一种经过阳极氧化处理的铝材制造技术

本发明专利技术提供了一种经过阳极氧化处理的铝材，通过γ‑氯丙基三甲基硅烷对多孔层和屏蔽的层选择性吸附反应，以及后续碱性腐蚀反应能够有效的腐蚀位于阳极氧化膜孔道底部的屏蔽层，有效提高阳极氧化铝材的导电性。

An anodized aluminum material

【技术实现步骤摘要】
一种经过阳极氧化处理的铝材
本专利技术涉及一种通过化学酸剂定点腐蚀阳极氧化孔道底部屏蔽的方法，属于电化学方法制备无屏蔽层的阳极氧化膜铝材领域，尤其适用于提高铝材和电镀金属结合力的应用。技术背景铝或铝合金阳极氧化是指将铝或铝合金浸入合适的电解液中作为阳极进行通电处理，在铝或铝合金的表面生成一层氧化膜(Al2O层)的过程。这层氧化膜的存在能够提高铝合金的耐腐蚀性能，同时，借助于氧化膜的特殊结构，加上后期的处理工艺，比如阳极氧化膜也可以配合表面涂漆等进一步处理使得基体在较为苛刻的环境中达到更好的保护作用，或通过染色对铝及铝合金制件进行装饰，使膜层具备了装饰性以及其他防护性能。常用的阳极氧化工艺有硫酸阳极氧化、铬酸阳极氧化等。从化学反应的热力学条件上看，铝可以在相当大的pH值范围(pH=4.45-8.38)内生成稳定的氧化膜层。而从电化学反应的机理来看，阳极氧化膜的形成实际上是由膜的生长和膜的溶解两个过程共同作用的结果。（1）膜的生长：阴极，析氢反应:2H++2e→H2阳极，氧化反应:H2O-2e→O+2H+阳极反应中产生的氧，既可以形成氧分子以气态形式析出，又可以在阳极表面形成氧化铝膜层:2Al+3O→Al2O3+Q。此反应为放热反应，Q=1669J/mol，阳极氧化过程速度很快，通电几秒钟就可以生成一层很薄的、无孔、致密、附着力强、高绝缘性的氧化膜，膜不断生长，厚度不断增加，电阻也随之增大，生成膜的反应速度就会不断降低，直至停止。（2）膜的溶解。正是有了膜的溶解，才使得膜可以不断生长。在反应过程中，铝和生成的氧化铝膜层在酸性电解质溶液中都可以发生溶解。2Al+6H+→2Al3++3H2Al2O3+6H+→2Al3++3H2O溶解反应会使铝的表面生成大量的小孔。膜的溶解过程是与膜的生成过程同步进行的，由于初生的膜层并不均匀，膜层较薄的地方就容易溶解而产生小孔，电解质溶液可以穿过小孔进入膜内，在铝的基体上不断生成氧化膜，同时不断溶解，最终形成氧化膜的小孔(针孔)由表及里形成锥形结构，膜的溶解与电解质的性质、反应生成物的结构、电流、电压、溶液温度及通电的时间等因素有关。铝及铝合金阳极氧化膜的多孔蜂窝结构，在其膜层上，微孔垂直于表面，其结构单元的尺寸、孔径、壁厚和阻挡层厚等参数均可由电解液成分和工艺参数控，即铝的阳极氧化膜有两大类:壁垒型阳极氧化膜和多孔型阳极氧化膜。壁垒型阳极氧化膜是一层紧靠金属表面的致密无孔的薄阳极氧化膜，简称壁垒膜，其厚度取决于外加的阳极氧化电压一般非常薄，不会超过0.1μm主要用于制作电解电容器。壁垒型阳极氧化膜也叫屏蔽层阳极氧化膜，简单而言，多孔阳极氧化膜包括有屏蔽层和多孔层，两者在具体的结构和组成方面具有显著不同，其中屏蔽层为致密无孔的非晶态氧化物，通常为γ-Al2O3，而多孔层由非晶态的氧化铝组成，其主要成分为α-AlOOH氧化铝形态存在。通常而言，上述的位于阳极氧化膜孔道底部的屏蔽层对于阳极氧化膜的耐腐蚀性和硬度具有积极贡献，如硬度较高，能阻挡外界侵蚀，即所述在使用铝材阳极氧化膜的屏蔽层的过程中通常不需要关注，也不需要对所述屏蔽层做任何处理，但是在特定领域时，所述阳极氧化膜中的屏蔽层则必须除去，否则对后续的产品生产带来不利影响，如在阳极氧化膜表面电镀金属层，以提高或完全改变阳极氧化膜铝材表面的物理化学性质，具体而言：（Ⅰ）CN201710570978，申请人傅敏杰公开了一种一种铝基复合材料的制备方法，包括如下步骤：A、铝材质的基体准备；B、AAO模板的形成，至少包括通过阳极氧化法在基体表面形成AAO模板；C、高分子纳米线的生成，其为通过AAO模板聚合得到纳米线后，再经过去除部分AAO模板，以使模板厚度减少，使高分子纳米线至少部分露出AAO模板；D、外包层的形成，其包覆于高分子纳米线，并且露出AAO模板的高分子纳米线被包裹在外包层内。所述步骤B还包括将AAO模板的部分纳米孔的底部氧化铝层腐蚀形成空洞。即所述现有技术中为了提高金属镀层与阳极氧化膜的结合力，提出了对阳极氧化膜底部的屏蔽层进行除去处理的方案，具体参见说明书中记载除去屏蔽层的方法为“采用微针管探入相应纳米孔内输送适量强酸或者强碱腐蚀液，在经去离子水抽吸冲洗后得到”，并“通过底部的空洞，在结合形态下可以对界面结合力进行增强调控，从而有利于改善复合材料的机械性能，满足强机械性能需求”，即所述现有技术中除去屏蔽层的方法记载含糊，且使用微针碳管的技术难度大，对设备要求高，此外，当阳极氧化膜的孔道通常少则4-8个/μm2，多则成千上万，完全没有能力去单个一一腐蚀屏蔽层。（Ⅱ）CN201110174169，申请人福州大学公开了阳极氧化铝模板来制作场发射阴极阵列材料的方法，主要包括以下步骤:（1）准备预先做好的带有铝基底的阳极氧化铝模板；（2）去除未被氧化的铝基底；（3）去除氧化层底部并扩孔；（4）向氧化铝空洞中灌注溶液；（5）去除表面溶胶并凝胶化；（6）高温碳化；（7）镀金属导电层；（8）将样品固定于基板上（9）腐蚀氧化铝、露出碳纳米线阵列。所述现有技术为了出去阳极氧化膜的底部的阻挡层，直接反向出去底部铝基材的同时，一起将阻挡层除去，虽然所述方法方便后续的电镀处理，但是获得的阳极氧化膜由于没有铝基材的支持，获得的氧化铝膜置地极软，容易分散，后续电镀过程实际极难操作，并没有能力却保证所有的阳极氧化膜孔道垂直向上，也无法有效的克服毛细管压力，实现在每个孔道中充分电镀。（Ⅲ）US201113310135A，申请人通用汽车环球科技运作有限责任公司公开了将金属结合到基底的方法，该方法包括：在该基底表面上形成纳米刷，该纳米刷包括在该基底表面上方延伸的多个纳米线；将处于熔融态的该金属引入到该基底表面上，该金属包围该多个纳米线；和通过冷却，使包围该多个纳米线的金属凝固，其中在该凝固过程中，在该金属和该基底之间形成至少机械互锁；其中该纳米刷的形成包括：在该基底的表面中形成多个纳米孔；将材料沉积到该多个纳米孔中；在该多个纳米孔的每个中由该沉积的材料生长纳米线；和除去一部分的该基底表面以使生长在其中的该纳米线曝露。具体参见附图1和说明书的相关内容中记载了“在一些情况中，该氧化物结构18可以蚀刻来除去其在纳米孔16底部的部分(包括阻隔层)，由此曝露下面的铝基底12”，即所述现有技术直接放弃对屏蔽层19的处理，或者直接含糊的将其蚀刻除去即可，完全没有公开具体的蚀刻方法。此外，现有技术中也有记载除去所述屏蔽层的方法，包括使用草酸或者磷酸，或者其他的混合物，但是都存在如下明显的技术问题：（1）使用酸液腐蚀无法有限的区分多孔氧化层和屏蔽层，即酸液无差别腐蚀阳极氧化膜，严重影响阳极氧化膜孔道的阵列结构，造成阳极氧化膜阵列结构的坍塌或发生非均匀腐蚀，不利于后续的电镀过程，严重降低镀层的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种经过阳极氧化处理的铝材，其特征在于所述铝材的阳极氧化膜孔道底部无屏蔽层，所述阳极氧化膜孔道的平均孔径为150-200nm，孔数80-150个/μm

