多孔性阳极氧化铝薄膜制造技术

一种具有二个主要表面的不对称阳极氧化铝薄膜，其中较大孔洞层系由第一表面延伸，并且与较小孔洞层系（与另一表面间距为Ｓ）相连通。该薄膜特征是具有增厚的微孔区，而使间距Ｓ大于１微米。通过间断降压过程使微孔区增厚，以使薄膜与其金属基质相分离。当薄膜用于过滤如噬菌体或类菌质体时，没有缺陷而且可靠性能高。（*该技术在2009年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术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。本专利技术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，本专利技术附带的目的是通过金属铝的预处理，以减少缺陷之产生。本专利技术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。本专利技术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，该附图为按照本专利技术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0.5ds：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。按照本专利技术，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。在电压间断时，金属转化成氧化物过程发生在薄膜/氧化物界面，并且各微孔透过原隔离层，其透过速率可使得隔离层之厚度仍约为1毫微米/伏。各微孔孔径亦约为1毫微米/伏。阳极氧化薄膜增长在一定程度上取决于电解液性质，但一般来说，每毫安/厘米2电流则每分钟增长0.5微米。根据这些数据，并须记住不论在任一电流下电解液对阳极氧化薄膜的化学溶解作用，那么本专业领域的读者可以决定间断降压-->过程中所需采用的电压，时间，以便使薄膜生成所需的微孔区结构。降压过程中在5-150伏电压下间断1分钟至3小时，最好是10至60分钟。一般对较高电压宜用较短时间，反之亦然。在降压期间，金属及其氧化薄膜可留于用于降压之电解液，或者转移至其它的电解液。将基质转移的一个优点是，可选择新的电解液以尽量减少化学溶解作用。由于化学溶解作用能使孔径增大，因此是不希望的。当在低于30伏电压间断时，所用电解液最好是稀硫酸，稀硫酸对阳极氧化铝之溶解性较低，并且可用较高的电流密度，从而可在低电压下使薄膜增长较快。对于在高于30伏电压下间断降压，宜用含磷酸的电解液。间断的时间上限取决于避免过多的较大孔洞区溶解而使其薄弱化。最小孔径是取决于最低电压值，在该电压下发生有效的阳极氧化作用，它发生于金属/氧化物界面，即在由金属基质分离氧化薄膜的一个表面。有时最小孔径可比实际需要值为低。在这些情况下，可将薄膜在一适当时间内浸于可溶解阳极氧化铝的液体中（如磷酸）。较小孔径区因其比表面积较大，故比大孔洞区溶解得快。在可控方式下，该技术可用于增加分离薄膜的最小孔径。较小孔洞区域厚度的增加，可使阳极氧化薄膜的流通性降低，这样当薄膜用于过滤器时则产生不利影响，然而当薄膜可靠性增加时则是有利的。由于存在杂质，金属铝不可避免地含有第二种物相微粒，这可导致各种缺陷，一般是在阳极氧化薄膜产生空隙。只要是各缺陷的最大尺寸仍小于薄膜微孔区域中孔洞长度或特定孔径时，存在的缺陷还不至于有损薄膜用于过滤器时性能。考虑到所需的尺寸和缺陷的产生，需要选取薄膜孔区的厚度，从而可达到下述要求：-性能损失最低（指定小孔洞长度至少与缺陷尺寸相若），-流通量损失最低（按上述要求小孔洞尽可能要短）鉴于先进生物工程技术的发展，对于不含病毒和类菌质体的液体-->（如生长介质，血浆添加物等）的生产日愈显得重要。尤其是细胞培养和发酵对于病毒和类菌质体的污染极敏感。目前液体的过滤系统仍未满足要求。一方面因其孔径尺寸变化太大而难以达到有效的分离效果，问题在于目前市售的过滤薄膜是由再生的纤维素材料或合成聚合物材料构成，它们具有较大的孔径分配而有些孔径甚至有针孔大孔洞;另一方面，或因薄膜过于密牢使其流通性量，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有二个主要表面的阳极氧化铝薄膜，其中较大孔洞层系由第一表面延伸，并且与较小孔洞层系连通，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。

【技术特征摘要】
GB 1988-10-3 8823145.11、一种具有二个主要表面的阳极氧化铝薄膜，其中较大孔洞层系由第一表面延伸，并且与较小孔洞层系连通，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。2、按权利要求1的薄膜，其中距离s最多为2微米。3、按权利要求1的薄膜，其中较小孔洞的最小孔径小于0.15微米。4、按权利要求3的薄膜，其中不显示出孔径大于0.15微米的缺陷。5、按权利要求1的薄膜，当其在含水噬菌体或类菌质体悬浮液过滤测试中受攻击时，生成的滤液中噬菌体或类菌质体浓度小于原悬浮液浓度之0.01%。6、一种生成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，而降压的...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗宾克里斯托弗弗尔诺，威廉罗伊里格比，
申请(专利权)人：艾尔坎国际有限公司，
类型：发明
国别省市：CA[加拿大]