Способ изготовления пористыхмембран

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ТВЛЬСТВУ (63) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 0305.79 (21) 276507/22-02 с присоединением заявки HP и817099

Ф ,/ (5))М. Кд.®

С 25 D 1/06

C 25 0 11/02

Государствеияый комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 3003.81. Бюллетень H9Дата опубликования описания 300381 (53) )(,Щ(6 2 1 . 3 5 7 . . 8 (088. 8) (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

I !

1 (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОРИСТЫХ ИЕИБРАН

Изобретение относится к техноло-" гии изготовления пористых иэделий, преимущественно пористых мембран иэ окиси алюминия, и может быть исполь:зовано при и э готовленни пористых

Фильтров, эталонных образцов для эталонной контактной порометрии, датчиков влажности и других иэделий со строго определенной пористостью.

Известен способ изготовления пористых мембран из окиси алюминия, заключающийся в аноднровании алюминиевой фольги н последующем отделении анодной окнсной пленки алюминия путем растворения алюминия в селективном травителе fl) .

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 поверхнос» ти формируется анодная окисиая пленка М ОЗ, состоящая из двух слоев: наружного пористого н барьерного беспористого (его толщина составляет обычно несколько сотен ангстрем), лежащего на границе раздела окиселметалл. Беспористый анодный слой и Зо после растворения алюминия закрывает с одной стороны поры анодной пленки;

Наиболее близким к предлагаемому является способ изготовлення пористых мембран, включающий анодирование алюминиевой фольги и отделение анодной окисиой пленки от подложки 323 .

Однако для отделения окисной пленки по известному способу необходимо проводить селективное трав» ление алюминия в токсичном растворе, например брома в этиловом спирте, и последующее растворение беспо" ристого слоя в кислом растворе (при» мер 2), что приводит к ухудшению качества пористых мембран.

11ель изобретения — повышение качества мембран и упрощение процесса. . Поставленная цель достигается тем, что алюминиевую фольгу перед анодированием наносят на подложку, выполненную иэ вентильного металла, а анодирование проводят.,на глубину, превышающую толщину фольги.

Нанесение фольги осуществляют. накатыванием ее на подложку или методом вакуумного напыления.

Упрощение процесса достигается за. счет уменьшения количества опе817099

Таблица l

lli7 550

l l, 7 565

11,6 565

11, 7 545

1l 5 570. (Предлагаеиай способ) 124

126

127

125 раций в способе (с 11 до 7} и эа счет исключения использования токсичных растворов травления. .. При анодирояании фольги, нанесенной на подложку иэ вентилъного металла, граница раздела, пористый окисный слой — беспористый барьерный слой, постепенно перемещается вглубь фолъги и через определенное время достигает. поверхности подложки, иа которую была нанесена фольга, а при дальнейшем анодировании может переместиться вглубь подложки,при этом .Фольга полностью на всю толщйиу, превращается в пористую анодную окисную пленку, лишенную барьерного слоя.

Адгеэия анодной окисной пленки к окисленной поверхности подложки значительно ниже, чем адгезия алюминиевой фольги к металлической подложке, поэтому анодная окисная пленка s виде танхой прозрачной мембраны легко отслаивается от поверхности подложки .при незначительном механическом воздействии.

Пример 1. Образцы 1 - 10 изготавливают по предлагаемоМу спо- собу. Для этого фольгу толщиной

О, 1 мм из алюминия марки А99 обезжиривают в этиловом спирте и накатывают на алюминиевые (марки АД1) листы толщиной 0,8 мм, вырезают из листов образцы размером 60 48 вес анодируют в щавелевокислом электролите в течение 115 мин при плотности тока 2 A/äè (время анодирования подбирают таким образом, чтобы глубина анодирования превышала толщину накатной фольги на 5 - 10 мкм), промывают в дистиллированной воде в течение 1 ч, сушат сначала струей сжатого воздуха, а затем в сушильном шкафу при 150 С.в течение 2 ч. После этого с образцов пинцетом снимают анодные окисные пленки, в которые превращается накатанная Фольга в процессе аноднрования, Пленки предствляют собой прозрачные мембраны размером 60 48 мм.

П P и м е р 2. Образцы 11-20 изготавливают по известному способу.

Для этого листы Фольги размером

60048i0,25 мм иэ алюминия А99 обеэжиривают этиловым спиртом, окрыва5 ют одну сТороа химич ски стойким лаком, анодируют в щавелевокислом электролите 105 мин при плотности тока 2 A/äì (время анодировання подбирают таким образом, чтобы толщина мембраны была такой же., как и в примере 1), промывают в дистиллированной воде в течение 1 ч, удаляют с образцов защнтную лаковую пленку, промывают в дистиллированной воде

s течение 0,5 ч, выдерживают в рас- . 5 творе брома в этиловом спирте в течение 32 ч .(до полного растворения алюминия). Полученные таким образом мембраны с целью удаления барьерного слоя травят в течение 20 с в

36 растворе, содержащем 35 мл 85%-ной ортофосфориой кислоты и 20 r хромового ангидрида на литр воуэа, промывают в дистиллированной воде в течение 1 ч, сушат сначала струей сжа35 того воздуха, а затем в сушильном шкафу при 150ОС в течение 2 ч.

