具有穿透納米孔的三氧化二鋁陶瓷箔材料的製備方法
2023-06-14 23:15:41 1
專利名稱：具有穿透納米孔的三氧化二鋁陶瓷箔材料的製備方法
技術領域：
本發明涉及三氧化二鋁陶瓷箔材料領域，具體是指一種將鋁箔通過電化學陽極氧化轉化成具有穿透納米孔的三氧化二鋁陶瓷箔材料的製備方法。
背景技術：
鋁板及鋁塊在進行電化學陽極氧化時，表面會生成一層三氧化二鋁膜，這層三氧化二鋁膜是多孔的，直徑小於100nm，厚度可以達到30μm，孔的軸向垂直於材料表面，而且分布非常均勻(《悄悄進行的破壞——金屬腐蝕》，曹楚南編著，清華大學出版社，曁南大學出版社，2000年6月第一版，P77～80)。申請號為01107430.2的中國發明專利公開了一利鋁製鍋快速陽極硬質氧化方法，其特徵是將鋁製鍋在常溫鹼液中去汙後在40℃～50℃的溫度條件下加表面活化劑活化，再進行硬質陽極氧化處理，最後用化學封孔劑和純水對表面封孔，製備獲得氧化膜保護層；申請號為90101981.X的中國發明專利公開了一種鍍鋁薄膜化學氧化法，工藝過程為首先在基底材料製備鍍鋁膜層，然後在鍍鋁膜層表面用磷酸、鉻酸鹽氧化法製取氧化膜保護層。通過上述材料表面處理技術製備獲得的三氧化二鋁陶瓷膜材料總是附著在襯底(或零件)的表面，實際上是表面膜，總是與襯底結合在一起的，襯底材料的厚度遠大於薄膜材料的厚度，這種情況下無法單獨對三氧化二鋁陶瓷膜材料進行使用。但在很多情況下，單純的薄膜與附著在襯底表面上的性能不同，在工業生產中有廣泛的應用，而現有技術仍無法製備獲得單純的不是附著在襯底材料上的三氧化二鋁陶瓷箔材料。
發明內容
本發明的目的在於克服現有技術的缺點，提供一種具有穿透納米孔的三氧化二鋁陶瓷箔材料的製備方法。
本發明的目的通過下述技術方案實現一種具有穿透納米孔的三氧化二鋁陶瓷箔材料的製備方法包括下述步驟及工藝條件首先將鋁箔與導電材料的表面相貼合，鋁箔與導電材料的表面相接觸後，維持鋁箔與導電材料之間導電；再將貼合有鋁箔的導電材料作為陽極置於電化學陽極氧化溶液中進行氧化反應，從而將鋁箔轉變成三氧化二鋁，並在厚度方向形成穿透的微孔，將三氧化二鋁陶瓷箔從導電材料表面上分離之後，則獲得具有均勻穿透微孔的單純的三氧化二鋁陶瓷箔材料。
為更好地實現本發明，將鋁箔與導電材料的表面相貼合的方法為用導電膠將所述鋁箔貼合在金屬平板上；還可以將所述鋁箔卷繞包覆在筒形件上，使鋁箔與筒形件的外表面相貼合。
為更好地實現本發明，可以當鋁箔卷繞包覆在不導電的筒形件上時，使包覆形成的外層的鋁箔和內層的鋁箔互相接觸。
為更好地實現本發明，可以將所述陽極置於電化學陽極氧化溶液中，電化學陽極氧化溶液只與鋁箔的一面接觸，電化學陽極氧化反應只從鋁箔的外表面進行。
為更好地實現本發明，在鋁箔上用膠帶貼成環形，在電化學陽極氧化過程中，被膠帶貼成環形的部分不參與化學反應，仍然為鋁箔，鋁箔的中間面積部分被轉化成三氧化二鋁，從而形成中間面積部分為三氧化二鋁而周邊為鋁的箔材料。
本發明的作用原理是鋁板及鋁塊在進行電化學陽極氧化時，表面會生成一層三氧化二鋁膜，這層三氧化二鋁膜是多孔的，直徑小於100nm，厚度可以達到30μm，孔的軸向垂直於材料表面，而且分布非常均勻。由於鋁板或鋁塊較厚，其表面的三氧化二鋁膜較薄，形成的微孔沒有穿透整片材料。無法將鋁板或鋁塊上的三氧化二鋁膜完整地從鋁板或鋁塊上分離開，所以無法利用具有微孔的三氧化二鋁進行過濾。當採用鋁箔貼合在導電材料的表面進行電化學陽極氧化時，可以保證鋁箔的導電性，由於鋁箔較薄，鋁箔可以完全轉化成三氧化二鋁，形成的微孔可以穿透整個箔材料，因而可應用於氣體或液體的精細過濾。
本發明與現有技術相比具有如下的優點及效果1、本發明製備的三氧化二鋁陶瓷箔材料具有微米級厚度、納米級通孔，而且微孔均勻；2、採用本發明可以保證鋁箔在電化學陽極氧化過程中的導電性；3、本發明獲得的三氧化二鋁陶瓷箔可應用於氣體或液體的精細過濾，具有較好的市場前景，在工業生產中使用可帶來巨大的經濟效益；4、本發明工藝簡單，製備效率高，經濟成本低，適合於工業化生產。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限於此。
