只进入你的身体-不进入你的生活
? 2008-08-01 14:23:17
? 来源： 中铝网
从矿石提取氧化铝有多种方法，例:拜耳法、碱石灰烧结法、耳-烧结联法等。拜法一直是生产氧化铝的主要法，其产量约占全世界氧化铝总产量的95％左右。70年代以来，对酸的研究已有较大展，但尚未在工业
拜耳法
系奥地利拜耳（K.J.Bayer） 1888年明。其原理是用苛性钠（NaOH）溶液加溶出铝土矿中的化铝，得铝酸溶液。溶液与残渣（赤泥）分离后，低温度，加入氢氧化铝作晶种,经长时间搅拌,铝酸钠分解析出氢氧化铝，洗净,并950～1200℃温度下煅烧，便氧化铝成品。析出氢氧化后的液称为母液，蒸发浓缩循环
拜耳法的简要
由于三水铝石、一水软铝石和一水硬铝石的晶构造不同,它们在苛性钠溶液中溶解性能有大差异,所以提供不同的溶出条件，主要不同溶出温度。三水铝石型铝土矿可在125～140℃下溶出，一水硬铝石型铝土矿则要在240～260℃并添石（3～7％）的条下溶
现代拜耳法的主要进展在于：①备的大型化和连续操作；②生产过的自化；③节省能量，例如高压化溶出和流态化焙烧；④生产砂状氧化铝以满足铝电解和烟气干净化的需要。耳的工艺流程
拜耳法的优点主要是流程简单、投资省和耗较低，最低每吨氧化铝的能耗仅3×106千卡左右，碱一般为100公斤右（以Na2CO3计）。 拜耳法生产的经济效决定于矿的质量，主要是矿石中的SiO2含量，通常以矿石的铝硅比，即矿石中的Al2O3与SiO2含量的重量比来表。因为在拜耳法的溶出过程，SiO2转变成方钠石型的合铝
(Na2O·Al2O3·1.7SiO2·nH2O)，随同赤泥排出。矿石中每公SiO2约要造成1公斤Al2O3和0.8公斤NaOH的损失。铝土矿的铝硅比越低，拜耳法的经济效果越差。直到70年后期，拜耳法所理铝土矿的铝硅比均
8。由于高品位三水铝石型铝土矿资逐渐少，如何利用其他类型低品位铝矿资源和节能新工艺等问题，是研究、
碱石灰烧结法
适用于处理高硅的铝土矿，将铝土矿、碳酸钠和石灰按一例合配料，在回转内烧结成由铝酸(Na2O·Al2O3)、铁酸钠(Na2O·Fe2O3、原硅酸钙（2CaO·SiO2）和钛酸（CaO·TiO2组成的熟料。然后用稀碱溶液溶出料中的铝酸。此时铁酸钠水解得到的NaOH也进入溶液。如果溶出条件控制适当，原硅酸钙就不会大量地与铝酸钠溶液发生反，而与钛酸钙、Fe2O3·H2O 等组成赤泥排出。出熟料得到的铝酸钠溶液经过专门的脱硅程，SiO2O形成水合铝硅酸钠(称为钠硅)或水化
3CaO·Al2O3·xSiO2·(6－2x)H2O沉淀(其中x≈0.1),而使溶液提。把CO2气通入精制铝酸钠溶液，和加入种搅，得到氢氧化铝沉淀物和主要成分是碳酸钠的母液。氢氧化铝经煅烧成为氧化铝成品。水化石石中的Al2O3可以用Na2CO3母液取回
碱石灰烧结法的
烧结：
Al2O3+Na2CO3─→Na2O·Al2O3+CO2
Fe2O3+Na2CO3─→Na2O·Fe2O3+CO2
SiO2+2CaCO3─→2CaO·SiO2+2CO2
TiO2+CaCO3─→CaO·TiO2+CO2
熟料溶出：
Na2O·Al2O3+4H2O─→2NaAl(OH)4（溶解）
Na2O·Fe2O3+2H2O─→Fe2O3·H2O↓+2NaOH（水解）
脱硅：
1.7 Na2SiO3+2NaAl(OH)4─→Na2O·Al2O3·1.7SiO2·nH2O↓+3.4NaOH 3 Ca(OH)2+2NaAl(OH)4+x Na2SiO3─→ 3CaO·Al2O3·x SiO2·(6-2x)H2O↓+2(1+x)NaOH
分解：
2NaOH+CO2─→Na2CO3+H2O
NaAl(OH)4─→Al(OH)3↓+NaOH
中国碱石灰烧结法生产氧化铝的主要技术成就：在熟料烧成中采低碱比配方，在熟料溶工艺中采用二段磨料和低分比溶液，以抑制溶出的副反应损，使料中Na2O和Al2O3的溶出率分别达到94～96％和92～94％。Al2O3的总回收率约90％,每吨氧化铝的Na2CO3的消耗量95公斤。碱石灰烧结法可以处理拜耳法不能经地利用的低品位矿石，其铝硅比低至3.5,且原料的综合利用较好，有其
碱石灰烧结法
拜耳－烧结联合法
可充分发挥两法优点，取长补短,用铝硅比较低的铝土矿,得更好的济效。联合法有多种形式,均以拜法为主,而辅以烧结法。按联合法的目的和流程连接方式不同，又可为串联法、并联混联法三种工
① 串联法是用烧结法回收拜耳赤泥中的Na2O和Al2O3,于理拜耳法不能经济利用的三水石型铝土矿。扩大了原料资源，减少碱耗，用较廉价的纯碱代烧碱，而且Al2O3的回收率
② 并联法是拜耳法与烧法平行作业，分别理铝土，但烧结法只占总生产能力10～15％，用烧结法流程转化产生的NaOH补拜耳法流
③ 混联法是前两种联合法的综合。此法中的烧结除了处理拜耳法赤泥外，还处一部分
