孔が縦、横4個×4個以上の範囲で理想三角格子状に配列されている陽極酸化ポーラスアルミナ。
2.上記細孔が縦、横5個×5個以上の範囲で理想三角格子状に配列されている1記載の陽極酸化ポーラスアルミナ。
3.上記細孔が縦、横6個×6個以上の範囲で理想三角格子状に配列されている1記載の陽極酸化ポーラスアルミナ。
4.上記細孔が縦、横7個×7個以上の範囲で理想三角格子状に配列されている1記載の陽極酸化ポーラスアルミナ。
5.膜厚が15μm以上であることを特徴とする、1〜4のいずれかに記載の陽極酸化ポーラスアルミナ
6.膜厚のもっとも厚い部分と薄い部分との差が、最も厚い部分の厚みの20%以内であることを特徴とする1〜5のいずれかに記載の陽極酸化ポーラスアルミナ
7.上記の各細孔の細孔壁面に形成される横穴の個数が一つの細孔に対して5個以下であることを特徴とする1〜6のいずれかに記載の陽極酸化ポーラスアルミナ。
8.銅濃度が30ppm以下であることを特徴とする1〜7のいずれかに記載の陽極酸化ポーラスアルミナ。
9.上記銅濃度が20ppm以下であることを特徴とする8記載の陽極酸化ポーラスアルミナ。
10.上記銅濃度が10ppm以下であることを特徴とする9記載の陽極酸化ポーラスアルミナ。
11.細孔の周期が、750nm以上であることを特徴とする1〜10のいずれかに記載の陽極酸化ポーラスアルミナ。
12.細孔の周期が、1μm以上であることを特徴とする11に記載の陽極酸化ポーラスアルミナ。
13.アルミニウム材を陽極酸化する陽極酸化工程を具備し、該陽極酸化工程において、陽極酸化に用いる酸性電解液が、基本となる酸と、電解液全体中1重量%以下のリン酸、またはリン酸塩とを含むことを特徴とする1〜12のいずれかに記載の陽極酸化ポーラスアルミナの製造方法。
14.上記の基本となる酸としてクエン酸、リンゴ酸および酒石酸のうち少なくともいずれか一つを含むことを特徴とする13記載の陽極酸化ポーラスアルミナの製造方法。
15.上記酸性電解液が、水と混和可能な有機溶媒を含む溶液を含有することを特徴とする12〜14のいずれかに記載の陽極酸化ポーラスアルミナの製造方法。
16.上記有機溶媒が、エタノール、メタノール、プロパノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコール、テトラヒドロフラン、アセトン、ジメチルホルムアミド、トリエチルアミンおよびジメチルスルホキシドからなる群より選択される少なくとも一つであることを特徴とする15記載の陽極酸化ポーラスアルミナの製造方法。
17.1記載の陽極酸化ポーラスアルミナを選択的に溶解除去し、当該陽極酸化ポーラスアルミナの製造時と同一の電圧条件下で再度陽極酸化してなる、表面から細孔が規則的に配列した陽極酸化ポーラスアルミナ。
18.1〜12のいずれかに記載の陽極酸化ポーラスアルミナにおける各細孔が貫通した陽極酸化ポーラスアルミナスルーホールメンブレン。
19.18記載の陽極酸化ポーラスアルミナスルーホールメンブレンの製造方法であって、
陽極酸化によってアルミニウム地金表面にポーラスアルミナを形成した後、電解液を濃硫酸として、所定電圧条件下で陽極酸化をおこない、皮膜底部に溶解性の高いアルミナ層を形成し、当該アルミナ層を優先的に溶解除去する除去工程
を具備することを特徴とする陽極酸化ポーラスアルミナスルーホールメンブレンの製造方法。
As a result of diligent studies to solve the above problems, the present inventors can cope with a large area by simply scaling up the apparatus used for anodic oxidation according to the self-organization process. Focusing on the advantage that it can be applied to surfaces with curvature, as a result of examining porous alumina anodized by such a self-assembling process, the above purpose was achieved by adding a specific acid to the acidic electrolytic solution. (To obtain anodized porous alumina having a pore cycle as described above), the present invention has been completed.
That is, the present invention provides the following inventions.
1. 1. Anodized porous alumina in which the period of pores is 720 nm or more and regularly arranged pores are arranged in an ideal triangular lattice in a range of 4 × 4 or more in length and width.
2. 2. The anodized porous alumina according to 1, wherein the pores are arranged in an ideal triangular lattice in a range of 5 × 5 or more in length and width.
3. 3. The anodized porous alumina according to 1, wherein the pores are arranged in an ideal triangular lattice in a range of 6 × 6 or more in length and width.
4. The anodized porous alumina according to 1, wherein the pores are arranged in an ideal triangular lattice in a range of 7 × 7 or more in length and width.
5. 6. Anodized porous alumina according to any one of 1 to 4, wherein the film thickness is 15 μm or more. 7. Anodized porous alumina according to any one of 1 to 5, wherein the difference between the thickest portion and the thinnest portion is within 20% of the thickness of the thickest portion. The anodic oxide porous alumina according to any one of 1 to 6, wherein the number of lateral holes formed on the pore wall surface of each of the above pores is 5 or less for one pore.
8. The anodic oxide porous alumina according to any one of 1 to 7, wherein the copper concentration is 30 ppm or less.
9. 8. The anodic oxide porous alumina according to 8, wherein the copper concentration is 20 ppm or less.
10. 9. Anodized porous alumina according to 9, wherein the copper concentration is 10 ppm or less.
11. The anodic oxide porous alumina according to any one of 1 to 10, wherein the period of the pores is 750 nm or more.
12. 11. The anodic oxide porous alumina according to 11, wherein the period of the pores is 1 μm or more.
13. It is provided with an anodic oxidation step of anodicating an aluminum material, and in the anodic oxidation step, the acidic electrolytic solution used for anodic oxidation is a basic acid and 1% by weight or less of phosphoric acid or phosphate in the entire electrolytic solution. The method for producing anodized porous alumina according to any one of 1 to 12, wherein the method comprises.
14. 13. The method for producing anodized porous alumina according to 13, wherein at least one of citric acid, malic acid and tartaric acid is contained as the basic acid.
15. The method for producing anodized porous alumina according to any one of 12 to 14, wherein the acidic electrolytic solution contains a solution containing an organic solvent miscible with water.
16. 15. The anodic oxidation according to 15, wherein the organic solvent is at least one selected from the group consisting of ethanol, methanol, propanol, isopropyl alcohol, ethylene glycol, tetrahydrofuran, acetone, dimethylformamide, triethylamine and dimethyl sulfoxide. Method for producing porous alumina.
An anode in which pores are regularly arranged from the surface, which is obtained by selectively dissolving and removing the anodized porous alumina according to 17.1 and then anodizing again under the same voltage conditions as in the production of the anodized porous alumina. Porous alumina oxide.
An anodicated porous alumina through-hole membrane through which each pore in the anodized porous alumina according to any one of 18.1 to 12 is penetrated.
A method for producing an anodic oxide porous alumina through-hole membrane according to 19.18.
After forming porous alumina on the surface of the aluminum base metal by anodic oxidation, anodization is performed under predetermined voltage conditions using concentrated sulfuric acid as the electrolytic solution to form a highly soluble alumina layer at the bottom of the film, giving priority to the alumina layer. A method for producing an anodized porous alumina through-hole membrane, which comprises a removing step of dissolving and removing the aluminum oxide.

