JP2007238988A - Method for producing fine structure body, and fine structure body - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、微細構造体およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a microstructure and a manufacturing method thereof.
金属および半導体の薄膜、細線、ドット等の技術領域では、ある特徴的な長さより小さいサイズにおいて自由電子の動きが閉じ込められることにより、電気的、光学的および化学的に特異な現象が見られることが知られている。このような現象は「量子力学的サイズ効果(量子サイズ効果)」と呼ばれている。このような特異な現象を応用した機能性材料の研究開発が、現在、盛んに行なわれている。具体的には、数百nmより微細な構造を有する材料が、「微細構造体」または「ナノ構造体」と称されており、材料開発の対象の一つとされている。 In the technical fields of metal and semiconductor thin films, thin wires, dots, etc., the phenomenon of electrical, optical and chemical peculiarities can be seen by confining the movement of free electrons in a size smaller than a certain characteristic length. It has been known. Such a phenomenon is called “quantum mechanical size effect (quantum size effect)”. Research and development of functional materials applying such a unique phenomenon is being actively conducted. Specifically, a material having a structure finer than several hundred nm is referred to as a “microstructure” or “nanostructure”, and is one of the objects of material development.
こうした微細構造体の作製方法としては、例えば、フォトリソグラフィ、電子線露光、X線露光等の微細パターン形成技術を初めとする半導体加工技術によって直接的にナノ構造体を作製する方法が挙げられる。 As a method for manufacturing such a fine structure, for example, a method for directly manufacturing a nano structure by a semiconductor processing technique including a fine pattern forming technique such as photolithography, electron beam exposure, and X-ray exposure can be given.
中でも、規則的な微細構造を有する微細構造体を作製する方法についての研究が注目され、多く行われている。
例えば、自己規制的に規則的な構造が形成される方法として、電解液中でアルミニウムに陽極酸化処理を施して得られる陽極酸化アルミナ膜(陽極酸化皮膜)が挙げられる。陽極酸化皮膜には、数nm程度から数百nm程度の直径を有する複数の微細孔(マイクロポア)が規則的に形成されることが知られている。この陽極酸化皮膜の自己規則化を用い、完全に規則的な配列を得ると、理論的には、マイクロポアを中心に底面が正六角形である六角柱のセルが形成され、隣接するマイクロポアを結ぶ線が正三角形を成すことが知られている。
In particular, much research has been conducted on a method for manufacturing a microstructure having a regular microstructure.
For example, as a method for forming a regular structure in a self-regulating manner, an anodized alumina film (anodized film) obtained by subjecting aluminum to an anodizing treatment in an electrolytic solution can be mentioned. It is known that a plurality of fine pores (micropores) having a diameter of about several nm to several hundred nm are regularly formed in the anodized film. By using this self-ordering of the anodized film and obtaining a perfectly regular arrangement, theoretically, hexagonal prism cells with a regular hexagonal bottom centered around the micropores are formed, and adjacent micropores are formed. It is known that the connecting line forms an equilateral triangle.
このようなマイクロポアを有する陽極酸化皮膜の用途例としては、光機能性ナノデバイス、磁気デバイス、発光担体、触媒担持体等が知られている。例えば、特許文献1には、ポアを金属で封孔し局在プラズモン共鳴を発生させてラマン分光分析用装置へ応用する旨が記載されている。
このようなマイクロポアを形成させる陽極酸化処理の前には、陽極酸化処理のマイクロポアの生成の起点となる窪みを形成させておく方法が知られている。このような窪みを形成させることにより、マイクロポアの配列(以下、「ポア配列」ともいう。)およびポア径のばらつきを所望の範囲に制御することが容易となる。
窪みを形成させる一般的な方法として、陽極酸化皮膜の自己規則性を利用した自己規則化法が知られている。これは陽極酸化皮膜のマイクロポアが規則的に配列する性質を利用し、規則的な配列をかく乱する要因を取り除くことで、規則性を向上させる方法である。
この自己規則化法は、特許文献1に記載されているように、一度陽極酸化処理した後、リン酸および6価クロム酸の混合水溶液への浸せき処理を施し、再度陽極酸化処理を順に行うのが一般的であるが、より製造処理時間の短く、安全性の高い製造方法が望まれていた。
As examples of applications of such an anodized film having micropores, optical functional nanodevices, magnetic devices, luminescent carriers, catalyst carriers and the like are known. For example,
Prior to the anodic oxidation treatment for forming such micropores, a method is known in which a depression that is a starting point for generating micropores in the anodic oxidation treatment is formed. By forming such depressions, it becomes easy to control the micropore array (hereinafter also referred to as “pore array”) and the pore diameter variation within a desired range.