中国根据本国的铝资源特点，发展出多种氧化铝生产方法。50年就用碱石灰结法处理硅比只有3.5的纯水硬铝石型矿,开创了具有特色的氧化铝生产体系。用国的烧结法,可使Al2O3的回收率达到90%；每吨氧化的碱耗(Na2CO3)约 90公斤；氧化铝的SiO2含量下降0.02～0.04％；而且在50年代已经从流程中综合回收金属镓和利用赤泥生产泥。60年代初建成了拜耳烧混联法氧化铝厂,使Al2O3回率达到91％，每吨氧化铝的碱耗下降到60公斤，为高效率地处较高品位的一水硬铝石型铝土矿开创了一条新路。国在用拜耳法处理高品位一水硬铝石型铝土矿方面积累了不少
根据物理特性的不同,电解用氧化铝分为三类:砂状、粉和中
3）。
目前铝工业正研制和采用状氧化铝，因为种氧化具有较高的活性,容易在晶石溶液中溶解,并且能够较好地吸收电解槽烟中的氟化氢，
炼铝用氧化铝的
Al2O3 ＞98.35％ Fe2O3
SiO2 0.01～0.04％ TiO2
ZnO 0.003～0.02％ CaO
Na2O 0.3～0.65％ V2O5
P2O5 ＜0.003％ Cr2O3
灼减 0.2～1.5％
0.01～0.04％ ＜0.005％ 0.007～0.07％ ＜0.003％ 0.002％ ＜
阳极氧化铝板
特点 （1）加工性好：阳级化铝板装饰性强，硬度中，可易折成型，进行连续性高速冲，方便直接加工成产品，无需再进行复杂的表面处理，大大短产品生产周
（2） 耐候性好：标准厚度化膜（3μm）的阳极化铝板室使长期不变色，不腐蚀，不氧，不生锈。加厚氧化膜（10μm）的阳极氧化铝板可使用于外，可长期暴太阳光线下
（3）金属感强：经阳极处理的铝板表面度高，宝石级，抗刮性好，表无油漆覆盖，保留铝板金属色泽，突出现代金感，提高
（4） 防火性高：纯金属制品，面油漆和任何化工物质，600度高温不燃烧，不产生有毒气，符合
（5）抗污性强：不留手印，还会有点痕迹，容易清洗，产生
（6）适用性强：用途广，适用于金铝天板，幕墙铝板，铝塑面，防火板，蜂窝铝板，铝单板，电器面，橱柜面
氧化过程
（1）阳极氧化铝板化膜生成的
以铝板为阳极置于电解质溶液中，利用电解作用，表面形成化铝膜的过程，称为板的阳极化处理。其装置中阴极为在电解液中化学稳定性高的材，如铅、不钢、铝。铝阳极氧化的原理实质上就是水电解的原理。电流通过，在阴极上，放出氢气；在阳极上，析出的氧不仅是分子态的氧，还包括原子氧（O）和离子氧，通常应中以分子氧表示。作为阳极的铝被其上析出的所氧化，形成无 水的氧化铝膜，成的氧不是全部与铝作用，一部分以气的形式
（2）阳极氧化铝板
阳极氧化膜生长的一个先条件是，电解液氧化膜有溶解作用。但这并非说所有存在溶解作用的电解液中阳极氧化都能生成化膜或生成
（3）阳极氧化
阳极氧化按电流形式分为：直流电阳极化，交流电阳氧化，脉冲电流阳极氧化。按电解液分有：硫、草酸、铬酸、合酸和以基有酸为主溶液的自然着色阳极氧化。按层性子：普通膜、硬质膜（厚膜）、瓷质膜、光亮修饰层、半导体作用的阻挡层等阳氧化。铝及铝 合金常用阳极氧化方和工艺条件见表-5。其以直电硫酸阳极氧化法的应最为
（4）阳极氧化铝
阳极氧化膜由两层组成，多的厚的外层是在具有介电性质的致密内上上成长来的，者称为阻挡层（也称性层）。用显微镜观察研究，膜层的纵横面几乎全呈现与金属表面垂直的管状孔，它们贯穿膜外层至氧化膜金属界面的阻挡层。阻挡层是又无水的氧化铝所组，薄而致密，具有高的硬阻止电流通过的作用。阻挡层厚约0.03-0.05μm，为膜后的0.5%-2.0%。以各孔隙为主轴周围是致密的氧构成一 个蜂窝六棱体，称为晶胞，整个膜层是又无数个这样的胞组成。当电解液为硫酸时，膜层中硫酸盐含在正常下为13%-17%。氧化膜多孔的外层要是又非
氧化铝及小量的水合氧化所组成，此外还含电解液阳离子。氧化膜的大部分优特性都是由多孔外层的厚度及孔隙率所觉决定的，们都与阳氧
工艺流程
通用工艺流程
铝工件→上挂具→脱脂→水洗→碱蚀→水→出→水洗→阳极氧化→水→去离子水洗→染色或电解着色→水洗→去子水洗→
高光亮度的
铝工件→机械抛光→脱脂→水洗→中和→水洗→学或电学抛光→水洗→阳极氧化→洗→去离子水洗→染色或电解着色→水洗→去离子水→封闭→水
阳极氧化铝板
阳极氧化铝板
阳极氧化铝板2010年04月17日期六21:05一、阳氧化
阳极氧化铝板
阳极氧化铝板:苏州上宇铝业是将铝板置于应电解液(如酸、铬酸、草酸等)中为阳极，在特定条件和外电流作用下，进行解。阳极的板氧，表面上形成氧化铝薄层，其厚度为5~20微，硬质阳极氧化膜可达60~200微米。阳极氧化后的铝板，提高了其硬度和耐磨性，可达250~500千克/平方毫米，良的耐热性，硬质阳极氧化膜点高2320K，优良的绝缘性，耐击
，增强了抗腐蚀性能，在ω=0.03NaCl盐雾中经几千小时不腐蚀。氧高达2000V
化膜薄层中具有大量的微孔，吸附各种润滑剂，适合制发动机缸或他耐磨零件;膜微孔吸附能强可着色成各种美观艳丽的色彩。有色金属或其合金(如铝、镁其合金等)可行阳极氧化
二、阳极氧化
阳极氧化铝板广泛应用在机零件，飞机汽车部件，密仪器无电器材，建筑装饰，机器壳，灯具照明、电子消费品、工艺品、家用电器、室内装、标牌、家、
