一种制备阳极氧化铝模板的装置的制作方法

本发明涉及提高阳极氧化铝模板生长效率及产量的装置，特别是涉及一种制备阳极氧化铝模板的装置。

背景技术：

阳极氧化铝模板是一种微纳尺寸硬模板，其不但具有良好的阵列空间限域功能，同时具备耐高温、耐酸碱、有较高微观机械强度等特点，因而被广泛使用在纳米材料制备、催化反应、微尺度分离技术以及微观反应容器等方面，近年来随着纳米材料科研与应用热度不断攀升，对优质有序的阳极氧化铝模板需求量也在急速上升，而目前商品化阳极氧化铝模板最大的海外公司英国whatman公司已停产该产品，而国内现今主要阳极氧化铝模板的来源多为自行制备或部分科研院所（如中科院物理所等）或高校（西北工业大学）自产自销。在模板产品质量的标准化上并无保障，且制备模板时的工艺稳定性，可操作性出现水平参差不齐的情况，因而开发一种能够高效大批量生产制备优质阳极氧化铝模板且工艺可控的装置成为了急需。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：目前国内外无标准化阳极氧化铝模板生产制备装置，在产品质量上并无保障且制备模板时的工艺稳定性和可操作性出现水平参差不齐的问题。

本发明的目的在于提供一种制备阳极氧化铝模板的装置，包括底端氧化装置、中端氧化装置、顶端氧化装置、进液电极管18、负极电源线ⅰ19、热电偶夹具ⅰ20、进液软管21、进液泵机22、出液软管23、热电偶夹具ⅱ24、顶端氧化层封盖出液口25、出液泵机26、负极电源线ⅱ27、出液电极管28、正极电源线29，底端氧化装置、中端氧化装置、顶端氧化装置从下到上依次密封连接，中端氧化装置的个数≥1；所述底端氧化装置包括底端氧化层下液槽1、底端氧化层密封圈带3、底端氧化层上液槽4、底端氧化层模具5，底端氧化层下液槽1底部封闭，底端氧化层上液槽4上下开口；所述中端氧化装置包括中端氧化层下液槽6、中端氧化层密封圈带8、中端氧化层上液槽9、中端氧化层模具10；中端氧化层下液槽6底部封闭，中端氧化层上液槽9上下开口；

所述顶端氧化装置包括顶端氧化层下液槽11、顶端氧化层密封圈带12、顶端氧化层上液槽14、顶端氧化层模具15、顶端氧化层封盖16、顶端氧化层封盖进液口17、顶端氧化层封盖出液口25，顶端氧化层下液槽11底部封闭，顶端氧化层上液槽14上下开口，顶端氧化层封盖16密封嵌套于顶端氧化层上液槽14上方，顶端氧化层封盖16上设有顶端氧化层封盖进液口17和顶端氧化层封盖出液口25；进液电极管18上设有小孔，穿过顶端氧化层封盖进液口17依次与底端氧化装置、中端氧化装置、顶端氧化装置的上液槽和下液槽连通，进液软管21和进液电极管18通过热电偶夹具ⅰ20密封连接，进液软管21与进液泵机22连接，负极电源线ⅰ19连接于热电偶夹具ⅰ20上；出液电极管28上设有小孔，穿过顶端氧化层封盖出液口25依次与底端氧化装置、中端氧化装置、顶端氧化装置的上液槽和下液槽连通，出液软管23和出液电极管28通过热电偶夹具ⅱ24密封连接，出液软管23与出液泵机26连接，负极电源线ⅱ27连接于热电偶夹具ⅱ24上；正极电源线29与底端氧化装置、中端氧化装置、顶端氧化装置中的原材料铝箔连接。

优选的，本发明所述底端氧化层下液槽1、底端氧化层上液槽4、中端氧化层下液槽6、中端氧化层上液槽9、顶端氧化层下液槽11、顶端氧化层上液槽14、顶端氧化层封盖16采用有机玻璃材质。

优选的，本发明所述底端氧化层模具5、中端氧化层模具10、顶端氧化层模具15均采用聚四氟乙烯材质。

优选的，本发明所述进液电极管18、出液电极管28上设有小孔，依次与底端氧化装置、中端氧化装置、顶端氧化装置的上液槽连通，与下液槽不连通。

本发明所述热电偶夹具ⅰ20、热电偶夹具ⅱ24均具有密封和循环导电功能。

本发明所述装置还可以设计为两层结构，包括底端氧化装置和顶端氧化装置，不包括中端氧化装置。

本发明所述顶端氧化层封盖进液口17和顶端氧化层封盖出液口25位于顶端氧化层封盖16的对称位置上，使进液电极管18和出液电极管28处于对称位置，能最大面积均匀化电位线分布。