As a general method for forming the depression, a self-ordering method using the self-ordering property of the anodized film is known. This is a method for improving the regularity by utilizing the property that the micropores of the anodized film are regularly arranged and removing the factors that disturb the regular arrangement.
In this self-ordering method, as described in
したがって、本発明は、毒性の高い6価クロム酸化合物を用いずに、製造処理時間が短く、安全に、かつ、ポアの配列の規則性が高い微細構造体を得ることができる微細構造体の製造方法およびその方法によって得られる微細構造体を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a microstructure capable of obtaining a microstructure having a short manufacturing process time, safety, and high pore regularity without using a highly toxic hexavalent chromic compound. An object is to provide a manufacturing method and a microstructure obtained by the method.
本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究した結果、リン酸および6価クロム酸の混合水溶液を用いて陽極酸化皮膜を溶解させて再度陽極酸化する代わりに、25℃1気圧下における粘度が0.10〜100.0Pa・sである溶液を用いて、酸化皮膜層の一部を溶解する処理を行うことで、製造処理時間が短く、安全に、ポアの配列の規則性が高い微細構造体を得ることができることを見出し、本発明を完成させた。 As a result of intensive research to achieve the above object, the present inventor has found that the viscosity at 25 ° C. and 1 atm is used instead of dissolving the anodized film again using a mixed aqueous solution of phosphoric acid and hexavalent chromic acid, and performing anodization again. By using a solution having a 0.10 to 100.0 Pa · s to dissolve a part of the oxide film layer, the manufacturing process time is short, and the pores are regularly arranged with high regularity. The present inventors have found that a structure can be obtained and completed the present invention.
即ち、本発明は、以下の(i)〜(iv)を提供する。
(i)アルミニウム基板と、上記アルミニウム基板の表面に存在する、マイクロポアを有する陽極酸化皮膜とを有するアルミニウム部材に、少なくとも、
25℃1気圧下における粘度が0.05〜100.0Pa・sである溶液を用いて、上記陽極酸化皮膜の一部を溶解する皮膜溶解処理を施して、表面にマイクロポアを有する微細構造体を得る、微細構造体の製造方法。
(ii)上記アルミニウム部材が、上記アルミニウム基板の表面に、10〜2000g/m2の陽極酸化皮膜を形成する陽極酸化処理を施して得られる、上記(i)に記載の微細構造体の製造方法。
(iii)上記(i)または(ii)に記載の微細構造体の製造方法により得られる微細構造体。
(iv)マイクロポアについて下記式(1)により定義される規則化度が50%以上である、上記(iii)に記載の微細構造体。
規則化度(%)=B/A×100 (1)
上記式(1)中、Aは、測定範囲におけるマイクロポアの全数を表す。Bは、一のマイクロポアの重心を中心とし、他のマイクロポアの縁に内接する最も半径が短い円を描いた場合に、その円の内部に上記一のマイクロポア以外のマイクロポアの重心を6個含むことになる上記一のマイクロポアの測定範囲における数を表す。
That is, the present invention provides the following (i) to (iv).
(I) An aluminum member having an aluminum substrate and an anodized film having micropores present on the surface of the aluminum substrate, at least,
Using a solution having a viscosity of 0.05 to 100.0 Pa · s at 25 ° C. and 1 atm, a fine structure having a micropore on the surface by performing a film dissolution treatment for dissolving a part of the anodized film A method for producing a fine structure.
(Ii) The method for producing a microstructure according to (i), wherein the aluminum member is obtained by subjecting the surface of the aluminum substrate to an anodizing treatment for forming an anodized film of 10 to 2000 g / m 2. .
(Iii) A microstructure obtained by the method for producing a microstructure described in (i) or (ii) above.
(Iv) The microstructure according to (iii) above, wherein the degree of ordering defined by the following formula (1) for the micropore is 50% or more.
Ordering degree (%) = B / A × 100 (1)
In the above formula (1), A represents the total number of micropores in the measurement range. B is centered on the center of gravity of one micropore, and when a circle with the shortest radius inscribed in the edge of another micropore is drawn, the center of gravity of the micropore other than the one micropore is set inside the circle. This represents the number in the measurement range of the one micropore to be included.