三、阳极氧
1、表面预处理
(1)光亮化brightening用化学电化学抛光的方法，使金属面光亮
(2)光亮浸渍bright dipping金属在溶液中浸渍后，金属表
(3)抛光polishing减小金属表面粗
(4)软轮磨光buffing金属面通旋转的软轮进行抛光。轮上所用的磨料为含有细小研磨粒的悬液、膏体
(5)电解光亮化electrobrightening用适当的电解处理方法金属表
(6)电解抛光electropolishing铝在适当的电解液中作为极的抛
(7)电解浸蚀electrolytic etching铝在适当的溶液中用电法所进
(8)化学光亮化chemical brightening铝浸入溶液中使其面光亮
(9)化学抛光chemical polishing铝浸入化学溶中的抛
(10)脱脂degreasing用械、化学或电解方法除表面
(11)酸洗pickling过化学作用(般在酸里)，除去表面的氧化或其
(12)清洗cleaning用弱、弱溶液、溶剂及其蒸气，除表面油脂和污垢的处理方法。这种处可以采用
(13)除灰desmutting除去着在铝表面上的灰状(例如:铝在碱洗之后再浸入硝酸溶中的处理
(14)去氧化物处理deoxidizing除去表的氧
(15)浸蚀etching，etch金属材料的表面在酸性或性溶液中，于表全或局部溶解使其粗糙化。酸浸过程可以在通电或不通电的条件下进行。这种方法也可用于电解电容器铝、印刷电路板和装结构等特殊生产
(16)刷光brushing表面进行械清理的一种方法，通用旋
(17)磨光grinding采用附着在刚或柔性物体上的磨料去除层物质
(18)带式磨光belt grinding，belt polishing一种机械处理铝件的方法，铝件与粘磨料的环
(19)滚筒磨光tumbling为善金属表面的光洁，在滚筒中(有无磨料或弹丸均可)量处理铝
(20)喷磨abrasive blasting用空流将刚玉或玻璃砂射向物体面的处理方法。也可采用悬浮在水或其他液体中的细磨料进行喷
(21)喷丸shot blasting向金属面喷射硬而小的球状物(如金丸)的
(22)喷玻璃丸处理glass bead blasting将细的球状玻璃丸喷射在金属表面，使其表面得清洁或硬
(23)喷砂sand blasting用砂或氧化进行
(24)湿喷wet blasting liquid honing将含有磨料的水浆以高速向工件喷射，对表面进行
(25)活化activation表面由钝态向活态的
(26)再活化reactivation(of an anodic oxide coating)阳极氧化膜经酸处理后，吸附染料
(27)脱膜stripping用适当化学溶液除去金属表面阳极
2、阳极氧
(1)阳极氧化anodizing，anodic oxidation电解氧化过程。在该程中的铝或铝合金的表面通常转化成一层氧化膜，该膜具有护性、装饰
(2)阳极anode 1)在电解程中，使负离子放电，生成离子或发生其他氧化反应的电极。2)能起到上
(3)阴极cathode 1)在电过程，使正离子放电，生负离子或发生其他还原反应的电极。2)够起到上
(4)辅助电极auxiliary electrode在解过程中，为了使电流均匀分布所采的附加
(5)电流密度current density通过物体单位表面积的
(6)临界电流密度critical current density电解特定的电流密度值，高于或低于该值时会发生不的有时是不
(7)电流效率current efficiency阳极氧化过程中形成氧化所消耗的有效电流与法拉弟定律计算所得的理论电的比值。常
(8)阳极效率anode efficiency1)一般是指在某一特定阳极程中的
(9)交流阳极氧化AC anodizing用交流电进的阳
(10)直流阳极氧化DC anodizing用直流电进的阳
(11)硫酸阳极氧化sulfur acid anodizing用硫酸电解进行的
(12)铬酸阳极氧化chromic acid anodizing用铬酸电解液进行的阳极氧。主要用
(13)光亮阳极氧化bright anodizing以表面光亮度为主要求的
(14)硬质阳极氧化hard anodizing生硬质氧化膜的阳极氧化方法。该具有较好
(15)自着色阳极氧化self-colour anodizing用适的电解液(常以有机酸为基)使铝在阳极氧化程中就生
(16)带材阳极氧化strip anodizing，coil anodizing长带材依次通过各工序进行续的阳
(17)筐篮与桶式阳极氧化basket or barrel anodizing小零件(如铆)在带孔的筐篮或桶中阳极氧化。铝制品小件压入筐篮或桶中为阳极，酸性液在零件间
(18)恒电压阳极氧化constant voltage anodizing在恒定压下进行
(19)本高-斯托特工艺Bengough-Stuart process工业上最早应用的铬酸解液阳极