本发明的阳极氧化铝模板制备装置工作时：通过底端氧化层下液槽、底端氧化层密封圈带、底端氧化层上液槽组合成底端氧化层，通过中端氧化层下液槽、中端氧化层密封圈带、中端氧化层上液槽组合成中端氧化层，通过顶端氧化层密封圈带、顶端氧化层上液槽、顶端氧化层下液槽组合成顶端氧化层，将底端氧化层、中端氧化层、顶端氧化层和顶端氧化层封盖嵌套组合形成装置主体，将底端氧化层铝箔、中端氧化层铝箔、顶端氧化层铝箔分别密封固定于底端氧化层、中端氧化层、顶端氧化层中间并连接上正极电源线，形成正极，将底端氧化层模具、中端氧化层模具、顶端氧化层模具分别固定贴合于各自氧化层内的铝箔原材料上来控制氧化面积和形状，将进液电极管和出液电极管契合穿套过顶端氧化层封盖进液口和顶端氧化层封盖出液口直至底端氧化层下液槽，将热电偶夹具ⅰ、热电偶夹具ⅱ分别密封于进液电极管和出液电极管上，再将负极电源线ⅰ和负极电源线ⅱ分别连接于热电偶夹具ⅰ和热电偶夹具ⅱ，使进液电极管和出液电极管具备负极功能，再通过进液泵机、出液泵机、进液软管和出液软管将氧化液送入进液电极管和出液电极管，并通过其分散送入不同氧化层。

本发明的有益效果为：

（1）本发明所述装置采用电解质循环流动体系，不但能有效准确控制阳极氧化铝模板制备过程中的反应环境温度，可定量控制制备过程中电解质的浓度含量和电解质成分分散均匀性，保证反应的均匀性和准确性；以上工艺效果均能大幅提高阳极氧化铝模板质量。

（2）采用不锈钢材质的进/出液电极管作为电化学反应负极端，其中进/出液电极管上的孔结构可以保证上述电解质循环流动体系的运转，在该电化学氧化反应过程中不锈钢材电极管的反应效果基本接近稀贵金属电极的反应效果，因电极管形貌可大幅增加反应面积贯穿了多层氧化层，2根电极管位置处于对称角度，能最大面积均匀化电位线分布，保证阳极氧化铝模板质量，同时因为其金属特性可以通过负极电源线反馈回电流-时间曲线和温度-时间曲线实时监测反应过程以保证上述工艺可控性。

（3）采取多层氧化结构，能在相同环境下大批量大面积生产制备相同质量的优质阳极氧化铝模板，配套聚四氟乙烯模具能保证氧化时针对于正极端铝箔原材料的电位线分布均匀且集中于氧化区，能在保证模板质量的情况下，任意调整了模板的宏观形状。

附图说明

图1为本发明的组合结构示意图；

图2为本发明的拆分结构示意图。

其中：1-底端氧化层下液槽、2-底端氧化层铝箔、3-底端氧化层密封圈带、4-底端氧化层上液槽、5-底端氧化层模具、6-中端氧化层下液槽、7-中端氧化层铝箔、8-中端氧化层密封圈带、9-中端氧化层上液槽、10-中端氧化层模具、11-顶端氧化层下液槽、12-顶端氧化层密封圈带、13-顶端氧化层铝箔、14-顶端氧化层上液槽、15-顶端氧化层模具、16-顶端氧化层封盖、17-顶端氧化层封盖进液口、18-进液电极管、19-负极电源线ⅰ、20-热电偶夹具ⅰ、21-进液软管、22-进液泵机、23-出液软管、24-热电偶夹具ⅱ、25-顶端氧化层封盖出液口、26-出液泵机、27-负极电源线ⅱ、28-出液电极管、29-正极电源线。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。

实施例1

本实施例所述制备阳极氧化铝模板的装置（如图1~2所示），包括底端氧化装置、中端氧化装置、顶端氧化装置、进液电极管18、负极电源线ⅰ19、热电偶夹具ⅰ20、进液软管21、进液泵机22、出液软管23、热电偶夹具ⅱ24、顶端氧化层封盖出液口25、出液泵机26、负极电源线ⅱ27、出液电极管28、正极电源线29，底端氧化装置、中端氧化装置、顶端氧化装置从下到上依次密封连接，本实施例中中端氧化装置的个数为1个，在使用过程中根据实际需要可任意增加中端氧化装置的数量。