本発明の微細構造体の製造方法によれば、毒性の高い6価クロム酸化合物を用いずに、製造処理時間が短く、安全に、かつ、ポアの配列の規則性が高い微細構造体を得ることができる。 According to the method for producing a fine structure of the present invention, a fine structure having a short production process time, safety, and high pore arrangement regularity can be obtained without using a highly toxic hexavalent chromic compound. be able to.
以下に、本発明を詳細に説明する。
本発明の微細構造体の製造方法は、
アルミニウム基板と、上記アルミニウム基板の表面に存在する、マイクロポアを有する陽極酸化皮膜とを有するアルミニウム部材に、少なくとも、
25℃1気圧下における粘度が0.05〜100.0Pa・sである溶液を用いて、上記陽極酸化皮膜の一部を溶解する皮膜溶解処理を施して、表面にマイクロポアを有する微細構造体を得る、微細構造体の製造方法である。
The present invention is described in detail below.
The manufacturing method of the microstructure of the present invention is as follows:
At least an aluminum member having an aluminum substrate and an anodized film having micropores present on the surface of the aluminum substrate,
Using a solution having a viscosity of 0.05 to 100.0 Pa · s at 25 ° C. and 1 atm, a fine structure having a micropore on the surface by performing a film dissolution treatment for dissolving a part of the anodized film Is a method of manufacturing a fine structure.
[アルミニウム部材]
本発明の製造方法に用いられるアルミニウム部材は、アルミニウム基板と、該アルミニウム基板の表面に存在する、マイクロポアを有する陽極酸化皮膜とを有する。
本発明においては、このようなアルミニウム部材は、アルミニウム基板の少なくとも一方の表面に、後述する陽極酸化処理を施して得ることができる。
また、本発明においては、このようなアルミニウム部材は、後述するように、アルミニウム基板の表面に、10〜2000g/m2の陽極酸化皮膜を形成する陽極酸化処理を施して得られるのが好ましく、50〜1500g/m2の陽極酸化皮膜を形成する陽極酸化処理を施して得られるのがより好ましく、100〜1000g/m2の陽極酸化皮膜を形成する陽極酸化処理を施して得られるのが更に好ましい。陽極酸化皮膜の皮膜質量がこの範囲であると、後述する皮膜溶解処理において陽極酸化皮膜の一部を溶解させやすい。
[Aluminum member]
The aluminum member used in the production method of the present invention has an aluminum substrate and an anodized film having micropores present on the surface of the aluminum substrate.
In the present invention, such an aluminum member can be obtained by subjecting at least one surface of an aluminum substrate to an anodic oxidation process described later.
In the present invention, such an aluminum member is preferably obtained by subjecting the surface of an aluminum substrate to an anodizing treatment for forming an anodized film of 10 to 2000 g / m 2 , as will be described later. more preferably obtained by performing anodizing treatment to form an anodized film of 50 to 1500 g / m 2, further that obtained by performing anodizing treatment to form an anodized film of 100 to 1000 g / m 2 preferable. When the film mass of the anodized film is within this range, it is easy to dissolve a part of the anodized film in the film dissolution treatment described later.
図1は、本発明の微細構造体の製造方法を説明するためのアルミニウム部材および微細構造体の模式的な端面図である。
図1(A)に示されるように、アルミニウム部材10aは、アルミニウム基板12aとアルミニウム基板12aの表面に存在する、マイクロポア16aを有する陽極酸化皮膜14aとを有する。
FIG. 1 is a schematic end view of an aluminum member and a microstructure for explaining the method for manufacturing a microstructure according to the present invention.
As shown in FIG. 1A, the
<アルミニウム基板>
上記アルミニウム基板は、特に限定されず、その具体例としては、純アルミニウム板;アルミニウムを主成分とし微量の異元素を含む合金板;低純度のアルミニウム(例えば、リサイクル材料)に高純度アルミニウムを蒸着させた基板;シリコンウエハー、石英、ガラス等の表面に蒸着、スパッタ等の方法により高純度アルミニウムを被覆させた基板;アルミニウムをラミネートした樹脂基板;等が挙げられる。
<Aluminum substrate>
The aluminum substrate is not particularly limited, and specific examples thereof include a pure aluminum plate; an alloy plate containing aluminum as a main component and containing a small amount of foreign elements; high-purity aluminum is deposited on low-purity aluminum (for example, recycled material). Examples include a substrate obtained by coating a surface of silicon wafer, quartz, glass or the like with a method such as vapor deposition or sputtering; a resin substrate obtained by laminating aluminum; and the like.