Далее на всех образцах измеряют пористость методом вакуумной пропитки додекаиом, микротвердость на микро3О твердомере ПНТ-3 и толщину методом металлографическоге шлифа.

Результаты измерений приведены в табл. 1.

35 Как видно иэ табл. 1, при одинаковой толщине, Разброс значений пористости мембран, изготовленных по предлагаемому способу (11, 5-11, 7%), значительно ниже аналогичного пока,@ зателя для мембран, изготовленных по известному способу (13.2-17,9%). с

ПредЛагаеинй способ обеспечивает большую твердость и меньший разброс микротвердости (545-570 кг/мм }

45 мембран, чем «звестный способ / (340-465 кГ/мм ) ..

817099

Продолжение таблицы

2 3 . 4

125 11у6 565 .126 11,6 560

124 . 11,7 570

126 11, 7 550

127 11,5 560

124 15 7 380

122 14,6 385

125 16, 1 360

126 13,2 465

124 14, 5 390

128 17уб 355

127 13,3 460

1?4 .17,9 340

127 15 4 420

126 13, 8 450 (Иэ вестный способ) 12 14

17

20

П р н м е ч а н и е.Превышение толщины мембраны над толщиной фольги, пошедшей на ее изготовление, объясняется приращением объема окисла в процессе анодирования.

Пр и ме р 3. Образцы 21- 30 изготовляют по предлагаемому способу. Для этого фольгу толщиной О, l им нэ алюминия марки А99 обезжиривают . в этиловом спирте и накатывают íà Q5 титановые (марки ВТ1-О) листы толщиной 0,5 мм, вырезают из листов образцы размером 60w48 мм, анодируют в щавелевокислом электролите в течение 10 мин при плотности тока 2 А/дР уу и напряжении в конце процесса анодирования 90 В (режим анодирования по добран таким образом, чтобы глубина анодировання превышала толщину накатанной фольги на 0,11 мкм), после чего процесс ведут как в примере 1.

Пример 4. Образцы 31-40 также изготавливают по .предлагаемому способу. Для этого на механически полированные титановые (марки

ST3.-0) пластинки размером 60к48 05 ми наносят методом вакуумного напыле-.

° ния в установке УВН-75П-1 пленку алюминия марки А995 толщиной 4 мкм.

Далее образцы анодируют в щавелевокислом электролите в течение 12 мин прк плотностк тока 2 A/äì и напряжении в конце процесса анодированкя

90В (режим аноднрования подобран такки образом, чтобы глубина анодировання превниала толщину нанесенного алюминия,на О, 11 мкм), после чего .процесс ведут так же как и в прйi иере л.

Результаты иэмененкй представлены в табл. 2 °

817099

Таблиц а 2

Образец

Пример

Толщи ча, Порисмкм тость (общая), %

Р .кротвердость, кГ/мм г

21 125

22 127

23 124

24 126

25 125

26 125

27 124

28 125

29 126

30 127

570

ll 5

lli5

565

570

ll 6

ll 7

555

11с6

565

11,6

570

560

11,7

11,5

555

11,7

570

560

11,5

31 5,1

3.2 5, 1

3 3 5, 2

34 5,1

35 5,2

36 5,2

10il

}0,3

Не измерялась вследствие малой толщины мембран

10,1

10,4

10,2

10,2

5 1

10 i 3

5,2

10,1

5,2

10,2

5,1

10,3

Кроме того, предлагаемый способ

60 может с успехом использоваться в научных исследованиях при изготовлении образцов для термоаналиэа для изучения механических, физико-химических и электро-физических анодных 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 умень- шению разброса параметров, характеризующих пористость мембраны (общая пористость, спектр пор), повышает механическую прочность стабилизирует угол смачивания и электрофизические свойства мембраны. Значительно улучшаются условия труда, так как при изготовлении мембран исключено

- acnomaoaaHge токсичных веществ.

Благод .ря высокой воспроизводи-мости пористости мембраны, изготовленные пористые, мембраны могут быть использованы в качестве эталонов при определении порнстости методом эталонной контактной порометрии, в качестве датчиков влажности, в качестве фильтров, используемых для обесщелачивания воды, очистки бытовых и промышленных сточных вод, для ультрафильтрации и днализа пищевых биологических и медицинских объектов.

В17ОМ

Фоомула изобретения

Ф Составитель В. Бобок

Редактор В.Матюхина ТЕхред Т.Маточка . Корректор Н.Бабинец

Заказ 1248/35 Тираж 704 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035,Москва,Ж-35,Раушская наб.,д.4/5

Филиал ППП Патент, r.ужгород, ул.Проектная, 4

Способ изготовления пористых мембран, включающий анодирование алюминиевой фольги и отделение анодной окисной пленки от подложки, отличающий с я тем, что, с целью повышения качества мембран и упрощения процесса, алюминиевую фольгу перед анодированием наносят на подложку, выполненную из вентильного металла, а анодирование провопят на глубину, превышающую толщину фольги.

Источники информацки, принятые во внимание при экспертизе

l. Ярошинский И.С. и др. Метод отделения анодной пленки от поверх- . ности алюминиевого сплава.- физико-химия механических материалов .

1972, т . В, 9 .2, с. 112-ll4.

2. Патент Q!9. Р 3850762,- кл. 204-11, опублнк. 1974.