本発明の陽極酸化ポーラスアルミナは、細孔周期が700nmを超えるほどに大きく、しかも大面積や曲面でも製造可能なものである。
また、本発明の陽極酸化ポーラスアルミナの製造方法によれば、本発明の陽極酸化ポーラスアルミナを、大面積に対して、また、ロール状の地金等曲面に対しても適用可能である。
また、本発明の陽極酸化ポーラスアルミナスルーホールメンブレンは、本発明の陽極酸化ポーラスアルミナを用いてなるので細孔周期が700nmを超えるほどに大きく、しかも大面積や曲面でも製造可能なものである。
また、本発明の陽極酸化ポーラスアルミナスルーホールメンブレンの製造方法によれば、本発明の陽極酸化ポーラスアルミナスルーホールメンブレンを簡便に得ることができる。
The anodic oxide porous alumina of the present invention is so large that the pore period exceeds 700 nm, and can be manufactured even on a large area or a curved surface.
Further, according to the method for producing anodized porous alumina of the present invention, the anodized porous alumina of the present invention can be applied to a large area and also to a curved surface such as a roll-shaped bare metal.
Further, since the anodic oxide porous alumina through-hole membrane of the present invention is made by using the anodic oxide porous alumina of the present invention, the pore period is so large that it exceeds 700 nm, and it can be manufactured even on a large area or a curved surface.
Further, according to the method for producing an anodized porous alumina through-hole membrane of the present invention, the anodized porous alumina through-hole membrane of the present invention can be easily obtained.

図1は、本発明の陽極酸化ポーラスアルミナの要部を摸式的に示す破断斜視図である。FIG. 1 is a fracture perspective view schematically showing a main part of the anodic oxide porous alumina of the present invention. 図2は、実施例1で得られた細孔周期750nmの高規則性な陽極酸化ポーラスアルミナの電子顕微鏡写真(図面代用写真)である。FIG. 2 is an electron micrograph (drawing substitute photograph) of the highly regular anodized porous alumina having a pore period of 750 nm obtained in Example 1.

以下、本発明をさらに詳細に説明する。
<陽極酸化ポーラスアルミナ>
本発明の陽極酸化ポーラスアルミナは、細孔の周期が720nm以上であり、テクスチャリング処理を用いることなく規則配列した細孔が縦、横4個×4個以上の範囲で理想三角格子状に配列されている。
ここで、細孔の周期は、図1においてPで示すように、各細孔の中心位置同士の間隔に等しい。また、縦、横の細孔の個数は、それぞれ、図1に示す縦方向(矢印L方向)における細孔の数と横方向(矢印S方向)における細孔の数である。
また、理想三角格子状とは、図1に示すように、細孔が欠陥や配列の乱れなく、三角格子状に配列した構造であり、隣接する三角格子が実質的に等しい形状(たとえば、正三角形)を有する配列をいう。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
<Anodic Porous Alumina>
The anodized porous alumina of the present invention has a pore period of 720 nm or more, and regularly arranged pores are arranged in an ideal triangular lattice pattern in a range of 4 × 4 or more in the vertical and horizontal directions without using a textured treatment. Has been done.
Here, the period of the pores is equal to the distance between the center positions of the pores, as shown by P in FIG. The number of vertical and horizontal pores is the number of pores in the vertical direction (arrow L direction) and the number of pores in the horizontal direction (arrow S direction) shown in FIG. 1, respectively.
Further, as shown in FIG. 1, the ideal triangular lattice shape is a structure in which pores are arranged in a triangular lattice pattern without defects or disorder of arrangement, and adjacent triangular lattices have substantially the same shape (for example, positive). Refers to an array having a triangle).

(細孔)
本発明における上記細孔は、細孔発生の開始点として機能するくぼみを人工的に付与することなく自己組織化的に規則配列されたものである。
細孔の周期は、上述のように720nm以上であり、好ましくは750nm以上であり、更に好ましくは800nm以上であり、より好ましくは900nm以上であり、最も好ましくは1μm以上である。また、細孔の周期の上限は特に限定されるものではないが、好ましくは2μm以下である。細孔の周期が720nm未満であると、所望の用途における有用性が低下する。
また上記細孔のアスペクト比(細孔深さ/細孔周期の値)は、20以上であるのが好ましい。すなわち、図1に示すように、細孔3は、表面に円形の開口を有し、且つこの開口から鉛直方向下方に向けて穿孔して、棒状の空隙として形成されており、この空隙の深さと細孔周期との比(アスペクト比)が上述の範囲であるのが好ましい。
また、上述のように、上記細孔は、縦、横4個×4個以上の範囲で、好ましくは横5個×5個以上の範囲で、より好ましくは横6個×6個以上の範囲で、更に好ましくは横7個×7個以上の範囲で理想三角格子状に配列されている。
(pore)
The pores in the present invention are self-organized and regularly arranged without artificially imparting depressions that function as starting points for pore generation.
As described above, the period of the pores is 720 nm or more, preferably 750 nm or more, more preferably 800 nm or more, more preferably 900 nm or more, and most preferably 1 μm or more. The upper limit of the pore cycle is not particularly limited, but is preferably 2 μm or less. Pore cycles of less than 720 nm reduce utility in the desired application.
The aspect ratio (value of pore depth / pore period) of the pores is preferably 20 or more. That is, as shown in FIG. 1, the pores 3 have a circular opening on the surface and are perforated downward in the vertical direction from the opening to form a rod-shaped void, and the depth of the void is formed. The ratio (aspect ratio) between the plumb bob and the pore period is preferably in the above range.
Further, as described above, the pores are in the range of 4 × 4 or more in the vertical and horizontal directions, preferably in the range of 5 × 5 or more in the horizontal direction, and more preferably in the range of 6 × 6 or more in the horizontal direction. More preferably, they are arranged in an ideal triangular lattice in a range of 7 horizontal × 7 or more.