本発明においては、アルミニウム基板のうち後述する陽極酸化処理により陽極酸化皮膜を設ける表面は、アルミニウム純度が、99.5質量%以上であるのが好ましく、99.9質量%以上であるのがより好ましく、99.99質量%以上であるのが更に好ましい。アルミニウム純度が上記範囲であると、ポア配列の規則性が十分となる。 In the present invention, the surface of the aluminum substrate on which the anodized film is provided by an anodic oxidation treatment described later preferably has an aluminum purity of 99.5% by mass or more, more preferably 99.9% by mass or more. Preferably, it is 99.99 mass% or more. When the aluminum purity is in the above range, the regularity of the pore arrangement is sufficient.
また、本発明においては、アルミニウム基板のうち後述する陽極酸化処理により陽極酸化皮膜を設ける表面は、あらかじめ脱脂処理および鏡面仕上げ処理が施されるのが好ましく、特に、本発明の製造方法により得られる微細構造体が光透過性であることを利用する用途に用いる場合は、ポア配列の規則性が高い領域を広くする観点から、あらかじめ熱処理が施されるのが好ましい。 In the present invention, the surface of the aluminum substrate on which the anodized film is provided by an anodic oxidation process to be described later is preferably preliminarily degreased and mirror-finished, and particularly obtained by the production method of the present invention. In the case of using the use of the fact that the fine structure is light-transmitting, it is preferable to perform heat treatment in advance from the viewpoint of widening the region having a high regularity of the pore arrangement.
(熱処理)
熱処理は、200〜350℃で30秒〜2分程度施すのが好ましい。具体的には、例えば、アルミニウム基板を加熱オーブンに入れる方法等が挙げられる。
このような熱処理を施すことにより、後述する陽極酸化処理により生成するポア配列の規則性が高い領域が広くなる。
また、熱処理後のアルミニウム基板は、急速に冷却するのが好ましい。冷却する方法としては、例えば、水等に直接投入する方法が挙げられる。
(Heat treatment)
The heat treatment is preferably performed at 200 to 350 ° C. for about 30 seconds to 2 minutes. Specifically, for example, a method of placing an aluminum substrate in a heating oven can be used.
By performing such heat treatment, a region having a high regularity of pore arrangement generated by an anodic oxidation process described later is widened.
Moreover, it is preferable to cool the aluminum substrate after heat treatment rapidly. As a method of cooling, for example, a method of directly feeding into water or the like can be mentioned.
(脱脂処理)
脱脂処理は、酸、アルカリ、有機溶剤等を用いて、アルミニウム基板表面に付着した、ほこり、脂、樹脂等の有機成分等を溶解させて除去し、有機成分を原因とする後述の各処理における欠陥の発生を防止することを目的として行われる。
(Degreasing treatment)
The degreasing treatment uses acid, alkali, organic solvent, etc. to dissolve and remove the organic components such as dust, fat, and resin adhered to the surface of the aluminum substrate, and in each treatment described later due to the organic components. This is done for the purpose of preventing the occurrence of defects.