(20)阻挡层阳极氧化barrier layer anodizing在上生成薄而致密无孔的氧化膜的阳极氧化。这种法通常用于
(21)阻挡层barrier layer层紧靠金属表面的薄而无孔的铝化物层(0.01-0.07um)。它区别于具多孔结构氧
(22)阳极氧化膜anodic oxide coating在阳极氧化过程中，于铝及铝合金表上生成的
(23)阳极氧化膜结构structure of anodic oxide coating阳极化膜通常由带有中心小孔的六方结构组成，一层薄阻挡层介于表面和作为主的孔型氧化层
(24)氧化物单元oxide cell非晶多孔型氧化膜的最小结单位。它的心中有一小孔，直通铝表面的阻层，孔壁
(25)孔pore指氧化物单元中心小孔，它是由于电流局流动
(26)电解electrolysis电流经电解液的电极上产生化学反
(27)电解液electrolyte由离子传输电流的导性液
(28)周期换向电解periodic reverse electrolysing电流呈周性换向
(29)迭加交流电superimposed AC在电解过程将交流电迭回直电上的
(30)分流电极thief，robber放特定的位置上的辅助电，它能将工件上某些部位的电流部分转移，避免局
(31)分布能力throwing power在电过程中，电流在不规则电极表面均匀分
(32)槽电压tank voltage，bath voltage电解槽中阳极阴极之
(33)化学转化膜chemical conversion coating铝浸在碱性或酸性氧化性溶液中，通过化学反应使其表面生成一层膜(大部分是化膜)。此膜于铝的涂漆
(34)化学氧化chemical oxidation在化学氧化剂的作用下，使金属面生成一
(35)汇流排(母线)bus bar将电流导入极或阴极(例如在阳极氧化槽中)的刚性
(36)挂架jig rack(U.S)化学或电化学处理悬挂和运载工件的装置。阳极氧化时，它可用
(37)助滤剂filter aid性、不溶的疏松材。在过滤中起辅助作用，以防止主过器上滤渣
(38)空气搅拌air agitation使空气穿过溶液，起到搅与混合
3、着色与封孔
(1)着色colouring通常待着的物体进行的上色处理。例如，未经封孔的阳极氧化膜浸在适当着色剂中
(2)着色剂colourant用于氧化膜进行上色的料或物质。常用的有染料(有机或无)、颜料
(3)颜料pigment几不溶的有颜色的
(4)染料dyestuff能将其本颜色染其他材料(如阳极氧化)上去的带色化合物，通常是可溶或不溶的机化合
(5)颜色colour由入光谱组成、物件对光反射或透射以及观察者的光感所定的物体
(6)电解着色electrolytic colouring极氧化膜的多孔型结构中由于电沉积金或金属氧
(7)褪色fading原有颜色强
(8)失色bleeding由于色阳极氧化膜中染料的解而使颜色减褪。例如在封孔过程中料(颜
(9)阳极氧化膜封孔sealing of anodic oxide coating极氧化后的氧化膜经吸附作用、化学反应或其他机制所进行的处理，以增加氧化膜的耐污、耐蚀性能、改善化膜颜色的耐久和到所要求的其他
(10)蒸汽封孔steam sealing阳氧化膜用饱和的或不饱和的蒸进行的
(11)镍盐封孔nickel sealing用镍盐封闭氧化膜的方法。主要用
(12)铬酸盐(重铬酸盐)封孔chromate sealing，dichromate sealing在含重铬酸盐的[(常用的重铬酸钾或重铬酸钠)5%(m/m)]溶液中进行的封孔过程，一是为了增加防
(13)勃母石(一水氧化铝)boehmite阳极氧化膜在温度高于80?的水或蒸汽中封孔时，由于膜的水合作所生成
(14)拜尔休(三水氧化铝)bayerite阳极氧化膜在温度过低(于80?)水或蒸中闭时，由于膜的水合作用生成一种三水合铝氧化物(15)去离子deionization demineralizing用离子换方法除去溶液中的
4、检验
(1)耐磨性abrasion resistance表面耐磨
(2)弯曲实验bend test确定极氧化膜不产生肉可见的裂纹的最小弯曲半径的试验方(与板片
(3)击穿电压breakdown voltage在规定条件，氧化膜表面上的探头与铝基体之间产生花前达
(4)卡斯试验CASS test用乙、氯化、氯化钠溶液喷雾的加磨蚀试验方法。卡斯(CASS)是英语"含乙盐喷雾
(5)克氏试验Kesternish test在含二氧化硫的高温潮湿气氛中进行加速腐蚀
(6)法克特试验FACT test福特极氧化铝腐蚀实验。该验是在确定的电解池中，在氧化膜上施加流电所进
(7)盐雾试验salt spray test，NSS test在5%(m/m)氯化钠盐雾介质加速腐蚀
(8)耐侯性weather resistance阳极氧化膜承受长期气暴露