また、本発明の陽極酸化ポーラスアルミナは、その膜厚(図1のD)が15μm以上であるのが好ましく、20μm以上であるのがさらに好ましく、50μm以上であるのがより好ましい。また、厚みの上限は特に制限されるものではないが、200μm以下とするのが好ましい。膜厚を15μm以上とすることにより、結果として自己組織化的に細孔が規則配列したポーラスアルミナを得ることができる。
本発明の陽極酸化ポーラスアルミナにおいては、膜厚Dにある程度の厚みの差は生じるが、そのもっとも厚い部分と薄い部分との差は、最も厚い部分の厚みの20%以内であるのが好ましく、15%以内であるのがさらに好ましい。
ポーラスアルミナの各細孔は膜厚方向に対して垂直に成長することから、膜厚むらが大きい場合には、細孔の成長方向も不均一となり規則的な細孔配列を得ることができない。そのため、上記の厚みの差を20%以内とするのが好ましく、これにより自己組織化的に細孔が規則配列したポーラスアルミナとすることができる。
Further, the anodic oxide porous alumina of the present invention preferably has a film thickness (D in FIG. 1) of 15 μm or more, more preferably 20 μm or more, and more preferably 50 μm or more. The upper limit of the thickness is not particularly limited, but is preferably 200 μm or less. By setting the film thickness to 15 μm or more, it is possible to obtain porous alumina in which pores are regularly arranged in a self-organizing manner as a result.
In the anodized porous alumina of the present invention, the film thickness D has a certain thickness difference, but the difference between the thickest portion and the thinnest portion is preferably within 20% of the thickness of the thickest portion. It is more preferably within 15%.
Since each pore of porous alumina grows perpendicular to the film thickness direction, when the film thickness unevenness is large, the growth direction of the pores becomes non-uniform and a regular pore arrangement cannot be obtained. Therefore, the difference in thickness is preferably within 20%, whereby porous alumina in which pores are regularly arranged in a self-organizing manner can be obtained.

本発明の陽極酸化ポーラスアルミナは、好ましくは後述する製造方法により製造されるものであるが、形成される細孔にはその内壁面に横穴が形成されることがある。本発明においては、上記の各細孔の細孔壁面に形成される横穴の個数が一つの細孔に対して5個以下であるのが好ましく、4個以下であるのがさらに好ましい。横穴の数が上記範囲内となることで細孔配列規則性の低下がない、陽極酸化ポーラスアルミナとなる。
また、本発明の陽極酸化ポーラスアルミナは、その銅濃度が30ppm以下であるのが好ましく、20ppm以下であるのがさらに好ましく、10ppm以下であるのがより好ましい。この銅濃度の範囲とするには、アルミニウム材として上記の銅濃度の範囲内の銅濃度を有するものを用いればよい。また、銅濃度が上記の範囲内であることにより、上述のように細孔周期700nm以上のポーラスアルミナとすることができる。
The anodic oxide porous alumina of the present invention is preferably produced by a production method described later, but the pores to be formed may have horizontal holes formed on the inner wall surface thereof. In the present invention, the number of lateral holes formed on the pore wall surface of each of the above pores is preferably 5 or less, and more preferably 4 or less with respect to one pore. When the number of lateral holes is within the above range, the pore arrangement regularity is not deteriorated, and the anodic oxide porous alumina is obtained.
Further, the anodic oxide porous alumina of the present invention preferably has a copper concentration of 30 ppm or less, more preferably 20 ppm or less, and even more preferably 10 ppm or less. In order to make this copper concentration range, an aluminum material having a copper concentration within the above-mentioned copper concentration range may be used. Further, when the copper concentration is within the above range, porous alumina having a pore period of 700 nm or more can be obtained as described above.

(他の構成)
また、本発明においては、陽極酸化ポーラスアルミナの表面(開口の形成された面)や裏面(その反対側の面)に他の金属層やアルミナ層を設ける、細孔の一部に金属、半導体、有機物、高分子などを充填する等してもよい。
(Other configurations)
Further, in the present invention, another metal layer or an alumina layer is provided on the front surface (the surface on which the opening is formed) or the back surface (the surface on the opposite side thereof) of the anodized porous alumina, and a metal or a semiconductor is provided in a part of the pores. , Organic substances, polymers, etc. may be filled.

<陽極酸化ポーラスアルミナの製造方法>
ついで、本発明の陽極酸化ポーラスアルミナの製造方法について説明する。
本発明の陽極酸化ポーラスアルミナの製造方法は、アルミニウム材を陽極酸化する陽極酸化工程を行うことにより実施でき、該陽極酸化工程においては、陽極酸化に用いる酸性電解液が、基本となる酸と、酸性電解液全体中1重量%以下のリン酸、またはリン酸塩とを含むことを特徴とする。
以下さらに詳述する。
<Manufacturing method of anodized porous alumina>
Next, the method for producing the anodic oxide porous alumina of the present invention will be described.
The method for producing anodized porous alumina of the present invention can be carried out by performing an anodic oxidation step of anodicating an aluminum material. In the anodic oxidation step, the acidic electrolytic solution used for anodic oxidation is composed of a basic acid and an acid. It is characterized by containing 1% by weight or less of phosphoric acid or phosphate in the whole acidic electrolytic solution.
It will be described in more detail below.

