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Ningbo Hewcho Industrial Limited.

Anodisation Anodisation

Le processus d'anodisation génère de l'alumine par électrolyse selon le principe d'oxydation. L'alumine, qui génère spontanément un film anodisé coloré, a une fonction anti-corrosion et anti-oxydation. Le film d’anodisation en aluminium peut être divisé en type bloquant et type multipasse. Un film d’oxyde barrière compact peut être obtenu par anodisation dans un électrolyte presque neutre. Ce film isole bien et peut être utilisé pour fabriquer des condensateurs et autres dispositifs.

L'aluminium est un métal actif qui forme spontanément un film d'oxyde de 0,01 à 0,10 Lm dans l'air. Ce film d'oxyde naturel est amorphe, mince et poreux, avec une faible résistance mécanique. Bien qu'il dispose d'une certaine capacité de protection de l'aluminium, il est loin d'être suffisant pour répondre aux exigences des utilisateurs en matière de décoration, de protection et d'application fonctionnelle de l'aluminium et de ses alliages. Par conséquent, le processus d'anodisation de l'aluminium dans l'électrolyte a été développé en continu. Depuis les années 1920, la valeur d’utilisation du film en aluminium anodisé a augmenté. Certains développements récents porteront leurs fruits au 21ème siècle.

Film d'anodisation en aluminium

Le film d’anodisation en aluminium peut être divisé en type bloquant et type multipasse. Un film d’oxyde barrière compact peut être obtenu par anodisation dans un électrolyte presque neutre. Ce film isole bien et peut être utilisé pour fabriquer des condensateurs et autres dispositifs. Lors de l'anodisation dans des électrolytes acides ou faiblement alcalins, ils peuvent former un film d'oxyde à passes multiples en raison de leur capacité à dissoudre l'alumine. La membrane a une structure unique. En aluminium se trouve à proximité de la surface du métal une couche barrière mince et dense sur laquelle une couche poreuse épaisse et lâche est formée. Les cellules membranaires de la couche poreuse sont hexagonales et serrées, avec un micropore de taille nanométrique dans chaque centre. Ces trous sont de taille uniforme et perpendiculaires à la surface de la matrice, et ils sont égaux les uns aux autres.

Avantages du film d'oxydation des pores

Pendant longtemps, les gens ont porté plus d’attention sur le film d’oxyde multipasse avec une application plus large et un développement rapide. Ses avantages sont les suivants:
  • la dureté élevée de la couche barrière peut dépasser le corindon;
  • bonne résistance à l'abrasion, à la corrosion et à la stabilité chimique;
  • la morphologie et la taille du trou peuvent varier dans une plage plus large avec différents processus électrolytiques, et l'épaisseur du film peut être ajustée;
  • le processus de préparation est simple avec de faibles exigences sur les conditions environnementales et l'équipement.

Bien qu'il n'y ait pas d'explication unifiée pour les changements morphologiques des deux types de films d'oxyde anodique: type bloquant et type multi-passes. Le concept de densité de courant critique lié à la morphologie du film a été proposé sur la base d'une étude systématique de la migration des ions lors de la formation d'un film d'oxyde dans des solutions telles que l'acide chromique, l'acide phosphorique et l'acide oxalique. Si la densité de courant d'oxydation anodique est supérieure à la densité de courant critique, le film barrière sera formé. Si elle est inférieure à la densité de courant critique, un film multipasse est formé. Cela brise la vision traditionnelle selon laquelle la morphologie de la membrane est étroitement liée au type d'électrolyte.

Anodization

Application d'un film d'anodisation en aluminium

On espérait initialement que le film d'aluminium anodisé aurait une bonne résistance à la corrosion, à l'usure et une isolation électrique. Au milieu des années 1930, les gens ont commencé à s'intéresser à la structure poreuse du film d'oxyde d'aluminium et ont réalisé la précipitation de matériaux colorés dans le film poreux. Ce n’est que dans les années 1960 que la coloration électrolytique des profilés en aluminium a été officiellement utilisée en production, ce qui a rendu le profil en aluminium de couleur largement utilisé.