(9)耐光性light fastness着色面在长期光照下的耐光能力(含大气
(10)蓝卡blue scale定染耐光性的国际标准卡。此卡由八种蓝色程度不同的毛织品组成，每种表示
(11)灰卡grey scale在表面上染有不强度灰色的国际标准卡，一般用估计颜
(12)允许色差colour tolerance，colour limits在规定的照明与观察条件，与已知标准色相对比
(13)涡流eddy current一高频感应电流形式。用测量非磁性基体金属上非导电性膜的厚(例如铝
(14)氧化膜质量coating mass单位表面上阳极化膜质量(cm2)(15)导试验admittance test用交流电路测定氧化膜的观导纳值。纳是阻抗值的
(16)阻抗试验impedance test用交电路测定氧化膜的表观阻抗。阻值为导奈
(17)损耗系数loss factor，dissipation factor阻抗中电阻量与电容
(18)绝缘强度dielectric strength氧化膜在击穿前所承受的最大电场强度。单位为千
(19)染斑试验dye spot test，dye aborption test，dye stain test在规定的条件下，检查阳极氧化膜吸收染料力的试验。要于评价封孔
(20)反射率reflectance反射光与
(21)光亮度brightness物表面对光的反射能力(非确的
四、阳极氧
(1)加工性好:阳级氧化板装饰性强，硬度适中，可轻易弯成，进行连续性高速冲压，便直接加工成产品，无需再进行复杂的表面处理，大大减产品生产周和
(2)耐候性好:标准厚度氧膜(3μm)的阳极氧铝板室内用期不变色，不腐蚀，不氧化，不生锈。加厚氧化膜(10μm)的阳极氧化铝板可使用于室，可长期暴露阳光线下不
(3)金属感强:经阳极处理的铝板表面硬高，宝石级，抗刮性好，表面油漆覆盖，保留铝板金属色泽，突出现代金属，提高产
(4)防火性高:纯金属制品，表无漆和任何化工物质，600度高温不燃烧，不产生有毒气体，符合消
(5)抗污性强:不留手印，还会有污痕迹，容易清洗，不生腐
(6)适用性强:用途广，适用于金铝天板，幕墙铝板，铝塑面，防火板，蜂窝铝板，铝单板，电器面，橱柜面
[doc格式] 多孔阳极氧化铝制备工艺的研究
多孔阳极氧化铝制备工艺的
2009年第40卷第1《浙江化工》
文章
多孔阳极氧化铝制备工艺
叶蓓蓉,王成
(1.徽省化工研究院,安徽合肥230041;2.中科院长春用化学研
与物理重点实验室,吉
摘要:利0.3mol/L草酸溶液作电解液,加乙二醇作抗冻剂,在10?下通
法制备高度有序的多孔阳极氧化铝;并对铝基剥离工艺进行了改进,采用无毒
高温压下剥离未反应的铝基片,避免传统工艺中所用试剂对环
关键词:铝;阳极氧化;
U刖吾
多孔
PAA,是将高纯铝置于性电解液巾在低
橄氧化而制得的具仃白织的高度仃序
列结构I”,它rlI阻挡层多孑L层构成,紧
面是一层薄而致密的阻挡层,多孑L层的膜
紧密堆积排列,每个膜胞心都行一一个纳
孑L,孑L的大小比较均匀,?与销基体表面乖
平行排列rf1于多孔阳极化销膜制帑工艺
孔的形貌和大小还0’『随电解条件不同
范内进行控.此外其独的结构特性和
热稳定性,使其成为一种想的合成纳米
管等多种纳米结构材料1
乙烯利用毛细管作川直接人不同孑L径的
极氧化{}{膜巾制备J,不『西J直径大小的间
纳米棒I1.研究了高分在模板内的结晶
为;以异丙醇钛作前驱体,成TiO的溶胶
孔氧化铝模板浸入溶胶巾,通过控制浸入
成J,TiO的纳米管祠I米棒.利用相同的
胶一凝胶法还制成了MnO,Co,O等多种纳
纳米181:『1jFeSO的
修回日期:2008—08—0I
作者简:?I蓓蓉(I968一),女,曰}究员.I992年毕,l
学系,合肥T.qk夫学化学院1.硕十在渎.H前从事化
术锄f发T作
把中.质沉积剑多孔氧化
液溶掉模板得到了规整一Fe的纳米
电化学方法合成的—Fe纳
fL阳极氧化膜的下部电上用一层Au
用电化学聚合的方法在化铝的纳米孔
聚烯酰胺水凝胶纳米线,用聚1人j烯酰
存水溶液巾吸水溶胀,在酮巾失水收缩
度分散jAu,Pt等余属纳
目前,多采用草酸,硫,磷酸为电解
酸制得的多孔氧化铝膜孔之问的距离最
60rim,用草酸制得的4LN间距一般是95nm左右,而
J于J磷酸制得的孔洞问距最大.
问距随电爪升高会有所增大?1.传统方法巾,阳极氧
化均在0~C以L进行,很
改变温度对多孔氧化销的
本文以草酸作电解液,加乙二醇作抗冻
f-O~C以下进行『j口极化对多孑L氧化铝膜
响,另外,改进J膜板底铝基的剥离工
醇在高温高压下能与销生作用这一反
多孔氧化铝底部术被氧化的
1实验部分
1.1实验材料,
高纯铝的纯度为99.999%(北京有色
院).规格为30mmx30mmx0.5mm;乙醇,乙二醇,丙
一
8一ZHEJIANGCHEMICALINDUSTRYVol.40No.1(2009,
酮,高氯酸,磷酸,草酸,酸,纯度级别为分
火所用氮气纯度为99.9%.