(前工程)
まず、上記陽極酸化工程の前処理として、原料であるアルミニウム材の鏡面化処理を行う。
用いるアルミニウム材としては、通常このようなポーラスアルミナの材料として用いられるアルミニウム材であれば、大判のものやロール状に巻き取られたもの等種々のものを特に制限なく用いることができる。
また、上記アルミニウム材は、その銅濃度が30ppm以下のアルミニウム材であるのが好ましく、20ppm以下であるのがさらに好ましく、10ppm以下であるのがより好ましい。
100V以上の電圧条件下で陽極酸化を行う場合、アルミニウム材表面に形成されるポーラスアルミナは、地金に含まれる微量の不純物元素の影響を大きく受ける。特に銅を微量含むアルミニウム材を用いると、細孔壁面に多数の横穴があいたポーラスアルミナが形成されてしまい、規則的な細孔配列形成の妨げになるので銅濃度を上述の範囲内とするのが好ましい。すなわち、本発明においては、150Vを超える高電圧条件下において陽極酸化を行っても、垂直に配向した細孔に加えて膜面と並行方向に配向した横穴が発生することを効果的に防止するために上記の銅濃度とするのが好ましい。
鏡面化処理は、常法に従って電解研磨により行うことができる。
(pre-process)
First, as a pretreatment for the anodic oxidation step, a mirroring treatment of an aluminum material as a raw material is performed.
As the aluminum material to be used, as long as it is an aluminum material usually used as a material for such porous alumina, various materials such as a large-sized material and a material wound in a roll shape can be used without particular limitation.
Further, the aluminum material preferably has a copper concentration of 30 ppm or less, more preferably 20 ppm or less, and even more preferably 10 ppm or less.
When anodic oxidation is performed under a voltage condition of 100 V or higher, the porous alumina formed on the surface of the aluminum material is greatly affected by a trace amount of impurity elements contained in the bare metal. In particular, when an aluminum material containing a small amount of copper is used, porous alumina having a large number of horizontal holes is formed on the wall surface of the pores, which hinders the formation of a regular pore arrangement. Therefore, the copper concentration is kept within the above range. Is preferable. That is, in the present invention, even if anodic oxidation is performed under a high voltage condition exceeding 150 V, it is possible to effectively prevent the generation of lateral holes oriented in the direction parallel to the film surface in addition to the vertically oriented pores. Therefore, it is preferable to use the above copper concentration.
The mirroring treatment can be performed by electrolytic polishing according to a conventional method.

(陽極酸化工程)
上記陽極酸化工程は、基本となる酸とリン酸又はリン酸塩とを含む酸性電解液を用いて行うことができる。
上記の基本となる酸としては、クエン酸、リンゴ酸および酒石酸のうち少なくともいずれか一つを用いるのが好ましい。
また、上記リン酸又はリン酸塩の含有量は酸性電解液全体中1重量%以下であるが、好ましくは0.1重量%以下である。下限は特に制限されるものではないが、重量0.01%であるのが好ましい。
また、上記酸性電解液は、上記の基本となる酸とリン酸又はリン酸塩とを含む水溶液である(すなわち電解液の主溶媒は水)のが好ましく、上記の基本となる酸の含有量は酸性電解液全体中1〜10重量%であるのが好ましく、2〜5重量%であるのがさらに好ましい。
(Anodization process)
The anodic oxidation step can be carried out using an acidic electrolytic solution containing a basic acid and phosphoric acid or phosphate.
As the above-mentioned basic acid, it is preferable to use at least one of citric acid, malic acid and tartaric acid.
The content of the phosphoric acid or phosphate is 1% by weight or less in the entire acidic electrolytic solution, but preferably 0.1% by weight or less. The lower limit is not particularly limited, but is preferably 0.01% by weight.
Further, the acidic electrolytic solution is preferably an aqueous solution containing the above-mentioned basic acid and phosphoric acid or phosphate (that is, the main solvent of the electrolytic solution is water), and the content of the above-mentioned basic acid. Is preferably 1 to 10% by weight, more preferably 2 to 5% by weight, based on the total amount of the acidic electrolytic solution.

また、上記酸性電解液は、その溶媒として、水と混和可能な有機溶媒を含む溶液を含有するのが好ましい。上記有機溶媒としては、エタノール、メタノール、プロパノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコール、テトラヒドロフラン、アセトン、ジメチルホルムアミド、トリエチルアミンおよびジメチルスルホキシドからなる群より選択される少なくとも一つであるのが好ましい。上記有機溶媒を用いる場合、その使用量は、水との体積比で水:有機溶媒=5〜10:1とするのが好ましい。
高電圧条件下でのアルミニウムの陽極酸化では、絶縁破壊が起こりやすく、一旦、絶縁破壊が起こってしまうと安定な陽極酸化を継続することが難しくなるが、上記有機溶媒を用いることにより、高い電圧条件下においても安定な陽極酸化を実現することができるので、このような有機溶媒を用いるのが好ましい。
Further, the acidic electrolytic solution preferably contains a solution containing an organic solvent miscible with water as its solvent. The organic solvent is preferably at least one selected from the group consisting of ethanol, methanol, propanol, isopropyl alcohol, ethylene glycol, tetrahydrofuran, acetone, dimethylformamide, triethylamine and dimethyl sulfoxide. When the above organic solvent is used, the amount used is preferably water: organic solvent = 5 to 10: 1 in terms of volume ratio with water.
Dielectric breakdown is likely to occur in the anodic oxidation of aluminum under high voltage conditions, and once dielectric breakdown occurs, it is difficult to continue stable anodic oxidation. However, by using the above organic solvent, a high voltage is used. It is preferable to use such an organic solvent because stable dielectric breakdown can be realized even under conditions.

陽極酸化条件は以下の通りとするのが好ましい。
すなわち、陽極酸化温度は、−10℃〜70℃とするのが好ましく、0〜50℃とするのがさらに好ましく、15〜50℃とするのがより好ましい。電圧は200〜500Vとするのが好ましく、300〜450Vとするのがさらに好ましい。また、時間は電圧や温度に応じて変更する必要があるので特に制限されるものではないが、5〜200時間とするのが好ましく、より好ましくは6〜30時間である。
The anodic oxidation conditions are preferably as follows.
That is, the anodic oxidation temperature is preferably −10 ° C. to 70 ° C., more preferably 0 to 50 ° C., and even more preferably 15 to 50 ° C. The voltage is preferably 200 to 500 V, more preferably 300 to 450 V. Further, the time is not particularly limited because it needs to be changed according to the voltage and temperature, but it is preferably 5 to 200 hours, more preferably 6 to 30 hours.

(後工程)
また、本発明においては陽極酸化工程の後、クロム酸リン酸等の溶液に浸漬して後処理を行うこともできる。
(Post-process)
Further, in the present invention, after the anodic oxidation step, the post-treatment can be performed by immersing in a solution such as phosphoric acid chromate.

