Способ изготовления пористыхмембран

Сефз СоветскихСоциалистическихРеснублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ТВЛЬСТВУ(23) Приоритет Государстееияыя комитет СССР яо дедам изобретений я откРытий(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОРИСТЫХ ИЕИБРАН Изобретение относится к техноло-" гии изготовления пористых иэделий, преимущественно пористых мембран иэ окиси алюминия, и может быть использовано при изготовлении пористых Фильтров, эталонных образцов для эталонной контактной порометрии, датчиков влажности и других иэделий со строго определенной пористостью.Известен способ изготовления по" ристых мембран из окиси алюминия, заключающийся в аноднровании алюминиевой Фольги и последующем отделении анодной окисной пленки алюминия путем растворения алюминия в селектив, ном травителе 1 .Однако известный способ не поз-. воляет получать пористые мембраны со сквозными порами, что определяется особенностями .процесса анодирования, 20 Нри электрохимическом анодировании алюминиевой фольги на ее поверхности Формируется анодная окисиая пленка МОЗ, состоящая из двух слоев: наружного пористого и барьерного беспористого (его толщина составляет обычно несколько сотен ангстрем), ле" жащего на границе раздела окиселметалл. Беспористый анодный слой и З 0 после растворения алюминия закрываетс одной стороны поры анодной пленки;Наиболее близким к предлагаемому является способ изготовления пористых мембран, включающий анодированиеалюминиевой Фольги и отделение анодной окисиой пленки от подложки 21Однако для отделения окиснойпленки по известному способу необходимо проводить селективное травление алюминия в токсичном растворе, например брома в этиловом спирте, и последующее растворение беспо"ристого слоя в кислом растворе (пример 2), чтоприводит к ухудшениюкачества пористых мембран,Цель изобретения - повышениекачества мембран и упрощение процесса.. Поставленная цель достигаетсятем, что алюминиевую фольгу переданодированием наносят на подложку,выполненную иэ вентильного металла,а анодирование проводят.,на глубину,превышающую толщину фольги.Нанесение фольги осуществляютнакатыванием ее на подложку илиметодом вакуумного напыления.Упрощение процесса достигаетсяза. счет уменьшения количества опе. (Предлагаевнй способ) 124 1,7 11,6 565 27 11, 7 545 11,5 570 125 раций в способе ( с 11 до 7) и эасчет исключения использования токсичных растворов травления.При анодирояании фольги, нанесенной на подложку иэ вентилъногометалла, граница раздела, пористыйокисный слой - беспористый барьерныйслой, постепенно перемещается вглубьфолъги и через определенное времядостигает. поверхности подложки, иакоторую была нанесена Фольга, а придальнейшем анодировании может переместиться вглубь подложки,при этом;Фольга полностью на всю толщйнупревращается в пористую анодную окисную пленку, лишенную барьерного слоя.Адгеэия анодной окисной пленки кокисленной поверхности подложки значительно ниже, чем адгезия алюминиевой фольги к металлической подложке,поэтому анодная окисная пленка ввиде танхой прозрачной мембранылегко отслаивается от поверхностиподложки .при незначительном механическом воздействии,П р и м е р 1. Образцы 1 - 10изготавливают по предлагаемоМу спо-собу. Для этого фольгу толщинойО, 1 мм из алюминия марки А 99 обезжиривают в этиловом спирте и накатывают на алюминиевые (марки АДЦлисты толщиной 0,8 мм, вырезают излистов образцы размером 60 х 48 ижанодируют в щавелевокнслом электролите в течение И 5 мин при плотноститока 2 А/дм (время анодированияподбирают таким образом, чтобы глубина анодирования превышала толщинунакатной фольги на 5 - 10 мкм),промывают в дистиллированной воде втечение 1 ч, сушат сначала струейсжатого воздуха, а затем в сушильномшкафу при 150 фС.в течение 2 ч. Послеэтого с образцов пинцетом снимаютанодные окисные пленки, в которыепревращается накатанная фольга впроцессе аноднрования, Пленкипредствляют собой прозрачные мембраны размером 60 ф 48 мм. П р и м е р 2. Образцы 11-20изготавливают поизвестному способу.Для этого листы фольги размером60 к 48 г 0,25 мм иэ алюминия А 99 обеэжнривают этиловым спиртом, покрывая ют одну сторону химически стойкимлаком, анодируют в щавелевокисломэлектролите 105 мин при плотноститока 2 А/дмф (время анодированняподбирают таким образом, чтобы толщир на мембраны была такой же., как и впримере 1), промывают в дистиллированной воде в течение 1 ч, удаляют собразцов защнтную лаковую пленку,промывают в дистиллированной водев течение 0,5 ч, выдерживают в рас- . ф творе брома в этиловом спирте в течение 32 ч .