所述底端氧化装置包括底端氧化层下液槽1、底端氧化层密封圈带3、底端氧化层上液槽4、底端氧化层模具5，底端氧化层下液槽1底部封闭，底端氧化层上液槽4上下开口；使用时再将各个部件进行组装，具体为：将底端氧化层铝箔2通过底端氧化层密封圈带3密封固定于底端氧化层下液槽1和底端氧化层上液槽4中间，形成底端氧化层，将底端氧化层模具5固定贴合在底端氧化层内的底端氧化层铝箔2上。

所述中端氧化装置包括中端氧化层下液槽6、中端氧化层密封圈带8、中端氧化层上液槽9、中端氧化层模具10；中端氧化层下液槽6底部封闭，中端氧化层上液槽9上下开口；使用时再将各个部件进行组装，具体为：将中端氧化层下液槽6密封嵌套于底端氧化层上液槽4上方，中端氧化层铝箔7通过中端氧化层密封圈带8密封固定于中端氧化层下液槽6和中端氧化层上液槽9中间，形成中端氧化层，将中端氧化层模具10固定贴合在中端氧化层内的中端氧化层铝箔7上。

所述顶端氧化装置包括顶端氧化层下液槽11、顶端氧化层密封圈带12、顶端氧化层上液槽14、顶端氧化层模具15、顶端氧化层封盖16、顶端氧化层封盖进液口17、顶端氧化层封盖出液口25，顶端氧化层下液槽11底部封闭，顶端氧化层上液槽14上下开口，顶端氧化层封盖16密封嵌套于顶端氧化层上液槽14上方，顶端氧化层封盖16上设有顶端氧化层封盖进液口17和顶端氧化层封盖出液口25；使用时再将各个部件进行组装，具体为：将顶端氧化层下液槽11密封嵌套于中端氧化层上液槽9上方，顶端氧化层铝箔13通过顶端氧化层密封圈带12密封固定于顶端氧化层下液槽11和顶端氧化层上液槽14中间，形成顶端氧化层，将顶端氧化层模具15固定贴合在顶端氧化层内的顶端氧化层铝箔13上，所述顶端氧化层封盖16密封嵌套于顶端氧化层上液槽14上方。

进液电极管18上设有小孔，穿过顶端氧化层封盖进液口17依次与底端氧化装置、中端氧化装置、顶端氧化装置的上液槽和下液槽连通，进液软管21和进液电极管18通过热电偶夹具ⅰ20密封连接，进液软管21与进液泵机22连接，负极电源线ⅰ19连接于热电偶夹具ⅰ20上。

出液电极管28上设有小孔，穿过顶端氧化层封盖出液口25依次与底端氧化装置、中端氧化装置、顶端氧化装置的上液槽和下液槽连通，出液软管23和出液电极管28通过热电偶夹具ⅱ24密封连接，出液软管23与出液泵机26连接，负极电源线ⅱ27连接于热电偶夹具ⅱ24上；正极电源线29与底端氧化装置、中端氧化装置、顶端氧化装置中的原材料铝箔连接。

本实施例中所述底端氧化层下液槽1、底端氧化层上液槽4、中端氧化层下液槽6、中端氧化层上液槽9、顶端氧化层下液槽11、顶端氧化层上液槽14、顶端氧化层封盖16采用有机玻璃材质，在实际使用过程中根据实际需要也可以选择其他材料。

本实施例中所述底端氧化层模具5、中端氧化层模具10、顶端氧化层模具15采用聚四氟乙烯材质，在实际使用过程中根据实际需要也可以选择其他材料。

本实施例所述顶端氧化层封盖进液口17和顶端氧化层封盖出液口25位于顶端氧化层封盖16的对称位置上，使进液电极管18和出液电极管28处于对称位置，能最大面积均匀化电位线分布。

实施例2

本实施例所述制备阳极氧化铝模板的装置与实施例1相同，不同在于本实施例所述进液电极管18、出液电极管28上设有小孔，依次与底端氧化装置、中端氧化装置、顶端氧化装置的上液槽连通，与下液槽不连通。

实施例3

本实施例所述制备阳极氧化铝模板的装置与实施例1相同，不同在于本实施例所述装置设计为两层结构，即包括底端氧化装置和顶端氧化装置，不包括中端氧化装置。

实施例4

本实施例所述制备阳极氧化铝模板的装置与实施例1相同，不同在于本实施例所述装置设计为两层结构，即包括底端氧化装置和顶端氧化装置，不包括中端氧化装置；所述进液电极管18、出液电极管28上设有小孔，依次与底端氧化装置、顶端氧化装置的上液槽连通，与下液槽不连通。