<陽極酸化ポーラスアルミナスルーホールメンブレン>
本発明の陽極酸化ポーラスアルミナスルーホールメンブレンは、上述の本発明の陽極酸化ポーラスアルミナにおける各細孔が貫通して、貫通孔とされたものである。従って、その材質や細孔周期などは上述の陽極酸化ポーラスアルミナと同じであるが、貫通孔の形成手法によっては膜厚が本発明の陽極酸化ポーラスアルミナと相違する。すなわち単に細孔の底部を溶解させて貫通孔を形成した場合には膜厚自体は上述の陽極酸化ポーラスアルミナと同じであるが、後述する製造方法により製造した陽極酸化ポーラスアルミナスルーホールメンブレンは、底部を溶解除去することにより貫通孔を形成するものであるため、膜厚が上述の陽極酸化ポーラスアルミナの膜厚よりも少し薄い膜厚となる。
<Anodized Porous Alumina Through Hole Membrane>
The anodic oxide porous alumina through-hole membrane of the present invention is formed as a through hole through which each pore in the above-mentioned anodic oxide porous alumina of the present invention penetrates. Therefore, the material, pore period, etc. are the same as those of the above-mentioned anodized porous alumina, but the film thickness is different from that of the present invention, depending on the method for forming through holes. That is, when the bottom of the pores is simply dissolved to form a through hole, the film thickness itself is the same as that of the above-mentioned anodized porous alumina, but the anodized porous alumina through-hole membrane produced by the production method described later has a thickness. Since the through holes are formed by dissolving and removing the bottom portion, the film thickness is slightly thinner than the film thickness of the above-mentioned anodized porous alumina.

<陽極酸化ポーラスアルミナスルーホールメンブレンの製造方法>
本発明の陽極酸化ポーラスアルミナスルーホールメンブレンは、残存地金をヨードメタノール溶液をはじめとするエッチャント中で選択的に溶解除去した後、ポーラスアルミナ皮膜底部に形成されたバリヤ層と呼ばれるアルミナ層を化学的あるいは物理的な手法によって除去することによって得ることができる。バリヤ層の化学溶解にはリン酸水溶液をはじめとする、各種酸性溶液を用いることができ、物理的な除去方法には、Arイオンミリングをはじめとする各種ドライエッチングが有効である。
また、陽極酸化を行った後、電解液を高濃度の硫酸水溶液に替えて、引き続き陽極酸化を行うと、皮膜底部に溶解性の高いアルミナ層が形成され、この後の処理により皮膜底部を選択的に溶解除去することが可能となるため、大周期の高規則性スルーホールメンブレンを簡便に得ることもできる。この時用いる硫酸水溶液の濃度は、10M以上であることが望ましく、濃硫酸を用いてもよい。
すなわち、特に好ましい本発明の陽極酸化スルーホールメンブレンの製造方法は、陽極酸化によってアルミニウム地金表面にポーラスアルミナを形成した(すなわち上述の陽極酸化ポーラスアルミナの製造)後、電解液を濃硫酸として、所定電圧条件下で陽極酸化を行い、皮膜底部に溶解性の高いアルミナ層を形成し、当該アルミナ層を優先的に溶解除去する除去工程を行うことにより実施することができる。
ここで、所定電圧条件は、上述の陽極酸化ポーラスアルミナの製造方法における電圧と同様の条件において種々選択することができる。また、温度条件や時間も同様に種々選択することができる。
また、上述の後の処理と上記の溶解除去とは同じ処理により行うことができ、例えば、クロム酸リン酸混合溶液(水溶液)中に10〜60分間浸漬することにより行うことが出きる。
<Manufacturing method of anodized porous alumina through-hole membrane>
In the anodized porous alumina through-hole membrane of the present invention, the residual metal is selectively dissolved and removed in an etchant such as an iodomethanol solution, and then an alumina layer called a barrier layer formed on the bottom of the porous alumina film is chemically formed. It can be obtained by removing it by a physical or physical method. Various acidic solutions such as an aqueous phosphoric acid solution can be used for the chemical dissolution of the barrier layer, and various dry etching methods such as Ar ion milling are effective for the physical removal method.
Further, after the anodic oxidation, the electrolytic solution is replaced with a high-concentration sulfuric acid aqueous solution, and when the anodic oxidation is continued, a highly soluble alumina layer is formed at the bottom of the film, and the bottom of the film is selected by the subsequent treatment. Since it is possible to dissolve and remove the membrane, it is possible to easily obtain a highly regular through-hole membrane having a large cycle. The concentration of the sulfuric acid aqueous solution used at this time is preferably 10 M or more, and concentrated sulfuric acid may be used.
That is, in a particularly preferable method for producing an anodized through-hole membrane of the present invention, after forming porous alumina on the surface of an aluminum base metal by anodization (that is, producing the above-mentioned anodized porous alumina), the electrolytic solution is used as concentrated sulfuric acid. It can be carried out by performing anodic oxidation under a predetermined voltage condition, forming a highly soluble alumina layer at the bottom of the film, and performing a removal step of preferentially dissolving and removing the alumina layer.
Here, various predetermined voltage conditions can be selected under the same conditions as the voltage in the above-mentioned method for producing porous alumina. In addition, various temperature conditions and times can be similarly selected.
Further, the above-mentioned subsequent treatment and the above-mentioned dissolution / removal can be carried out by the same treatment, for example, by immersing in a phosphoric acid chromate mixed solution (aqueous solution) for 10 to 60 minutes.

(再生)
また、硫酸水溶液中で形成されるアルミナ層を1ミクロン以下まで薄くすれば、細孔配列規則性を保持した高濃度硫酸化成層を形成することができる。そのため、リン酸水溶液やクロム酸リン酸水溶液を用いたエッチングによりメンブレンの剥離を行った後、地金表面にポーラスアルミナ裏面の構造に対応した規則的なくぼみ配列の保持が可能となるため、同一の電圧条件下で再度陽極酸化を行うことで、表面から細孔が規則配列したポーラスアルミナを繰り返し作製することが可能となる。
すなわち、本発明の陽極酸化ポーラスアルミナは、上述した本発明の陽極酸化ポーラスアルミナを選択的に溶解除去し、当該陽極酸化ポーラスアルミナの製造時と同一の電圧条件下で再度陽極酸化して、再生させることにより得られたものとしてもよい。
(Regeneration)
Further, if the alumina layer formed in the aqueous sulfuric acid solution is thinned to 1 micron or less, a high-concentration sulfuric acid stratification having a regular pore arrangement can be formed. Therefore, after the membrane is peeled off by etching with an aqueous solution of phosphoric acid or an aqueous solution of chromic acid, it is possible to maintain a regular dent arrangement corresponding to the structure of the back surface of porous alumina on the surface of the metal, which is the same. By performing anodization again under the above voltage conditions, it becomes possible to repeatedly produce porous alumina in which pores are regularly arranged from the surface.
That is, the anodicated porous alumina of the present invention selectively dissolves and removes the above-mentioned anodicated porous alumina of the present invention, and is regenerated by anodizing again under the same voltage conditions as when the anodicated porous alumina was produced. It may be obtained by making it.