脱脂処理としては、具体的には、例えば、各種アルコール(例えば、メタノール等)、各種ケトン(例えば、メチルエチルケトン等)、ベンジン、揮発油等の有機溶剤を常温でアルミニウム基板表面に接触させる方法(有機溶剤法);石けん、中性洗剤等の界面活性剤を含有する液を常温から80℃までの温度でアルミニウム基板表面に接触させ、その後、水洗する方法(界面活性剤法);濃度10〜200g/Lの硫酸水溶液を常温から70℃までの温度でアルミニウム基板表面に30〜80秒間接触させ、その後、水洗する方法;濃度5〜20g/Lの水酸化ナトリウム水溶液を常温でアルミニウム基板表面に30秒間程度接触させつつ、アルミニウム基板表面を陰極にして電流密度1〜10A/dm2の直流電流を流して電解し、その後、濃度100〜500g/Lの硝酸水溶液を接触させて中和する方法;各種公知の陽極酸化処理用電解液を常温でアルミニウム基板表面に接触させつつ、アルミニウム基板表面を陰極にして電流密度1〜10A/dm2の直流電流を流して、または、交流電流を流して電解する方法;濃度10〜200g/Lのアルカリ水溶液を40〜50℃でアルミニウム基板表面に15〜60秒間接触させ、その後、濃度100〜500g/Lの硝酸水溶液を接触させて中和する方法;軽油、灯油等に界面活性剤、水等を混合させた乳化液を常温から50℃までの温度でアルミニウム基板表面に接触させ、その後、水洗する方法(乳化脱脂法);炭酸ナトリウム、リン酸塩類、界面活性剤等の混合液を常温から50℃までの温度でアルミニウム基板表面に30〜180秒間接触させ、その後、水洗する方法(リン酸塩法);等が挙げられる。 Specifically, as the degreasing treatment, for example, a method in which an organic solvent such as various alcohols (for example, methanol), various ketones (for example, methyl ethyl ketone), benzine, volatile oil or the like is brought into contact with the aluminum substrate surface at room temperature (organic Solvent method); a method of bringing a liquid containing a surfactant such as soap or neutral detergent into contact with the aluminum substrate surface at a temperature from room temperature to 80 ° C., and then washing with water (surfactant method); concentration of 10 to 200 g A method in which an aqueous solution of sulfuric acid / L is brought into contact with an aluminum substrate surface for 30 to 80 seconds at a temperature from room temperature to 70 ° C. and then washed with water; an aqueous sodium hydroxide solution having a concentration of 5 to 20 g / L is applied to the aluminum substrate surface at room temperature. while contacting about seconds, the aluminum substrate surface and the electrolyte by passing a direct current of a current density of 1 to 10 a / dm 2 in the cathode, the , A method of neutralizing by bringing a nitric acid aqueous solution having a concentration of 100 to 500 g / L into contact; while bringing various known anodizing electrolytes into contact with the aluminum substrate surface at room temperature, the aluminum substrate surface is used as a cathode and a current density of 1 to A method in which a 10 A / dm 2 direct current is applied or an alternating current is applied for electrolysis; an alkaline aqueous solution having a concentration of 10 to 200 g / L is brought into contact with the aluminum substrate surface at 40 to 50 ° C. for 15 to 60 seconds; A method of neutralizing by bringing a nitric acid aqueous solution having a concentration of 100 to 500 g / L into contact; an emulsion obtained by mixing light oil, kerosene, etc. with a surfactant, water, etc. is brought into contact with the aluminum substrate surface at a temperature from room temperature to 50 ° C. Then, a method of washing with water (emulsification and degreasing method); a mixed solution of sodium carbonate, phosphates, surfactant and the like on the surface of the aluminum substrate at a temperature from room temperature to 50 ° C. Contacting 0-180 seconds, then, a method of washing with water (phosphate method); and the like.
これらのうち、アルミニウム表面の脂分を除去しうる一方で、アルミニウムの溶解がほとんど起こらない観点から、有機溶剤法、界面活性剤法、乳化脱脂法、リン酸塩法が好ましい。 Among these, the organic solvent method, the surfactant method, the emulsion degreasing method, and the phosphate method are preferable from the viewpoint that the fat content on the aluminum surface can be removed while the aluminum hardly dissolves.
また、脱脂処理には、従来公知の脱脂剤を用いることができる。具体的には、例えば、市販されている各種脱脂剤を所定の方法で用いることにより行うことができる。 Moreover, a conventionally well-known degreasing agent can be used for a degreasing process. Specifically, for example, various commercially available degreasing agents can be used by a predetermined method.
(鏡面仕上げ処理)
鏡面仕上げ処理は、アルミニウム基板の表面の凹凸、例えば、アルミニウム基板の圧延時に発生した圧延筋等をなくして、電着法等による封孔処理の均一性や再現性を向上させるために行われる。
本発明において、鏡面仕上げ処理は、特に限定されず、従来公知の方法を用いることができる。例えば、機械研磨、化学研磨、電解研磨が挙げられる。
(Mirror finish processing)
The mirror finishing process is performed in order to eliminate unevenness on the surface of the aluminum substrate, for example, rolling streaks generated during the rolling of the aluminum substrate, and improve the uniformity and reproducibility of the sealing process by an electrodeposition method or the like.
In the present invention, the mirror finish is not particularly limited, and a conventionally known method can be used. Examples thereof include mechanical polishing, chemical polishing, and electrolytic polishing.
