[发明专利]多孔性阳极氧化铝薄膜

说明书

本发明涉及一种多孔性阳极氧化铝薄膜，更具体地说是涉及一类非对称的薄膜，即是一种具有二个主要表面的薄膜，其中较大孔洞层系由第一表面延伸，并且与由第二表面延伸的较小孔洞层系相连通。

EPA    178831中描述了该类薄膜及其制法。总括来说，其制法包括将铝金属基质在一种电解液中进行阳极氧化，所述电解液可以是略能溶解氧化铝的酸例如磷酸、草酸或硫酸。结果生成多孔的阳极氧化铝薄膜，其厚度随时间增长而增加。孔洞由薄膜外表面延伸至较薄的金属/氧化物界面的隔离层。进行阳极氧化过程中，金属转化成氧化物过程即发生于该金属/氧化物界面。隔离层的厚度以及薄膜之覆盖多孔区之孔洞直径和间隔，一般皆与阳极氧化电压成正比。

阳极氧化薄膜生成后即紧密地附着在薄膜基质上。在EPA    178831中，描述了一种将两者分离的方法，其中延续用缓慢降低的电压进行阳极氧化。其所产生的效果是，在其中生成较小而致密的孔洞层系，而使隔离层变薄。最后使留下的隔离层溶解，而使所需的不对称多孔性阳极氧化铝薄膜从基质上剥离。

通过控制阳极氧化过程的可变条件如电压、电流密度、时间、温度、电解液组成等，可对不对称性薄膜的性能进行各种调控。

这种不对称薄膜用作过滤介质时，它具有各种独特的性能，即可控而均匀的最小微孔孔径以及高流通量。对给定的最小孔径来说，流通量一般与微孔区深度（即微孔长度）成正比，当高流通量为主要因素时，其数值可以很小如0.3微米或更小。EPA    178831曾设想了具10毫微米至1.0微米深度的微孔区。

惯常的阳极氧化薄膜会产生一些缺陷，一般是阳极氧化生成开口较大的孔洞而不能产生均匀的孔洞。特别是对不对称薄膜来说，这种缺陷使其在某些应用中的性能降低。本发明目的是提供一种阳极氧化薄膜，其中一些缺陷不会使其在应用中的性能降低，本发明附带的目的是通过金属铝的预处理，以减少缺陷之产生。

本发明一个方面是提供一种具有二个主要表面的阳极氧化铝薄膜，其中较大孔洞的层系由第一表面延伸，并且与较小孔洞的层系连通，而较小孔洞层系在与第二表面距离为s间延伸，其特征在于，所述距离s大于1微米。

本发明另一方面是提供生成一种具有二个主要表面的阳极氧化铝薄膜的方法，该薄膜中较大孔洞的层系由第一表面延伸，并且与由第二表面延伸的第二孔洞层系相连通，所述方法中，通过将金属铝基质进行阳极氧化以在其表面生成氧化薄膜;使氧化薄膜经受降压作用，电压降低的速度应足够缓慢而使氧化薄膜的部分或全部再生与电压的下降相保持;并且由金属基质回收氧化薄膜，所述方法的特征在于，电压降低是在一定电压和时间下间断，而足于使间距s增加，藉此使较小孔洞层由第二表面上延伸，且至少为0.05微米。

参见附图，该附图为按照本发明的阳极氧化铝薄膜之断面图示。其中薄膜12具二主要表面16，26。较大孔洞层系14由一面16延伸至薄膜距离为h，这些孔洞在近其末端部的孔径为d，较小孔洞层系22，24由另一面26于薄膜中延伸，距离为s，较小孔洞基本上具均匀的最小孔经p。典型的各尺寸如下：

d：10毫微米至2微米

h：0.1至100微米

p：2毫微米至100毫微米，但小于0.5d

s：大于1微米，最多5微米，但一般最多2微米。

应用各种电解液将金属铝表面进行阳极氧化时，生成多孔性的阳极氧化薄膜。它含有邻接金属的非多孔性隔离层，其厚度约1毫微米/伏。孔径约1毫微米/伏，并且其间隔约2.5毫微米/伏。以上数据很大程度上不取决于电解液、温度和AC或DC之使用。经短暂之再生期，电压下降，在此其间，新的孔洞在原孔洞基础上支生，从而使隔离层变薄。当隔离层达到与新电压相宜的薄层，则完成再生，并且在金属/氧化铝界面氧化而使阳极氧化继续进行。

连续的降压可导致孔洞在其底端连续地支生。通过在极低电压下停止降压，可以留下极薄的隔离层，它极易溶解而使薄膜由金属基质剥离。

在降压过程中，施加电压由阳极氧化电压降至最好小于15伏。当该降压是在递进方式下进行，递减量最好小于5伏及原电压之50%。微孔的最小孔径p取决于最小电压，在该电压下，于降压过程中可产生大量的新孔洞。

当使降压过程尽快进行时，一般由15-45分钟，可生成具深度为s的微孔区域，它近似地表征了原阳极氧化薄膜的隔离层。按照本发明，降压过程至少在起始和最终电压值之间间断一次。其表面生成阳极氧化薄膜的金属基质，在该中间电压值下保持一段时间，而足于经进一步阳极氧化使微孔区之深度至少增加0.05微米。降压过程可间断一次以上，并且由所有间断结果，使微孔总共增长至少0.05微米，最好至少增长0.1微米。