1.2实验方法与
(1)试样预
将铝片在温度为500~C氮气保护下退火5h,以
消除冷轧时铝片中产生的力和晶粒破损
增大晶粒尺寸.把退火后铝片依次用去
乙醇,丙酮超声清洗符2min,以除掉钳片
机污染物.将经过上述处的铝片在常温
酸乙醇混合溶液(体积比1:10)进行电化
电压为60V,IJ’l’l司为10rain.
(2)两步阳极氧化I21
分别在20clC和一lOcI=下进行阳
第一步阳极氧化足将处理后的铝片
20?,O.3M的草酸水
作阴极,电压为40V,氧化间为6,8h.将
极氧化后的样品川去离子水
铬酸(H2C,O)和6%的酸(H,PO)混合
60?下浸泡10h.以除第一步氧化所形
膜.
将经过上述处婵后的样川去离子水洗
行第二次阳极氧化.氧化n间为8h.其余
一
次氧化时问相
另取
草酸的乙二醇与水的混合
斛液进行两步阳极氧化,其余条件与前
(3)剥离未氧化的销
用两种方法剥离未氧化的
第一种是在经过两步极氧化的样品
涂上一层指甲油,再将其入CuC1与盐
_}容
2HO)在15下约3h后,
另一种是将经过两步极氧化的样品
压釜中加入10mL乙醇在180~C下反应约20h.将所
获得的多孔氧化铝膜取用离子水清洗
1.3多孔阳极氧化铝膜
采用
StationSeikoInstrumentslnc.,Japan原
13本电子公司生产的扫描
6700F)观测所得的多孔阳极氧
2结果与讨论
2.1温度对多孔阳极氧化铝形貌
目前.在高纯铝上制备孔阳极氧化铝
用0.3mol/L草酸作电液在4?下进行两
化,而本文为了讨沦在0~C以下进行阳极
孔氧化铝膜肜貌的影响,实验分成1r两
是在一lOcc下进行两步阳氧化.为J,防止
一
l0o【=时结冰,本文在酸水溶液中加入乙
抗冻剂,并使草酸的浓度仍为0.3mol/L;另
20”C下进行两步阳极化,电液仍为传
0.3M的草酸水溶液.两实验的其它条件均
从冈l和图2可见,在低温l0cc下,阳极
到的多孔氧化铝膜不仅纳孔排列有序,
铝膜底面氧化均匀.而图3和图4可
20?下得剑的多孑L氧化膜底部氧化较小
足因为在阳极氧化过程中产生热量,温
有利于散热,氧化速度就慢,孔洞发展越
是从图l和图3来看,多阳极氧化销膜
基本上没有发,上太大变化,为115nm左右.总的来
说.温度对多孑L阳极氧铝膜肜貌的影响
分地明.
———?———嘲目
000【nm11224
图1—10?下制得的PAA模板的AFM底表
o
10001000
lnmJ
图2—10?下制得的PAA模板的AFM底表面
三维高度起伏图
2009年第40卷第1期《浙江化工》一9一
- ?_?————_
n?p州122
图320?下制得的PAA板的AFM底表
至
.
t,-
0
100010?
lm】
图42O?下制得的PAA模板的APM底表面
三堆高度起伏图
2.2剥离工艺的
传统方法采用的剥离基的方法足将
步阳极氧化后的样品置饱和氯化汞水
泡适当的时间,直到末氧的铝基片被完
后在取出,再进行清洗.m于铝与乙醇在
下能发生反应,所以本文用乙醇在高温
剥离氧化锅膜底部的铝基,在剥离过程中
唯一试剂就是乙醇,这就免J,氯化汞和
污染,并且乙醇容易清洗,不会给氧化销
质.所以,此方法是一种境友好的理想
T艺.
图5用乙醇在高温高压剥离
PAA模板上表面的SEM照片
从网5中可以看到,用醇剥离后的多
铝孔洞似乎都被堵塞,具是何成分及其
有待于进一步研
3结论
以0.3mol/L草酸溶为电解液.加入
醇作抗冻剂,在O~C以仍然町制得高度
孔阳极氧化铝.而F1.底氧化史=加均匀.
乙醇在高温高压下剥离铝,是一种新型
理想工艺.
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a
(上接第6页)
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TheSeparationofMethanol—DMCAzeotropeM—
ixture
XIAOYang
fColiegeofChemistryandMaterialScience,South-CentralUniversityforNationalities,Wuhan430074,China)
Abstract:Methanol—DMCbinaryazeotropicsystemwereseparatedbyazeo
tropicrectificationandextractive
rectification,respectively.Theoptimaloperatingconditionswereobtainedbyusingorthogonalexperimentmethod?
Experimentalresuhsshowedthat,forazeotropicrectification,theoptimalconditionswereazeotroplcagentmass
weightusing3.16timestothatofmethnol,refluxratioof3:1,distillaterateof6mL/min,respectively.For
extractivereetification,theoptimalseparationconditionswereusingfuffuralasextractionagent,controlreflux
rati0of3:1.thedroppingrateof3rag/rain,extractionratioof4:1.Itwasfoundthattheextractiverectification
wasbetterthantheazeotropicrectificationthroughcomparingthepurityofDMCandoperationaltechnology?