以下、実施例及び比較例により本発明をさらに具体的に説明するが本発明はこれらに制限されるものではない。
〔実施例1〕 細孔周期750nmの高規則性ポーラスアルミナの作製
純度99.99%、Cu濃度20ppm以下のアルミニウム板に過塩素酸、エタノール混合溶液中で電解研磨を行い、鏡面化を行った。
得られた試料を、0.2Mクエン酸と0.004Mリン酸を含む水溶液中で、浴温50度、300Vにおいて6時間陽極酸化を行った。得られた試料の膜厚は80μm(もっとも厚い部分と最も薄い部分との差、厚い部分の膜厚の15%)であり、縦、横7個×7個以上の範囲で理想三角格子状に配列されている、細孔周期750nmの規則的なポーラスアルミナを得た。得られたポーラスアルミナについて電子顕微鏡により確認した。その結果を図2に示す。
また、上記の各細孔の細孔壁面に形成される横穴の個数についても電子顕微鏡により確認したところ一つの細孔に対して5個以下であることを確認した。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited thereto.
[Example 1] Preparation of highly regular porous alumina with a pore period of 750 nm An aluminum plate having a purity of 99.99% and a Cu concentration of 20 ppm or less was electropolished in a mixed solution of perchloric acid and ethanol to make a mirror surface.
The obtained sample was anodized in an aqueous solution containing 0.2 M citric acid and 0.004 M phosphoric acid at a bath temperature of 50 ° C. and 300 V for 6 hours. The film thickness of the obtained sample is 80 μm (the difference between the thickest part and the thinnest part, 15% of the film thickness of the thick part), and it has an ideal triangular lattice shape in the range of 7 × 7 or more in length and width. Arranged regular porous alumina with a pore period of 750 nm was obtained. The obtained porous alumina was confirmed by an electron microscope. The result is shown in FIG.
Further, when the number of horizontal holes formed on the pore wall surface of each of the above pores was also confirmed by an electron microscope, it was confirmed that the number was 5 or less for one pore.

〔実施例2〕 細孔周期800nmの高規則性ポーラスアルミナの作製
純度99.99%、Cu濃度20ppm以下のアルミニウム板に過塩素酸、エタノール混合溶液中で電解研磨を行い鏡面化を行った。
得られた試料を、0.2Mクエン酸と0.003Mリン酸を含む水溶液中で、浴温30度、320Vにおいて17.5時間陽極酸化を行った。得られた試料の膜厚は67μm(もっとも厚い部分と最も薄い部分との差、厚い部分の膜厚の15%)であり、縦、横7個×7個以上の範囲で理想三角格子状に配列されている、細孔周期800nmの規則的なポーラスアルミナの作製が可能であった。
また、上記の各細孔の細孔壁面に形成される横穴の個数についても電子顕微鏡により確認したところ一つの細孔に対して5個以下であることを確認した。
[Example 2] Preparation of highly regular porous alumina with a pore period of 800 nm An aluminum plate having a purity of 99.99% and a Cu concentration of 20 ppm or less was electropolished in a mixed solution of perchloric acid and ethanol to make a mirror surface.
The obtained sample was anodized in an aqueous solution containing 0.2 M citric acid and 0.003 M phosphoric acid at a bath temperature of 30 ° C. and 320 V for 17.5 hours. The film thickness of the obtained sample is 67 μm (the difference between the thickest part and the thinnest part, 15% of the film thickness of the thick part), and it has an ideal triangular lattice shape in the range of 7 × 7 or more in length and width. It was possible to produce ordered porous alumina with a pore period of 800 nm.
Further, when the number of horizontal holes formed on the pore wall surface of each of the above pores was also confirmed by an electron microscope, it was confirmed that the number was 5 or less for one pore.

〔実施例3〕 細孔周期850nmの高規則性ポーラスアルミナの作製
純度99.99%、Cu濃度20ppm以下のアルミニウム板に過塩素酸、エタノール混合溶液中で電解研磨を行い鏡面化を行った。
得られた試料を、0.2Mクエン酸と0.003Mリン酸を含む水溶液中で、浴温16度、340Vにおいて14時間陽極酸化を行った。得られた試料の膜厚は105μm(もっとも厚い部分と最も薄い部分との差、厚い部分の膜厚の15%)であり、縦、横7個×7個以上の範囲で理想三角格子状に配列されている、細孔周期850nmの規則的なポーラスアルミナの作製が可能であった。
また、上記の各細孔の細孔壁面に形成される横穴の個数についても電子顕微鏡により確認したところ一つの細孔に対して5個以下であることを確認した。
[Example 3] Preparation of highly regular porous alumina with a pore period of 850 nm An aluminum plate having a purity of 99.99% and a Cu concentration of 20 ppm or less was electropolished in a mixed solution of perchloric acid and ethanol to make a mirror surface.
The obtained sample was anodized in an aqueous solution containing 0.2 M citric acid and 0.003 M phosphoric acid at a bath temperature of 16 ° C. and 340 V for 14 hours. The film thickness of the obtained sample is 105 μm (the difference between the thickest part and the thinnest part, 15% of the film thickness of the thick part), and it has an ideal triangular lattice shape in the range of 7 × 7 or more in length and width. It was possible to produce ordered porous alumina with a pore period of 850 nm.
Further, when the number of horizontal holes formed on the pore wall surface of each of the above pores was also confirmed by an electron microscope, it was confirmed that the number was 5 or less for one pore.

〔実施例4〕 細孔周期900nmの高規則性ポーラスアルミナの作製
純度99.99%、Cu濃度20ppm以下のアルミニウム板に過塩素酸、エタノール混合溶液中で電解研磨を行い鏡面化を行った。
得られた試料を、0.2Mクエン酸と0.003Mリン酸を含む水溶液中で、浴温16度、360Vにおいて26時間陽極酸化を行った。得られた試料の膜厚は93μm(もっとも厚い部分と最も薄い部分との差、厚い部分の膜厚の15%)であり、縦、横7個×7個以上の範囲で理想三角格子状に配列されている、細孔周期900nmの規則的なポーラスアルミナの作製が可能であった。
また、上記の各細孔の細孔壁面に形成される横穴の個数についても電子顕微鏡により確認したところ一つの細孔に対して5個以下であることを確認した。
[Example 4] Preparation of highly regular porous alumina with a pore period of 900 nm An aluminum plate having a purity of 99.99% and a Cu concentration of 20 ppm or less was electropolished in a mixed solution of perchloric acid and ethanol to make a mirror surface.
The obtained sample was anodized in an aqueous solution containing 0.2 M citric acid and 0.003 M phosphoric acid at a bath temperature of 16 ° C. and 360 V for 26 hours. The film thickness of the obtained sample is 93 μm (the difference between the thickest part and the thinnest part, 15% of the film thickness of the thick part), and it has an ideal triangular lattice shape in the range of 7 × 7 or more in length and width. It was possible to produce ordered porous alumina with a pore period of 900 nm.
Further, when the number of horizontal holes formed on the pore wall surface of each of the above pores was also confirmed by an electron microscope, it was confirmed that the number was 5 or less for one pore.