Au cours des 10 dernières années, de nombreuses nouvelles réalisations ont été réalisées dans la technologie de l'anodisation de l'aluminium. Par exemple, de nouvelles mesures ont été prises pour accélérer la vitesse d'anodisation, dont certaines peuvent augmenter la vitesse de 2 à 3 fois. Un autre exemple est la nouvelle technologie d'oxydation à la température ambiante, qui répond au besoin de refroidissement qui consomme beaucoup d'énergie. La qualité du film d'oxyde peut être grandement améliorée par oxydation anodique puisée. De plus, une série d’avantages tels que l’efficacité élevée, le faible coût et les économies d’énergie peut être obtenue en utilisant l’oxydation en courant alternatif. Cependant, son application étendue est affectée par la couche mince (moins de 10 Lm), la couleur jaune et la faible dureté. En ajoutant des additifs récemment, la qualité du film a atteint le niveau d'électrooxydation en courant continu. Ces nouveaux développements ont rendu le processus d'anodisation de l'aluminium remarquablement mis à jour et amélioré. Je crois qu'au XXIe siècle, ces travaux permettront de nouvelles percées. Cependant, depuis la fin des années 1980, le problème technologique le plus intéressant de l'anodisation de l'aluminium a été le développement et la recherche de divers matériaux membranaires fonctionnels pour la porosité du film d'oxyde d'aluminium. Comme la taille des pores du film d'alumine n'est que d'une dizaine ou de plusieurs dizaines de nanomètres, elle peut jouer un rôle important dans la demande de divers nanomatériaux. C’est-à-dire qu’un excellent travail sur les micropores de la membrane nanométriques permettra à la technologie d’anodisation de l’aluminium de se régénérer au XXIe siècle et de devenir une nouvelle chose prometteuse grâce à l’appariement de haute technologie.

À l’heure actuelle, les recherches sur la fabrication de membranes poreuses en oxyde d’aluminium menant à la fonctionnalisation commencent principalement sous deux aspects. L’une consiste à utiliser sa structure poreuse pour développer de nouveaux films de séparation ultra-précis; Une autre consiste à préparer de nouveaux matériaux fonctionnels en déposant des matériaux ayant des propriétés différentes, telles que des métaux, des semi-conducteurs et des polymères, dans leurs micropores de taille nanométrique.

Dans le premier type mentionné ci-dessus, il y a peu de films d'oxyde. Par exemple, lors de la préparation de la séparation par membrane d'un film d'oxyde d'aluminium anodique, l'aluminium est d'abord anodisé dans un électrolyte acide pour former une couche de film d'oxyde à la surface de l'aluminium, puis la matrice d'aluminium et la couche barrière à l'arrière du film sont retirées. par des méthodes électrochimiques ou chimiques pour obtenir un film de séparation précis.

Lors du processus de préparation, la forme, la disposition et la taille des trous doivent être uniformes et la taille des trous peut être ajustée selon les besoins. Comparé à divers films de séparation organiques, ce type de membrane présente une résistance mécanique, une résistance à la chaleur, une stabilité chimique et une stabilité dimensionnelle meilleures. Il peut être utilisé comme membrane de séparation des gaz, des liquides et du sang à la température ambiante, mais également pour la séparation des gaz à haute température, tels que la désoxydation et la désulfuration des gaz de combustion.

Le deuxième type de film d'oxyde décrit ci-dessus présente un certain nombre de variations, en particulier dans les dispositifs optiques et photoélectriques. Lorsque la lumière est irradiée sur le film d'aluminium anodisé dans la direction de la surface de membrane parallèle, en raison de la directivité unique de la structure poreuse du film, la polarisation H et la polarisation V seront atténuées à des degrés différents, ce qui entraînera l'anisotropie du champ électromagnétique de la lumière et affectant les caractéristiques de polarisation de la lumière. Une variété de matériaux aux propriétés optiques différentes ont été précipités dans les micropores de taille nanométrique de la membrane poreuse, et divers types de photons polarisants, de plaques de phase optique et d'éléments optiques de communication optique ont été développés en fonction de leurs effets différents sur les caractéristiques de polarisation de la lumière. . Par exemple, si les trois éléments, A u, Al, NI sont déposés dans les micropores de la membrane poreuse A, 1 Lm d'épaisseur de membrane peut satisfaire à l'exigence voulant que les biophotes à cristaux de bord vendus dépassent 1 mm.

Des matériaux de fluorescence, des photosensibilisants, etc., sont introduits dans les pores de taille nanométrique du film d'oxyde d'aluminium. Par exemple, en combinant trempage et traitement thermique, du Tb3 + peut être introduit dans les micropores de la membrane poreuse, puis une lumière verte peut être générée sous l'action d'un champ électrique externe. Ce type de membrane poreuse fonctionnelle constituera un nouveau moyen de développer l’élément photoélectrique. Comme le trou de la membrane est au niveau du nanomètre, il peut être développé en un élément lumineux ultra-fin.

Deuxièmement, un film d'oxyde d'aluminium peut être transformé en film magnétique. Des matériaux magnétiques (tels que Fe, Co, NI et alliage magnétique) peuvent être remplis dans les trous du film d'alumine par dépôt sous vide et électrodéposition, puis le film à fonction magnétique peut être fabriqué. Il a une large perspective d'application. Par exemple, il peut être utilisé pour fabriquer diverses cartes magnétiques, bandes magnétiques, disques, etc. Les résultats montrent que la forme particulière des métaux magnétiques déposés dans les pores de taille nanométrique de la membrane poreuse peut être allongée grâce à la structure spéciale du film d'aluminium anodisé. De plus, l'orientation préférée de la cristallisation du métal magnétique correspond généralement à celle de son axe magnétique. Le film magnétique formé dans ce cas présente une protection magnétique élevée et des caractéristiques typiques d'aimantation verticale. Donc, il peut être utilisé comme support d'enregistrement magnétique vertical. Les résultats de l'étude sur le film magnétique composite de Fe montrent que plus le film magnétique composite est mince, plus les caractéristiques de réécriture et la densité du support d'enregistrement magnétique sont élevées. Par conséquent, il est possible d'obtenir une densité d'enregistrement magnétique verticale élevée en utilisant la structure spéciale de micropores de taille nanométrique de film d'aluminium anodisé.

