[发明专利]用于蚀刻铝质小型体表面的方法、具有经蚀刻表面的铝质小型体以及包含此类小型体的材料复合物

说明书

本发明涉及一种用于由铝或铝合金形成的小型体的蚀刻方法，所述方法具有以下步骤：a.在槽状容器中提供具有每升水1.1至4.2mol HCl的浓度的盐酸溶液；b.通过化学溶解在每升0.5g至17.5g的区间内的量的铝来接种所述盐酸溶液，以产生蚀刻溶液；c.在接种之后立即将所述小型体加入所述蚀刻溶液中；d.在翻滚所述蚀刻溶液和所述小型体的情况下蚀刻所述小型体0.5至10分钟，使得所述小型体被所述蚀刻溶液的运动所夹带；e.通过用水稀释所述蚀刻溶液而在几秒钟之内停止蚀刻；f.从所述蚀刻溶液中取出经蚀刻的小型体；g.在取出之后立即用水多次冲洗所述小型体，以及h.用有机干燥剂冲洗所述小型体。本发明还涉及一种由铝或铝合金形成的经蚀刻的小型体以及具有经蚀刻的小型体的复合材料。

本发明涉及一种用于由铝和铝合金形成的小型体的湿式化学蚀刻方法。本发明此外还涉及由铝或铝合金形成的可通过所述蚀刻方法制造的小型体以及包含所述小型体的材料复合物。

在本说明书的意义上，材料复合物是指由至少一种初始可流动并随后固化的材料相构成的固体材料，所述材料相在可流动状态中与所述铝质小型体接触、大多数情况混合。初始可流动的材料相的固化可以例如通过热固定或者通过聚合或者通过化学反应(即所述初始可流动的材料相的至少一种成分的化学氧化或还原，任选地在排出溶剂的情况下)或者通过此类过程的组合来进行。初始可流动的材料相例如可以是聚合物熔体、单体或聚合物溶液、溶胶-凝胶溶液或者颗粒悬浮物，所述颗粒在从悬浮物中沉淀(如通过干燥)之后能够热熔融成复合物。

本说明书中小型体理解为任意形状的具有小于1立方厘米、典型地小于100立方毫米、优选在0.1至1立方毫米范围内的物体，附加条件是所述物体的最小的结构宽度大于50微米、典型地大于200微米并且优选在0.5至5毫米的范围内。小型体还应为沿着所有空间方向均具有预定的最小材料厚度的材料体。例如在长方体的情况下，最短的边长是最小的结构宽度，而对于线状物体无论何种形状，最小的结构宽度是常规的线直径。对于由两个半径r、R(其中明显地r<R)描述的呈翻滚环面形状的小型体，环圈的直径2*r是最小的结构宽度。

小型体通常是单独地用肉眼可见的。小型体明确地不是指纳米颗粒并且一般也不再指微颗粒。在没有预定确切形状的情况下，在文献中小型体的常见替代名称有小片(“flakes”)、鳞片(“scales”)、针(“nodules”)或者还有用于小型体集团的颗粒。作为小型体的一般同义词，有时还使用术语碎片。

在本说明书，术语铝质小型体简化为由(近似)纯的单质金属以及由工艺上常见的主要为铝与锰、镁、铜、硅、镍、锌和铍的合金形成的小型体的集合概念。一般铝质小型体由实心金属形成，但是在此也可以为封闭的中空物体。

从现有技术(例如从文件US 2,944,917)已知，通过将金属用浓盐酸在室温下处理几分钟，能够明显改进聚合物(尤其具有低表面能的那些，如硅酮或聚四氟乙烯(PTFE))在铝和铝合金表面上的附着。由此在金属中形成了具有凹陷和倾角的多孔结构。如果呈可流动形式的聚合物与如此蚀刻的表面进行接触并且固化，例如在US 2,944,917中在蒸发水之后被热熔融的PTFE颗粒水性悬浮物，则所述聚合物即使在施加较大力的情况下也无法再从金属剥脱。

初始可流动的固化用材料相在经蚀刻的铝上的这种出色粘附性的原因是在具有沿着整个蚀刻区域的锚固结构的伸展层中的机械性形状配合(“机械互锁”)。

例如从Jin Yang等人的论文“Superoleophobic textured aluminum surfaces”，New J.Chem.,2011,35,2422-2426中，在图6a和b在用盐酸蚀刻侵蚀之后的纯铝表面的图像可以看出。文件US 2013/0264196 A1的图1展示了具有锚固结构的经蚀刻的铝表面的其他示例图像，但是所述锚固结构并非关注机械锚固，而是关注在电解质电容器中铝阳极的表面积增大。