[发明专利]一种纳米氧化铝涂层的制备方法

说明书

本发明公开的纳米氧化铝涂层的制备方法，首先将硝酸铝和尿素溶于去离子水中制得混合溶液，向混合溶液中加入清洗后的基底材料，在水浴条件进行水浴条件下磁力搅拌，2h～3h后将基底材料过滤出并进行第一次干燥，得到表面附着有Al(OH)₃热脱水膜的基底材料；将表面附着有Al(OH)₃热脱水膜的基底材料放入反应釜中，并向反应釜中添加去离子水，进行水热反应后得到中间产物；最后将中间产物冷却至室温后进行第二次干燥，最终在基底材料上形成一层纳米氧化铝涂层，解决了现有氧化铝涂层制备过程中存在的反应温度过高而影响涂层质量的问题，且运用了磁力搅拌方式，操作简单。

技术领域

本发明属于固体薄膜制备工艺技术领域，涉及一种纳米氧化铝涂层的制备方法。

背景技术

纳米三氧化二铝薄膜(Al₂O₃)具有生物相容性、机械强度高、耐磨、耐腐蚀、高介电常数、耐热及高透光率的特点，在近几年中被广泛应用于食品包装、电子器件、生物医学植入物及机械涂料等诸多行业。特别的，涂布Al₂O₃薄膜在钢基体上构建超疏水性涂层，显著提高金属材料抗腐蚀性能。所以具有疏水性的Al₂O₃涂层在实现包装高性能设备方面也起着至关重要的作用。相反，超亲水表面(接触角小于5°)也有实际的应用，因为增加了表面与水滴之间的接触面积有良好的除雾效果。

目前，制备氧化铝涂层的方法较多，如：电子束蒸发、化学气相沉积、原子气相沉积、磁控溅射、阳极氧化以及溶胶-凝胶法等。然而，一些传统制备氧化铝涂层的方法需要高的热能，如：磁控溅射，在溅射沉积后，对氧化铝薄膜在400℃～800℃温度高温处理，由于氧化铝低渗透性和不同的孔径，水蒸发的程度不同，在膜的退火处理时导致在膜中有明显应力差，并且由于高温退火处理时涂层和基底的热膨胀系数不同，氧化铝涂层在衬底上会出现微裂纹，影响涂层的质量。

发明内容

本发明的目的是提供一种纳米氧化铝涂层的制备方法，解决了现有氧化铝涂层制备过程中存在的反应温度过高，操作复杂而影响涂层质量的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种纳米氧化铝涂层的制备方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、将硝酸铝和尿素溶于去离子水中制得混合溶液，向混合溶液中加入清洗后的基底材料，在水浴条件下进行磁力搅拌，2h～3h后将基底材料取出并进行第一次干燥，得到表面附着有Al(OH)₃热脱水膜的基底材料；

步骤2、将表面附着有Al(OH)₃热脱水膜的基底材料放入反应釜中，并向反应釜中添加去离子水，进行水热反应后得到中间产物；

步骤3、将中间产物冷却至室温后进行第二次干燥，最终在基底材料上形成一层纳米氧化铝涂层。

本发明的特点还在于：

步骤1中，混合溶液中，硝酸铝和尿素的质量比为3.54～3.56：1，所述去离子水和尿素的质量比为45.40～49.94：1。

步骤1中，所述基底材料的清洗过程如下：

将基底材料放入Piranha溶液中，再用油浴锅于100℃～110℃下加热11h～13h，最后取出基底材料，并用乙醇浸泡备用。

Piranha溶液是由浓硫酸和双氧水按体积比为7：3混合制得的。

步骤1中，水浴温度为80℃～85℃，磁力搅拌所用的仪器是恒温磁力搅拌器，搅拌速度为390rpm-400rpm。

步骤1中，第一次干燥的温度为100℃～105℃，时间为60min～70min。

步骤2中，反应釜为PPL水热反应釜。