Troisièmement, le film d'oxyde d'aluminium utilisé dans le film d'absorption sélective de l'énergie solaire se distingue également. L'énergie solaire est l'une des sources d'énergie les plus importantes du futur. Tous les problèmes d'énergie sur Terre peuvent être résolus en utilisant 1/10000 de l'énergie solaire reçue sur Terre. Par conséquent, l'étude sur l'utilisation globale de l'énergie solaire a attiré de plus en plus d'attention dans le monde. L'étude sur la préparation d'absorbeur d'énergie solaire par traitement fonctionnel de membranes poreuses d'alumine a montré de bonnes perspectives d'application.

Pour utiliser efficacement l'énergie solaire, le matériau du film absorbant doit avoir un taux d'absorption plus élevé dans le spectre du rayonnement solaire, tandis que le taux d'émission dans le spectre du rayonnement thermique doit être aussi faible que possible. Par exemple, dans les micropores de taille nanométrique de la membrane poreuse d'alumine obtenue par une solution d'acide phosphorique, le nickel a été électrodéposé pour former une membrane fonctionnelle à absorption sélective de l'énergie solaire. En mesurant la réflectance, on constate que ce type de film présente des caractéristiques d’absorption sélective idéales.

L'électrodéposition de Fe, Ni et d'autres métaux dans les pores du film peut rendre le film résistant à la chaleur de manière évidente plus résistant que le film à absorption sélective préparé par d'autres matériaux. Cependant, la résistance à la corrosion du revêtement n'est pas suffisante. On s'attend à ce qu'il soit amélioré en scellant le trou ou en recouvrant la surface du film d'un revêtement résistant à la corrosion et en modifiant les conditions environnementales environnantes.

En raison de son rapport signal / bruit (SNR) élevé, la microélectrode à faisceau a beaucoup attiré l'attention ces dernières années. Il existe de nombreuses méthodes pour préparer des microélectrodes à faisceau, et le diamètre minimal d’une seule microélectrode est requis pour atteindre 0,1 Lm. Évidemment, plus la surface de l'électrode active est petite, plus le rapport signal sur bruit est élevé. Par conséquent, la réduction de la surface de l'électrode active est devenue la clé de la préparation de microélectrodes à faisceau haute performance. La membrane poreuse en alumine présente une structure microporeuse à l’échelle nanométrique, qui offre des conditions favorables à la préparation d’une électrode de faisceau à hautes performances. Pendant la préparation, la feuille d'aluminium peut être anodisée pour former une membrane poreuse, puis la membrane poreuse peut être séparée de la matrice d'aluminium. Le métal (tel que U, P t, etc.) peut être déposé dans les micropores à l'échelle nanométrique par dépôt sous vide et par d'autres procédés, et sa surface peut être connectée au conducteur pour éliminer la couche barrière du film d'oxyde. La microélectrode à faisceau peut alors être obtenue.

En utilisant l'excellente conductivité thermique de l'aluminium de matrice et la surface interne maximale des micropores dans le film d'aluminium anodisé à la surface, il est possible de développer un film mince possédant une conductivité thermique élevée et des propriétés offrant un bon rapport qualité-prix. Par exemple, le platine est un bon catalyseur pour de nombreuses réactions chimiques. Il y a une expérience. Le film d'aluminium anodisé a été imprégné dans la solution chaude de H2PtCl6 et, après séchage à l'air, il a ensuite été cuit et brûlé pour former un film catalytique P / Al2O3 / Al. Les résultats expérimentaux montrent que le film présente une bonne conductivité thermique et une bonne catalyse.

Il existe bien sûr d'autres domaines dans lesquels il est possible d'utiliser des membranes poreuses anodisées à l'aluminium. Par exemple, après l'anodisation de l'aluminium, du MoS2 est déposé dans le trou du film, formant un film d'oxyde d'or avec une bonne autolubrification. Le film composite d’oxyde de cristal liquide peut être fabriqué en remplissant le trou d’un film d’oxyde d’aluminium. Le cristal liquide peut être utilisé pour séparer et concentrer l'oxygène par sa sélectivité et son contrôle de la disposition. De plus, la membrane alumine poreuse en tant que membrane centrale peut être dupliquée avec la même structure et différents matériaux (tels que le métal, le semi-conducteur, le polymère, etc.) au moyen d'un dépôt sous vide, d'une électrodéposition et d'une imprégnation. Ces membranes poreuses de différents matériaux ont de nombreuses applications dans de nombreux domaines.


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