〔実施例5〕 細孔周期950nmの高規則性ポーラスアルミナの作製
純度99.99%、Cu濃度20ppm以下のアルミニウム板に過塩素酸、エタノール混合溶液中で電解研磨を行い鏡面化を行った。
得られた試料を、0.2Mクエン酸と0.002Mリン酸を含む水溶液中で、浴温16度、380Vにおいて23時間陽極酸化を行った。得られた試料の膜厚は56μm(もっとも厚い部分と最も薄い部分との差、厚い部分の膜厚の15%)であり、縦、横7個×7個以上の範囲で理想三角格子状に配列されている、細孔周期950nmの規則的なポーラスアルミナの作製が可能であった。
また、上記の各細孔の細孔壁面に形成される横穴の個数についても電子顕微鏡により確認したところ一つの細孔に対して5個以下であることを確認した。
[Example 5] Preparation of highly regular porous alumina with a pore period of 950 nm An aluminum plate having a purity of 99.99% and a Cu concentration of 20 ppm or less was electropolished in a mixed solution of perchloric acid and ethanol to make a mirror surface.
The obtained sample was anodized in an aqueous solution containing 0.2 M citric acid and 0.002 M phosphoric acid at a bath temperature of 16 ° C. and 380 V for 23 hours. The film thickness of the obtained sample is 56 μm (the difference between the thickest part and the thinnest part, 15% of the film thickness of the thick part), and it has an ideal triangular lattice shape in the range of 7 × 7 or more in length and width. It was possible to produce ordered porous alumina with a pore period of 950 nm.
Further, when the number of horizontal holes formed on the pore wall surface of each of the above pores was also confirmed by an electron microscope, it was confirmed that the number was 5 or less for one pore.

〔実施例6〕 細孔周期1μmの高規則性ポーラスアルミナの作製
純度99.99%、Cu濃度20ppm以下のアルミニウム板に過塩素酸、エタノール混合溶液中で電解研磨を行い鏡面化を行った。
得られた試料を、0.2Mクエン酸と0.002Mリン酸を含む水溶液中で、浴温16度、380Vにおいて23時間陽極酸化を行った。
得られた試料の膜厚は56μm(もっとも厚い部分と最も薄い部分との差、厚い部分の膜厚の15%)であり、縦、横7個×7個以上の範囲で理想三角格子状に配列されている、細孔周期950nmの規則的なポーラスアルミナの作製が可能であった。
また、上記の各細孔の細孔壁面に形成される横穴の個数についても電子顕微鏡により確認したところ一つの細孔に対して5個以下であることを確認した。
[Example 6] Preparation of highly regular porous alumina with a pore period of 1 μm An aluminum plate having a purity of 99.99% and a Cu concentration of 20 ppm or less was electropolished in a mixed solution of perchloric acid and ethanol to make a mirror surface.
The obtained sample was anodized in an aqueous solution containing 0.2 M citric acid and 0.002 M phosphoric acid at a bath temperature of 16 ° C. and 380 V for 23 hours.
The film thickness of the obtained sample is 56 μm (the difference between the thickest part and the thinnest part, 15% of the film thickness of the thick part), and it has an ideal triangular lattice shape in the range of 7 × 7 or more in length and width. It was possible to produce ordered porous alumina with a pore period of 950 nm.
Further, when the number of horizontal holes formed on the pore wall surface of each of the above pores was also confirmed by an electron microscope, it was confirmed that the number was 5 or less for one pore.

〔実施例7〕 細孔周期750nmの高規則性ポーラスアルミナスルーホールメンブレンの作製
純度99.99%、Cu濃度20ppm以下のアルミニウム板に過塩素酸、エタノール混合溶液中で電解研磨を行い鏡面化を行った。
得られた試料を、0.2Mクエン酸と0.004Mリン酸を含む水溶液中で、浴温50度、300Vにおいて6時間陽極酸化を行った。
その後、電解液を濃硫酸に替え、引き続き300Vにおいて1時間陽極酸化を行った。
得られた試料をクロム酸リン酸混合溶液中に20分間浸漬することで、皮膜底部に形成した高濃度硫酸化成層を選択的に溶解除去し、縦、横7個×7個以上の範囲で理想三角格子状に配列されている、細孔が自己組織化的に規則配列した750nm周期ポーラスアルミナスルーホールメンブレンの剥離を行った。膜厚は100μmであった(もっとも厚い部分と最も薄い部分との差、厚い部分の膜厚の15%)。
また、上記の各細孔の細孔壁面に形成される横穴の個数についても電子顕微鏡により確認したところ一つの細孔に対して5個以下であることを確認した。
[Example 7] Preparation of highly regular porous alumina through-hole membrane with a pore period of 750 nm An aluminum plate having a purity of 99.99% and a Cu concentration of 20 ppm or less was electropolished in a mixed solution of perchloric acid and ethanol to make a mirror surface. ..
The obtained sample was anodized in an aqueous solution containing 0.2 M citric acid and 0.004 M phosphoric acid at a bath temperature of 50 ° C. and 300 V for 6 hours.
Then, the electrolytic solution was replaced with concentrated sulfuric acid, and anodic oxidation was continuously carried out at 300 V for 1 hour.
By immersing the obtained sample in a mixed solution of phosphoric acid chromate for 20 minutes, the high-concentration sulfated stratification formed on the bottom of the film is selectively dissolved and removed, and the range is 7 × 7 or more in length and width. The 750 nm periodic porous alumina through-hole membrane in which the pores were self-assembled and regularly arranged in an ideal triangular lattice pattern was peeled off. The film thickness was 100 μm (difference between the thickest part and the thinnest part, 15% of the film thickness of the thick part).
Further, when the number of horizontal holes formed on the pore wall surface of each of the above pores was also confirmed by an electron microscope, it was confirmed that the number was 5 or less for one pore.