【技术特征摘要】
1.一种经过阳极氧化处理的铝材，其特征在于所述铝材的阳极氧化膜孔道底部无屏蔽层，所述阳极氧化膜孔道的平均孔径为150-200nm，孔数80-150个/μm2，阳极氧化膜的厚度为0.5-1μm。


2.如权利要求1所述的一种经过阳极氧化处理的铝材，其特征在于所述铝材经过（1）预处理；（2）阳极氧化；（3）定位标记保护膜；（4）除去阳极氧化膜屏蔽层处理。


3.如权利要求2所述的一种经过阳极氧化处理的铝材，其特征在于所述阳极氧化处理后获得的屏蔽层厚度为屏蔽层的厚度为5-15nm。


4.如权利要求2所述的一种经过阳极氧化处理的铝材，其特征在所述定位标记保护膜过程中
使用的溶液为γ-氯丙基三甲基硅烷和无水甲苯混合液。


5.如权利要求2所述的一种经过阳极氧化处理的铝材，其特征在所述除去阳极氧化膜屏蔽层的过程中所使用的溶液为NaOH、NaF和乙醇的混合液，所述NaOH：NaF：乙醇的质量比例为(2-5):(1-2):7。


6.如权利要求2所述的一种经过阳极氧化处理的铝材，其特征在所述预处理过程依此包括机械抛光-除油-热水洗-碱洗-热水洗-冷水洗-酸洗-水洗，其中所述机械抛光包括喷砂、刷光、滚光中的一种或多种，所述除油为碱性除油，除油液为2...

【专利技术属性】
技术研发人员：王永芝，
申请(专利权)人：王永芝，
类型：发明
国别省市：江苏;32