Keywords:azeotropicdistillation;extractivedistillation;methanol;DMC;azeotropicseparation
预处理工艺对制备多孔阳极氧化铝膜的影响_杨培霞
预处理工艺对制备多孔阳极
26
材料工程/2005
预处理工艺对制备孔阳极氧化铝
InfluenceofPretreatmentonPreparationofPorousAnodicAluminaFilm
杨培霞,安
(哈尔滨工业大学应用
YANGPe-ixia,ANMao-zhong
(DepartmentofAppliedChemistry,HarbinInstituteof
Technology,Harbin150001,China)
摘要:对铝的预处理工艺进了研究,详细探讨了高
及电化抛光等对多孔阳极氧化铝貌的影响。实验结
丙酮除效果最好,不经高温退火电化学抛光仍能得
多孔阳氧化铝膜,使制备工艺得了简化。其原因是
法可以除铝的内部结构及表面缺对多孔氧化铝膜有
关键词:铝;阳极氧化;
中图分类号:O646.542 文献标识码:A 文章编
号:1001-4381(2005)09-0026-04
Abstract:Theinfluenceofannealing,degreasing,electropolishingonthemor
phologyofporousanodicaluminawasinvestigated.Experimentsindicatethat
———————————————————————————————————————————————
acetoneexhibitsthebestdegreasingeffectandthatwel-larrangedporousanodicaluminafilmisobtainedwithoutannealingandelectropolishing.Thepreparationofporousanodicaluminafilmissimplifiedbecauseofthetwo-stepanodicoxidationmethodthateliminatestheinfluenceofdisfigurementinsideandonthesurfaceofaluminium.Keywords:aluminium;anodicoxidization;porousanodicalumina;pretreatment 纯铝
极氧化,能够形成具有纳米孔列结构的多孔型阳
(PorousAnodicAlumina,简称PAA)[1]。这种PAA膜的孔
有序并铝基体表面垂直。由于PAA膜独特的结构和很
性,使成为制备一维纳米材料的想模板。近年来,通
的方法成功地在纳米孔中沉积了种金属、半导体、
[2-4]。目前,已在制备垂直磁记录材[5]、光电元件[6]、
等方面取得了一些研究成
由于多孔阳极氧化铝膜在米功能材料合成方面
用前景,因此其制备工艺也就成为国学者研究的热点。
纯铝在行阳极氧化前,都要经过温退火、除油、除
学抛光预处理过程[8,9],这样预处理过程很复杂,并
时间。
为了简化多孔阳极氧化铝的备工艺,本工作针对
艺对多阳极氧化铝膜结构形貌的响进行详细研究,
响因素,以期在保证得到高度有序多孔阳极氧化铝膜的
备工1.1 实验材料及
———————————————————————————————————————————————
纯度为99.99%(质分数)以上的铝片(新疆众和铝业有限公司供),规为20mm@20mm@015mm;丙酮、化钠、高氯酸、乙醇、磷酸、草酸等试剂均为分析纯;高退火用氩气
在阳极氧化,将试样在丙酮中超声除油10min左右,后在1mol/LNaOH中放置约10min,以去除铝表面上形成的自然氧化层,用蒸水冲洗干净。以石墨为阴,在室温下进行两
[10]
1 实验
。以
013mol/L的草做电解液,电压为40V,第一次氧化时间为3h。第一阳极氧化,60e下将试样在CrO320g/L,H3PO460g/L成的水溶液中浸泡2h,以去除第一步氧化所形成的氧化膜,而后用蒸馏水洗干净,进行
,ita-
预处理工艺对制备孔阳极氧化铝
27
chiS4700型场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)进行形貌;采用日本RigakuD/MAX-3B型X射线衍
2 实验结果与
2.1 高温退火对多孔阳极氧化铝形貌的影响试样在进
氧化前,一般要经过高温火处理[9,10]。高温退火的目的是消铝片在冷轧工时产生的内力,使铝的晶粒长大并减少晶微观缺陷,它被认为是形成高度有序的多孔结构的前提条件。因此,本作研究了预处理工中温退火对PAA膜
高温退火的方是将铝片在氩气保护下,温度为500e时理5h。温退火对铝的结形态的影响见图1。分别对退火前后的铝试样进行二次阳极氧化,在阳极氧化前均进了电化学光,所得多孔阳氧膜的FE-SEM
图2 铝试样高温退火前后
(a)高温退火;(b)高温
Fig.2 FE-SEMimagesofporousaluminafilmwithand
withouthightemperatureannealingofaluminum
(a)withouthightemperatureannealing;(b)withhightemperatureannealing
图只有代表(200)晶面的一个衍射峰。这说退火前铝片内部晶粒排列杂,为多晶
后,铝的结晶发生明显的优取向,铝的结晶度
由图2可以出,使用未经高温退火处理的铝片,阳氧化所得的PAA膜孔比较均匀,并具有一定有性。铝片经高温退火处理后再进行阳极氧化,制备PAA膜的有序性比退火所改善,但效果不
