[发明专利]多孔阳极氧化铝膜片的处理

说明书

当金属铝基体在对氧化铝有某种溶解能力的电解液中（如硫酸、磷酸或草酸）阳极氧化时，其表面形成一层阳极氧化物薄膜。该薄膜有个相对厚的多孔层，它包括有规则间隔的、由外表面向金属伸展的孔和一个相对薄的介于金属/氧化物界面的无孔层。随着阳极氧化的继续，在金属/氧化物界面上，金属转化成氧化物，且孔隙进一步伸展到薄膜内。所以，障碍层的厚度保持恒定。孔的截面和间隔以及障碍层的厚度都与阳极氧化电压成正比。

已有人描述从金属基体上分离氧化物薄膜和除掉障碍层的各种技术，其结果则得到多孔阳极氧化物膜。如欧洲专利申请EPA    178831描述了电压降低技术，它可同时减薄障碍层和从金属基体上除去薄膜。与常规的多孔阳极氧化铝膜不同，常规膜通常具有沿直线伸展的园柱孔，EPA178831的产物是非对称膜，膜中较大孔的体系从一个主表面伸展出来，并与从另个表面伸展出来的较小孔体系相联接。

这些多孔膜有各种用途，可作为分离液体和气体混和物的过滤器，也可作催化剂体系和生物学体系的多孔载体。由于这些用途，膜的抗化学性，也就是说它们能抗所要接触的各种化学物的能力，是非常重要的。确实，这些多孔阳极膜与多孔玻璃相比是有抗化学性，且该性能大大优于有机材料的性能。但仍需要改进多孔阳极膜的抗化学性，特别是在酸和碱的PH端值情况，或在电阻率为18M欧姆或更高的纯水情况。

美国专利US4595609叙述一种改进具有表面游离羟基基体的抗蚀性的方法，即将低级烷氧基钽在有机溶剂中的部分水解溶液涂覆到基体表面上，蒸发溶剂，在室温下于潮湿空气中将所得的膜曝露以使它固化。所说的氧化铝即为基体材料的一个实例。但此文并未指出或建议在高温下固化膜。

加热过的多孔阳极氧化铝膜可用于多种用途，但与抗蚀性无关。EPA242208叙述的技术包括用无机氧化物溶液涂覆多孔阳极氧化物膜表面，使溶液转化成凝胶层，将这种组合物膜加热到450℃，使凝胶层转化为微孔耐蚀薄膜，但溶液不能大批进到阳极膜的孔内。

EPA267739叙述的技术包括润湿多孔的阳极氧化铝片，使湿片按所要求的形状成形，通过在200～650℃的加热使它热固定形成片。

本发明的一个目的是提供一种处理多孔阳极氧化铝膜片，以改善其抗化学性的方法，该方法包括将膜片表面至少加热到高于650℃温度。

本发明的另个目的是提供一种处理多孔阳极氧化铝膜片以改善其抗化学性的方法，该方法包括使用选自Cr，Ga，Hf，Nb，Ta，Ti，Si，Ce，Y，Th，Sn，Ge，In，V，Fe，Co，B，和Zr的金属化合物，将其涂覆到它的内外表面上形成一种层，分解化合物，在内外表面形成金属氧化物覆层，并将膜加热到至少100℃。

如果膜的纯水流速至少为2Cm³/Cm²·Sec·atm（厘米³/厘米²·秒·大气压），则可确信膜是多孔的。多孔阳极氧化铝膜可以是一般的对称型，也可以是EPA178831中所说的非对称型，其最小孔径范围为5～200nm。这样的膜片如制备成多孔的，并确实具有一般的、至少为10Cm³/Cm²·Sec·atm的流速，无须浸蚀或别的扩孔处理，这种处理不可避免地会损坏膜片。只要膜片是多孔的，阳极膜的大小（厚度和孔长，直径和间隔）对本发明来讲并不重要，而且膜是否对称也不重要。

膜生成后，阳极氧化物膜片一般含非晶态的氧化铝。可以相信，本发明的加热步骤包括变成α氧化铝的某些转化，众所周知，这种氧化铝的最终稳定型比其他型有更强的抗化学性。然而，这种转化并不是直接的，而且是未被了解的。例如，虽然把阳极氧化物膜加热到高于650℃能增强抗化学性，但也增加了吸收象氨的探测剂分子的能力。处理手段最好包括把膜置于750～1400℃或更高温度，特别是850～1250℃保持1分钟～24小时，特别是5分钟～10小时。对于最好的抗化学性，特别是抗酸性，最好用较高温度。迄今为止，我们的工作还未提出任何上限温度的存在，然而，膜在较高温度可能变得较脆。而且，如把非对称膜简单地放在垫块上加热，大约650℃就开始出现卷曲。在膜上放-重物可以延迟卷曲的发生，直至达到更高温度才开始卷曲。较佳技术包括将耐热垫块和阳极膜作成套件，并将套件放入予热炉。迅速将膜加热到所需温度可以减小膜破裂的倾向。碳化硅、氧化铝和石墨适于作耐热垫块。