(до полного растворенияалюминия). Полученные таким образоммембраны с целью удаления барьерного слоя травят в течение 20 с в 36 растворе, содержащем 35 мл 85-нойортофосфорной кислоты и 20 г хромового ангидрида на литр вода,промывают в дистиллированной воде в течение 1 ч, сушат сначала струей сжа того воздуха, а затем в сушильномшкафу при 150 С в течение 2 ч.Далее на всех образцах измеряютпористость методом вакуумной пропитки додекаиом, микротвердость на микроур твердомере ПНТи толщину методомметаллографическоге шлифа.Результаты измерений приведеныв табл. 1. Как видно иэ табл 1 при одинаковой толщине, Разброс значений пористости мембран, изготовленных по предлагаемому способу (11,5-11,7), значительно ниже аналогичного показателя для мембран, изготовленных по известному способу (13.2-17,9).УПредЛагаеинй способ обеспечивает большую твердость и меньший разброс микротвердости (545-570 кг/ммф) мембран, чем ИВестный способ / (340-465 кГ/мм ) .(Известныйспособ) 1214 16 17 18 20 П р и м е ч а н и е.Превышение толщины мембранынад толщиной фольги, пошедшей на ее изготовление, объясняется приращением объема окисла в процессе анодирования. Пример 3. Образцы 21- ЗО изготовляют по предлагаемому способу. Для этого фольгу толщиной 0,1 им нэ алюминия марки А 99 обезжиривают . в этиловом спирте и накатывают на 45 титановые (марки ВТ 1-0) листы толщиной 0,5 мм, вырезают из листов образцыразмером 60 в 48 мм, анодируют в щавелевокислом электролите в течение 10 мин при плотности тока 2 А/ГАВР у и напряжении в конце процесса анодирования 90 В (режим анодирования по" добран таким образом, чтобы глубина анодировання превышала толщину накатаннойфольги на 0,11 мкм), после чего процесс ведут какв примере 1.П р и м е р 4. Образцы 31-40 также изготавливают по .преддагаемому способу. Для этого на механически полированные титановые (маркиВТ 1-0) пластинки размером 6 ОХ 48 У 05 минаносят методом вакуумного напыле-.ния в установке УВНПпленку алюминия марки А 995 толщиной 4 мкм.Далее образцы анодируют в щавелевокислом электролите в течение 12 минпрк плотностк тока 2 А/дм и напряжении в конце процесса анодировандя90 В ( режим аноднрования подобран такки образом, чтобы глубина анодировання преввввала толщину нанесенногоалюминия,на 6, 11 мкм), после чего ,процесс ведут так же как и в прй-иере .жРезультаты иэмененкй представлены в табл. 2Р.дкротвердость,кГ/мм 21 125 22 127 23 124 24 126 25 125 26 125 27 124 28 125 29126 30 127 570 11,5 11,5 565 570 11,6 11,7 555 11,6 565 11,6 570 560 11,7 11,5 555 11,7 570 560 11,5 31 5,13.2 5, 1 3 3 5 , 2 3 4 5, 1 35 5,2 Зб 5,2 10,1 10,3 Не измерялась вследствие малой толщины мембран 10,1 10,4 10,2 10,2 37 5,1 10,3 38 10,1 39 10,2 40 5,1 10,3 Кроме того, предлагаемый способ в( может с успехом использоваться в научных исследованиях при изготовлении образцов для термоаналиэа для изучения механических, физико-химических и электро-физических анодных у окисных пленок. Таким образом, предлагаемый способ устраняет главную причину низко- щ го. качества пористых мембран - растравливание мембраны при растворении барьерного слоя и загрязнение.мембраны химическими реагентами и продуктами реакции, что приводит к уменьщению разброса параметров, характеризующих пористость мембраны (общая пористость, спектр пор), повыщает механическую прочность стабилизируетугол смачивания и электрофизические свойства мембраны. Значительно улучщаются условия труда, так как при изготовлении мембран исключено.использование токсичных веществ.Благодря высокой воспроизводи.мости пористости мембраны, изготовленные пористые, мембраны могут бытьиспользованы в качестве эталонов приопределении порнстости методом эталонной контактной порометрии, в качестве датчиков влажности, в качестве фильтров, используемых для обесщелачивания воды, очистки бытовых817099 Формула изобретения Составитель В. Бобок Редактор В.Матюхина ТЕхред Т,Маточка ) КоРРектоР Н,БабинецЗаказ 1248/35 Тираж 704 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035,Москва,Ж,Раушская наб.,д.4/5Филиал ПППффПатеитф, г.ужгород, ул.Проектная, 4 Способ изготовления пористых мембран, включающий анодирование алюминиевой фольги и отделение анодной окисной пленки от подложки, отличающийся тем, что, с целью повышения качества мембран и упрощения процесса, алюминиевую фольгу перед анодированием наносят на подложку, выполненную из вентиль- ного металла, а анодирование проводят на глубину, превышающую толщинуфольги. Источники информацки,принятые во внимание при экспертизе 1. Ярошинский И.С. и др. Метод отделения анодной пленки от поверх-,ности алюминиевого сплава.-фФизико-химия механических материалов 1972, т. 8, 9,2, с. 112-114. 2. Патент СВй 9 3850762,кл. 204-11, опублик. 1974.