基于以实验结果可以认为,高纯度铝即使不经温退火,
过两步阳氧化方式得到高度有序的PAA膜,其有序性基本能
图1 高温退火
(a)高温退火前;(b)高温退火后Fig.1
XRDpatternsofaluminiumsamplebeforeandafterhightemperatureannealin
g(a)beforehightemperatureannealing;(b)afterhightemperatureannealing
用。因此,本工作以下实验铝试样均不经过高温
2.2 除油对多阳极氧化铝膜制
铝材在生产、运输过程中容易黏附到机械设备上的油、杂质颗等污染物。材表面的油脂会阻碍其表电解液的充分接触,不能得到润湿均匀的表面,并还会污染到电解液。通常验对铝试样要进行
分采取三种方式对铝片进行除油处理:(1)( 由图1可见,未高温退火的
图中现了四个衍射峰,分别代表(111),(200),(220),(311)晶,经高温退火
28
50g/L的YB-5洗涤剂,在50~60e时除油10min;(3)采用碱性油配方进行除油。在20g/LNaOH,50g/LNa2CO3,30g/LNa3PO4#12H2O组成的碱性液中,温度60~70e时除油2min。试样除油后均进行
不经除油理制备的PAA膜的FE-SEM照片图3a,
油后制备的PAA膜的FE-SEM照片见图2a及图3b,c
。
材料工程/2005
除油处理。对比图2a和图3b,c的FE-SEM照片,采用丙酮除油后制得的多孔氧化铝膜孔径均,纳米孔排列有性最好;经碱性除油后纳孔的有序性较好,孔径不均匀;经洗涤剂除后,纳米孔的有序性较差,并且纳米孔的胞膜不是规则的六角形。由此可见,碱性除和洗涤剂除的效果明显不如酮的除油效果好。同时使用超波可强化除油过程、缩短除时间、
2.3 除氧化层对孔阳极氧化铝膜制
铝在空中能自发地形成一层氧化膜,这氧化膜疏松多孔且很不均匀。试样表面存在的自然氧化层对多孔化铝形貌的影响
前进行了电化学抛
图4 未去除自然氧化层制
Fig.4 FE-SEMimageofporousaluminafilm
withoutalkalinedescalingofaluminum
从图4可以看出,未去除氧化层备的PAA膜纳米孔列的有序性较差,且孔径大小不均匀。这是由于不经NaOH除氧化层的铝样一氧化时,必然要在自然化层上形成氧化膜,除一次氧化膜后,留在铝基凹的均匀性要比经NaOH除氧化层的试样差,这样,二次氧化后得到的多孔氧化铝膜的均性也会较差。
极氧化前必须除
图3 铝试样经同的除油处理
PAA膜的FE-SEM照片
(a)
differentdegreasingmethod
(a)withoutdegreasing;(b)degreasingwithcleaningagent;
(c)alkalinedegreasing
然氧化
2.4 电化学抛光多孔阳极氧化铝形
铝试在阳极氧化前,一般还要进行电化学抛光,以保证铝的平整光亮,它是保证多孔阳氧化铝膜高度
[9]
。电化学抛光对制
多孔阳极氧化膜的影响见
对比图5和图2a可以看出,未经电化学抛光处理的铝试样与电化学抛处理的铝试样,在两步阳极氧化后制得的PAA孔径都比较均匀,且纳米孔阵列的有序性也都很好。因此,在制备多阳极氧化铝时,处工艺可不经过电化
从图3a可以看出,试样不经除油处理,直接进行除氧化层及电化学抛光后到的多孔氧铝膜孔径不均匀,米孔的形状不则,说明铝试样表的
进行
预处理工艺对制备孔阳极氧化铝
29
(2)铝试样在阳极氧化前必须进行除油理,在超声波作用采用丙酮
(3)试样在进行阳极氧化前是否经过化学抛光,对所制备的PAA膜有序性基本没有影响。因此在铝预处理工艺中可不
(4)温退火和电化学抛光对PAA膜的序性影响不大,这是因为阳极氧化法能够消除高纯铝基材的内结构和原有表面
图5 铝试样未经电化学抛光
Fig.5 FE-SEMimageofporousaluminafilm
withoutelectropolishingofaluminum
影响。因此,简化预处理工艺
参考文献
2.5 简化预处理工艺
研究表明,试样在阳极氧化前,预处理过程不经过高温火和电化学光,也能够得到高度序PAA膜。原因是两步阳极氧化法可以消除的内部及表面一些缺陷多氧化铝膜有序
两步阳极氧化即第一次阳极氧化后,采用湿法刻蚀的方将形成的化膜除掉,再行第二步阳极氧化。在第一
形成孔的位置是随机选取的,有化程度较低,因为此
在一定度上受到铝的内部及表面痕等缺陷的影响。
间的延,多孔氧化铝形成的自组效应会使其有序化程
即氧化间越长,孔的有序性越好。究表明,一次氧化时
孔的有性较好。将一次氧化得到氧化膜去除后,在
上就留了较规则的凹坑,这些凹成为第二步氧化的模
时孔洞先在这些凹坑处形成。由这些凹坑相对比较规
二步氧后能够得到高度有序的PAA膜。从以上分析可
两步氧法制备PAA膜时,受高退火和电化学抛光影
次氧化已被褪掉,第二步氧化时其影响很小。所以,
法制备孔阳极氧化铝膜时,无须过高温退火和电化学
够得到高度有序的多孔阳极氧化
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3 结论
(1)高温退火可改高纯铝的结晶度,
备多孔阳极氧化铝膜的有序性的改善不是很明,因此,在铝的预处理工中可不进
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基金
作者介:杨培霞(1970-),女,士研究生,主要从事应用学方面的研究,联系地址:哈尔工业大学411信
p
———————————————————————————————————————————————
