[發明專利]用于蝕刻鋁質小型體表面的方法、具有經蝕刻表面的鋁質小型體以及包含此類小型體的材料復合物

有效

• 申請號: 201780010185.6
• 申請日: 2017-01-09
• 公開（公告）號: CN108604472B
• 公開（公告）日: 2020-01-17
• 發明（設計）人: M·拜特金-格恩格羅斯;M-D·格恩格羅斯;J·卡斯滕森;R·阿德隆
• 申請（專利權）人: 克里斯蒂安-阿爾伯特基爾大學
• 主分類號: H01B1/02
• 分類號: H01B1/02;H01B1/22
• 代理公司: 11038 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 劉學媛

本發明涉及一種用于由鋁或鋁合金形成的小型體的蝕刻方法，所述方法具有以下步驟：a.在槽狀容器中提供具有每升水1.1至4.2mol HCl的濃度的鹽酸溶液；b.通過化學溶解在每升0.5g至17.5g的區間內的量的鋁來接種所述鹽酸溶液，以產生蝕刻溶液；c.在接種之后立即將所述小型體加入所述蝕刻溶液中；d.在翻滾所述蝕刻溶液和所述小型體的情況下蝕刻所述小型體0.5至10分鐘，使得所述小型體被所述蝕刻溶液的運動所夾帶；e.通過用水稀釋所述蝕刻溶液而在幾秒鐘之內停止蝕刻；f.從所述蝕刻溶液中取出經蝕刻的小型體；g.在取出之后立即用水多次沖洗所述小型體，以及h.用有機干燥劑沖洗所述小型體。本發明還涉及一種由鋁或鋁合金形成的經蝕刻的小型體以及具有經蝕刻的小型體的復合材料。

本發明涉及一種用于由鋁和鋁合金形成的小型體的濕式化學蝕刻方法。本發明此外還涉及由鋁或鋁合金形成的可通過所述蝕刻方法制造的小型體以及包含所述小型體的材料復合物。

在本說明書的意義上，材料復合物是指由至少一種初始可流動并隨后固化的材料相構成的固體材料，所述材料相在可流動狀態中與所述鋁質小型體接觸、大多數情況混合。初始可流動的材料相的固化可以例如通過熱固定或者通過聚合或者通過化學反應(即所述初始可流動的材料相的至少一種成分的化學氧化或還原，任選地在排出溶劑的情況下)或者通過此類過程的組合來進行。初始可流動的材料相例如可以是聚合物熔體、單體或聚合物溶液、溶膠-凝膠溶液或者顆粒懸浮物，所述顆粒在從懸浮物中沉淀(如通過干燥)之后能夠熱熔融成復合物。

本說明書中小型體理解為任意形狀的具有小于1立方厘米、典型地小于100立方毫米、優選在0.1至1立方毫米范圍內的物體，附加條件是所述物體的最小的結構寬度大于50微米、典型地大于200微米并且優選在0.5至5毫米的范圍內。小型體還應為沿著所有空間方向均具有預定的最小材料厚度的材料體。例如在長方體的情況下，最短的邊長是最小的結構寬度，而對于線狀物體無論何種形狀，最小的結構寬度是常規的線直徑。對于由兩個半徑r、R(其中明顯地r<R)描述的呈翻滾環面形狀的小型體，環圈的直徑2*r是最小的結構寬度。

小型體通常是單獨地用肉眼可見的。小型體明確地不是指納米顆粒并且一般也不再指微顆粒。在沒有預定確切形狀的情況下，在文獻中小型體的常見替代名稱有小片(“flakes”)、鱗片(“scales”)、針(“nodules”)或者還有用于小型體集團的顆粒。作為小型體的一般同義詞，有時還使用術語碎片。

在本說明書，術語鋁質小型體簡化為由(近似)純的單質金屬以及由工藝上常見的主要為鋁與錳、鎂、銅、硅、鎳、鋅和鈹的合金形成的小型體的集合概念。一般鋁質小型體由實心金屬形成，但是在此也可以為封閉的中空物體。

從現有技術(例如從文件US 2,944,917)已知，通過將金屬用濃鹽酸在室溫下處理幾分鐘，能夠明顯改進聚合物(尤其具有低表面能的那些，如硅酮或聚四氟乙烯(PTFE))在鋁和鋁合金表面上的附著。由此在金屬中形成了具有凹陷和傾角的多孔結構。如果呈可流動形式的聚合物與如此蝕刻的表面進行接觸并且固化，例如在US 2,944,917中在蒸發水之后被熱熔融的PTFE顆粒水性懸浮物，則所述聚合物即使在施加較大力的情況下也無法再從金屬剝脫。

初始可流動的固化用材料相在經蝕刻的鋁上的這種出色粘附性的原因是在具有沿著整個蝕刻區域的錨固結構的伸展層中的機械性形狀配合(“機械互鎖”)。

例如從Jin Yang等人的論文“Superoleophobic textured aluminum surfaces”，New J.Chem.,2011,35,2422-2426中，在圖6a和b在用鹽酸蝕刻侵蝕之后的純鋁表面的圖像可以看出。文件US 2013/0264196 A1的圖1展示了具有錨固結構的經蝕刻的鋁表面的其他示例圖像，但是所述錨固結構并非關注機械錨固，而是關注在電解質電容器中鋁陽極的表面積增大。