〔実施例8〕 エタノールを添加した電解液を用いた陽極酸化による細孔周期1.1μmの高規則性ポーラスアルミナの作製
純度99.99%、Cu濃度20ppm以下のアルミニウム板に過塩素酸、エタノール混合溶液中で電解研磨を、行い鏡面化を行った。
得られた試料を、0.2Mクエン酸と0.0025Mリン酸を含む水エタノール混合溶液(水とエタノールの体積比は9:1)中で、浴温0度、440Vにおいて192時間陽極酸化を行った。
その後、電解液を濃硫酸に替え、引き続き300Vにおいて1時間陽極酸化を行った。得られた試料の膜厚は100μm(もっとも厚い部分と最も薄い部分との差、厚い部分の膜厚の15%)であり、縦、横7個×7個以上の範囲で理想三角格子状に配列されている、細孔周期1.1μmの規則的なポーラスアルミナの作製が可能であった。
また、上記の各細孔の細孔壁面に形成される横穴の個数についても電子顕微鏡により確認したところ一つの細孔に対して5個以下であることを確認した。
[Example 8] Preparation of highly regular porous alumina with a pore period of 1.1 μm by anodic oxidation using an electrolytic solution containing ethanol. Perchloric acid and ethanol mixed solution on an aluminum plate with a purity of 99.99% and a Cu concentration of 20 ppm or less. Electropolishing was performed inside to make a mirror surface.
The obtained sample was anodized in a water-ethanol mixed solution containing 0.2 M citric acid and 0.0025 M phosphoric acid (volume ratio of water to ethanol was 9: 1) at a bath temperature of 0 ° C. and 440 V for 192 hours. ..
Then, the electrolytic solution was replaced with concentrated sulfuric acid, and anodic oxidation was continuously carried out at 300 V for 1 hour. The film thickness of the obtained sample is 100 μm (the difference between the thickest part and the thinnest part, 15% of the film thickness of the thick part), and it has an ideal triangular lattice shape in the range of 7 × 7 or more in length and width. It was possible to prepare ordered porous alumina having a pore period of 1.1 μm.
Further, when the number of horizontal holes formed on the pore wall surface of each of the above pores was also confirmed by an electron microscope, it was confirmed that the number was 5 or less for one pore.

〔実施例9〕 リンゴ酸を用いた陽極酸化による細孔周期750nmの高規則性ポーラスアルミナの作製
純度99.99%、Cu濃度20ppm以下のアルミニウム板に過塩素酸、エタノール混合溶液中で電解研磨を行い鏡面化を行った。
得られた試料を、0.3Mリンゴ酸と0.004Mリン酸を含む水溶液中で、浴温16度、350Vにおいて30時間陽極酸化を行った。得られた試料の地金を溶解除去した後、試料裏面から配列の確認を行ったところ、縦、横7個×7個以上の範囲で理想三角格子状に配列されている、細孔周期750nmで規則的に配列している様子が確認できた。また、膜厚は50μmであった(もっとも厚い部分と最も薄い部分との差、厚い部分の膜厚の15%)。
また、上記の各細孔の細孔壁面に形成される横穴の個数についても電子顕微鏡により確認したところ一つの細孔に対して5個以下であることを確認した。


[Example 9] Preparation of highly regular porous alumina with a pore period of 750 nm by anodization using malic acid Electropolishing was performed on an aluminum plate having a purity of 99.99% and a Cu concentration of 20 ppm or less in a mixed solution of perchloric acid and ethanol. Mirrored.
The obtained sample was anodized in an aqueous solution containing 0.3 M malic acid and 0.004 M phosphoric acid at a bath temperature of 16 ° C. and 350 V for 30 hours. After dissolving and removing the bare metal of the obtained sample, the arrangement was confirmed from the back surface of the sample. As a result, the pore period was 750 nm, which was arranged in an ideal triangular lattice in the range of 7 × 7 or more in the vertical and horizontal directions. I was able to confirm that they were arranged regularly. The film thickness was 50 μm (difference between the thickest part and the thinnest part, 15% of the film thickness of the thick part).
Further, when the number of horizontal holes formed on the pore wall surface of each of the above pores was also confirmed by an electron microscope, it was confirmed that the number was 5 or less for one pore.


Claims (4)

細孔の周期が720nm以上であり、規則配列した細孔が縦、横4個×4個以上の範囲で理想三角格子状に配列されている陽極酸化ポーラスアルミナの製造方法であって、
アルミニウム材を陽極酸化する陽極酸化工程を具備し、該陽極酸化工程において、陽極酸化に用いる酸性電解液が、基本となる酸と、電解液全体中1重量%以下のリン酸、またはリン酸塩とを含むことを特徴とする陽極酸化ポーラスアルミナの製造方法。
A method for producing anodized porous alumina in which the period of pores is 720 nm or more and the regularly arranged pores are arranged in an ideal triangular lattice in the range of 4 × 4 or more in length and width.
It is provided with an anodic oxidation step of anodicating an aluminum material, and in the anodic oxidation step, the acidic electrolytic solution used for anodic oxidation is a basic acid and 1% by weight or less of phosphoric acid or phosphate in the entire electrolytic solution. preparative method for producing a positive electrode oxide porous alumina you comprising a.
上記の基本となる酸としてクエン酸、リンゴ酸および酒石酸のうち少なくともいずれか一つを含むことを特徴とする請求項記載の陽極酸化ポーラスアルミナの製造方法。 Citric acid as the underlying acid of the method of anodic porous alumina according to claim 1, characterized in that it comprises at least one of malic acid and tartaric acid. 上記酸性電解液が、水と混和可能な有機溶媒を含む溶液を含有することを特徴とする請求項1〜2のいずれかに記載の陽極酸化ポーラスアルミナの製造方法。 The method for producing anodized porous alumina according to any one of claims 1 to 2 , wherein the acidic electrolytic solution contains a solution containing an organic solvent miscible with water. 上記有機溶媒が、エタノール、メタノール、プロパノール、イソプロピルアルコール、エチレングリコール、テトラヒドロフラン、アセトン、ジメチルホルムアミド、トリエチルアミンおよびジメチルスルホキシドからなる群より選択される少なくとも一つであることを特徴とする請求項記載の陽極酸化ポーラスアルミナの製造方法。 The third aspect of claim 3 , wherein the organic solvent is at least one selected from the group consisting of ethanol, methanol, propanol, isopropyl alcohol, ethylene glycol, tetrahydrofuran, acetone, dimethylformamide, triethylamine and dimethyl sulfoxide. A method for producing anodized porous alumina.
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