[發明專利]高度有序多孔陽極氧化膜的制備方法

有效

• 申請號: 201410220482.1
• 申請日: 2014-05-22
• 公開（公告）號: CN103966642A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 馬迪;李樹白;徐龍貴;袁樹龍
• 申請（專利權）人: 江蘇理工學院
• 主分類號: C25D11/08
• 分類號: C25D11/08;C25D11/16
• 代理公司: 常州市江海陽光知識產權代理有限公司 32214
• 代理人: 孫曉暉

技術領域

本發明屬于金屬表面處理技術領域，具體涉及一種高度有序多孔陽極氧化膜的制備方法。

背景技術

多孔陽極氧化鋁膜（AAO）是通過電化學氧化的方法在純鋁表面形成具有高度規整孔結構的氧化鋁薄膜。其膜結構為六角形緊密堆積的柱形胞膜，每個胞膜的中心都有一個納米級微孔。

多孔陽極氧化鋁膜是熱和電的良好絕緣體，具有硬度高、耐磨性好等特點；有很好的耐蝕性，其抗蝕能力決定于膜層厚度、組成、孔隙率以及基體材料的合金成分；與基體金屬的結合力也很強，即使膜層隨基體彎曲至斷裂，膜層仍可與基體金屬保持著良好的結合。

隨著人們對多孔陽極氧化鋁膜獨特微觀結構和特殊性能的認識，多孔陽極氧化鋁膜逐漸被廣泛應用于催化、磁性記錄材料、光學及光電元件、抗菌膜、分離膜材料、傳感器等諸多功能性領域，成為各國學者研究的熱點。

目前，多孔陽極氧化鋁膜的制備主要采用的是兩步陽極氧化法（如中國專利文獻CN1609283A、CN101007645A、CN101139730A等），即先對鋁材進行預處理，然后在酸性電解液中進行首次氧化，氧化時間通常為1h～5h，接著通過化學腐蝕除去首次氧化產生的氧化膜，最后再在酸性電解液中進行二次氧化，氧化時間通常為2h～12h，得到多孔陽極氧化鋁膜。其中預處理主要包括清洗和電化學拋光，電化學拋光的主要作用在于獲得較平整的表面，從而有利于陽極氧化后得到尺寸和分布更為均勻的多孔陣列膜。電化學拋光采用的溶液均是由無水乙醇和高氯酸按照一定的體積比組成。該方法的缺點在于：（1）陽極氧化時間較長，從而導致生產周期；（2）首次氧化產生的氧化膜有序度較差，從而影響最終得到的多孔陽極氧化鋁膜的有序度。

中國專利文獻CN103225096A公開了一種多孔陽極氧化鋁膜的制備方法，包括預處理、電化學拋光、去除電化學拋光形成的納米級多孔膜層、陽極氧化以及清洗和烘干。其中陽極氧化采用的電解液為0.2mol/L～0.6mol/L磷酸水溶液。該文獻的不足在于：（1）雖然也只進行一次陽極氧化，但是在氧化之前需要進行電化學拋光以及處理液除膜，因此工藝流程仍然較長，不適合工業化大生產。（2）采用含鉻溶液進行除膜，對環境和人體有較大危害。（3）在磷酸水溶液中進行陽極氧化效果不佳，最終得到的多孔陽極氧化鋁膜孔徑分布較寬，有序度較差。

發明內容

本發明的目的在于解決上述問題，提供一種陽極氧化效果較好且工藝流程較短、適合工業化大生產的高度有序多孔陽極氧化膜的制備方法。

實現本發明目的的技術方案是：一種高度有序多孔陽極氧化膜的制備方法，包括預處理和陽極氧化；所述的陽極氧化是將預處理后的純鋁放入電解液中，在-20～20℃的溫度下、80～120V的電壓下陽極氧化1～4h；所述的電解液為含有磷酸與鈷鹽的水溶液，每升電解液中含有0.1～0.6mol的磷酸以及0.1～0.8g的鈷鹽。

所述的鈷鹽為Co(NO₃)₂·6H₂O、CoCO₃、(NH₄)₂Co(SO₄)₂·6H₂O、CoSO₄·7H₂O以及CoC₂O₄中的一種。

所述的預處理是先將純鋁用無水乙醇浸泡1～5min，然后置于30～80℃的氫氧化鈉溶液中除去表面的天然氧化層，接著取出后立即置于硝酸溶液中進行酸堿中和反應5～30s。

所述的氫氧化鈉溶液的濃度為1～3mol/L。

所述硝酸溶液的濃度為1～3mol/L。

本發明具有積極的效果：（1）本發明的方法在磷酸水溶液中加入少量鈷鹽組成電解液，采用該電解液只需進行一次陽極氧化且無需電化學拋光以及拋光后的處理，這樣大大縮短了工藝流程，提高了生產效率，十分適合工業化大生產。（2）本發明的方法得到的多孔陽極氧化膜的孔徑分布均勻，具有高度的有序性，陽極氧化效果明顯優于現有技術。（3）本發明的方法還可以根據具體需要制備相應孔徑的陽極氧化膜，具有孔徑大小可調的優點。

附圖說明

圖1為實施例1制得的高度有序多孔陽極氧化膜表面的掃描電鏡圖。

圖2為實施例1制得的高度有序多孔陽極氧化膜的孔徑分布圖。

具體實施方式

（實施例1）

本實施例的高度有序多孔陽極氧化膜的制備方法如下：