實施例1用厚度為30μm的純鋁箔均勻卷繞包覆在PVC筒形件上，輕拉鋁箔使鋁箔與筒形件的外表面相貼合，並使外層的鋁箔與內層的鋁箔相接觸。再將鋁箔邊緣處用膠帶密封，在電化學陽極氧化過程中不使溶液進入鋁箔貼合在PVC筒形件上的內表面。將卷繞包覆在PVC筒形件上鋁箔作為陽極置於電化學陽極氧化溶液中，使電化學陽極氧化溶液只與鋁箔的一面接觸，因而電化學陽極氧化反應從鋁箔的一個表面進行。電化學陽極氧化溶液的濃度為1mol/L的硫酸電解溶液中，硫酸電解溶液的溫度為3℃，陽極電流密度為4A/dm2，電解槽的電壓為100V；在此過程中，鋁箔發生氧化反應轉化成三氧化二鋁，將沒有形成通孔的阻擋層轉移到底層的鋁箔上，從而在表層的鋁箔的厚度方向形成通孔隙，將表層的三氧化二鋁陶瓷箔從底層的鋁箔上分離之後，則獲得具有均勻穿透微孔的單純的三氧化二鋁陶瓷箔材料。本發明經陽極氧化將純鋁箔轉變成具有微小通孔隙的三氧化二鋁陶瓷箔材料，可用於氣體和液體的精細過濾。
實施例2本實施例除下述過程外與實施例1相同用導電膠將厚度為10μm的純鋁箔均勻貼合在鋁板上，再將鋁箔邊緣處用膠帶密封，以便在電化學陽極氧化過程中不使溶液進入鋁箔與鋁板貼合表面之間。電化學陽極氧化過程完成之後，將三氧化二鋁陶瓷箔從鋁板表面上分離，並去膠之後，則獲得具有均勻穿透微孔的單純的三氧化二鋁陶瓷箔材料。
實施例3本實施例除下述過程外與實施例1相同將厚度為10μm的純鋁箔均勻貼合在鋁板上，再將鋁箔邊緣處用膠帶密封，並在鋁箔上用膠帶貼成一個環形，在電化學陽極氧化過程中，環形中間面積的鋁箔被氧化成三氧化二鋁陶瓷箔材料，被膠帶貼成環形的部分不參與化學反應，仍然為鋁箔，從而形成中間面積部分為三氧化二鋁而周邊為鋁的箔材料。周邊的鋁韌性較好，可以用作箔材料安裝時的夾持部分，在使用過程中就不會輕易破壞較脆的三氧化二鋁。
權利要求
1.具有穿透納米孔的三氧化二鋁陶瓷箔材料的製備方法，其特徵在於包括下述步驟和工藝條件首先將鋁箔與導電材料的表面相貼合，鋁箔與導電材料的表面相接觸後，維持鋁箔與導電材料之間導電；再將貼合有鋁箔的導電材料作為陽極置於電化學陽極氧化溶液中進行氧化反應，從而將鋁箔轉變成三氧化二鋁，並在厚度方向形成穿透的微孔，將三氧化二鋁陶瓷箔從導電材料表面上分離之後，則獲得具有均勻穿透微孔的單純的三氧化二鋁陶瓷箔材料。
2.根據權利要求1所述的具有穿透納米孔的三氧化二鋁陶瓷箔材料的製備方法，其特徵在於將鋁箔與導電材料的表面相貼合的方法為用導電膠將鋁箔貼合在金屬平板上。
3.根據權利要求1所述的具有穿透納米孔的三氧化二鋁陶瓷箔材料的製備方法，其特徵在於將鋁箔與導電材料的表面相貼合的方法為將鋁箔卷繞包覆在筒形件上。
4.根據權利要求1或3所述的將鋁箔與導電材料的表面相貼合的方法，其特徵在於當鋁箔卷繞包覆在不導電的筒形件上時，包覆形成的外層的鋁箔和內層的鋁箔互相接觸。
5.根據權利要求1所述具有穿透納米孔的三氧化二鋁陶瓷箔材料的製備方法，其特徵在於將所述陽極置於電化學陽極氧化溶液中，電化學陽極氧化溶液只與鋁箔的一面接觸，電化學陽極氧化反應只從鋁箔的外表面進行。
6.根據權利要求1所述具有穿透納米孔的三氧化二鋁陶瓷箔材料的製備方法，其特徵在於在鋁箔上用膠帶貼成環形，在電化學陽極氧化過程中，被膠帶貼成環形的部分不參與化學反應，仍然為鋁箔，鋁箔的中間面積部分被轉化成三氧化二鋁，從而形成中間面積部分為三氧化二鋁而周邊為鋁的箔材料。
全文摘要
本發明提供一種具有穿透納米孔的三氧化二鋁陶瓷箔材料的製備方法，包括首先將鋁箔貼合在一種導電材料的表面，使材料的表面相接觸，維持材料之間導電；再將貼合有鋁箔的導電材料作為陽極置於電化學陽極氧化溶液中使鋁箔進行氧化反應，從而將鋁箔轉變成三氧化二鋁，並在厚度方向形成穿透的微孔，將三氧化二鋁陶瓷箔從導電材料表面上分離之後，則獲得具有均勻穿透微孔的單純的三氧化二鋁陶瓷箔材料。本三氧化二鋁陶瓷箔材料可以直接應用於氣體和液體的精細過濾。本發明可以有效、快速、方便、完整地製得獨立存在納米級孔徑的三氧化二鋁陶瓷箔材料，工藝簡單，操作方便，經濟成本低，生產效率高，適合於工業上批量生產應用，市場前景非常廣闊。
文檔編號C04B35/10GK1654419SQ20051003266
公開日2005年8月17日 申請日期2005年1月4日 優先權日2005年1月4日
發明者周照耀, 夏偉, 邵明, 王郡文 申請人:華南理工大學