機械研磨としては、例えば、各種市販の研磨布で研磨する方法、市販の各種研磨剤(例えば、ダイヤ、アルミナ)とバフとを組み合わせた方法等が挙げられる。具体的には、研磨剤を用いる場合、使用する研磨剤を粗い粒子から細かい粒子へと経時的に変更して行う方法が好適に例示される。この場合、最終的に用いる研磨剤としては、#1500のものが好ましい。これにより、光沢度を50%以上(圧延アルミニウムである場合、その圧延方向および幅方向ともに50%以上)とすることができる。 Examples of the mechanical polishing include a method of polishing with various commercially available polishing cloths, a method of combining various commercially available abrasives (for example, diamond, alumina) and a buff. Specifically, when an abrasive is used, a method in which the abrasive used is changed from coarse particles to fine particles over time is preferably exemplified. In this case, the final polishing agent is preferably # 1500. Thereby, the glossiness can be 50% or more (in the case of rolled aluminum, both the rolling direction and the width direction are 50% or more).
化学研磨としては、例えば、「アルミニウムハンドブック」,第6版,(社)日本アルミニウム協会編,2001年,p.164−165に記載されている各種の方法等が挙げられる。
また、リン酸−硝酸法、Alupol I法、Alupol V法、Alcoa R5法、H3PO4−CH3COOH−Cu法、H3PO4−HNO3−CH3COOH法が好適に例示される。中でも、リン酸−硝酸法、H3PO4−CH3COOH−Cu法、H3PO4−HNO3−CH3COOH法が好ましい。
化学研磨により、光沢度を70%以上(圧延アルミニウムである場合、その圧延方向および幅方向ともに70%以上)とすることができる。
As chemical polishing, for example, “Aluminum Handbook”, 6th edition, edited by Japan Aluminum Association, 2001, p. Examples thereof include various methods described in 164 to 165.
Further, the phosphoric acid-nitric acid method, the Alupol I method, the Alupol V method, the Alcoa R5 method, the H 3 PO 4 —CH 3 COOH—Cu method, and the H 3 PO 4 —HNO 3 —CH 3 COOH method are preferably exemplified. . Among these, the phosphoric acid-nitric acid method, the H 3 PO 4 —CH 3 COOH—Cu method, and the H 3 PO 4 —HNO 3 —CH 3 COOH method are preferable.
By chemical polishing, the glossiness can be made 70% or more (in the case of rolled aluminum, both the rolling direction and the width direction are 70% or more).
電解研磨としては、例えば、「アルミニウムハンドブック」,第6版,(社)日本アルミニウム協会編,2001年,p.164−165に記載されている各種の方法;米国特許第2708655号明細書に記載されている方法;「実務表面技術」,vol.33,No.3,1986年,p.32−38に記載されている方法;等が好適に挙げられる。
電解研磨により、光沢度を70%以上(圧延アルミニウムである場合、その圧延方向および幅方向ともに70%以上)とすることができる。
As electrolytic polishing, for example, “Aluminum Handbook”, 6th edition, edited by Japan Aluminum Association, 2001, p. 164-165; various methods described in US Pat. No. 2,708,655; “Practical Surface Technology”, vol. 33, no. 3, 1986, p. The method described in 32-38;
By electropolishing, the gloss can be 70% or more (in the case of rolled aluminum, both the rolling direction and the width direction are 70% or more).
これらの方法は、適宜組み合わせて用いることができる。具体的には、例えば、研磨剤を粗い粒子から細かい粒子へと経時的に変更する機械研磨を施し、その後、電解研磨を施す方法が好適に挙げられる。 These methods can be used in appropriate combination. Specifically, for example, a method of performing mechanical polishing in which the abrasive is changed from coarse particles to fine particles with time, and then performing electrolytic polishing is preferable.
鏡面仕上げ処理により、例えば、平均表面粗さRa0.1μm以下、光沢度50%以上の表面を得ることができる。平均表面粗さRaは、0.03μm以下であるのが好ましく、0.02μm以下であるのがより好ましい。また、光沢度は70%以上であるのが好ましく、80%以上であるのがより好ましい。
なお、光沢度は、圧延方向に垂直な方向において、JIS Z8741−1997の「方法3 60度鏡面光沢」の規定に準じて求められる正反射率である。具体的には、変角光沢度計(例えば、VG−1D、日本電色工業社製)を用いて、正反射率70%以下の場合には入反射角度60度で、正反射率70%を超える場合には入反射角度20度で、測定する。
By mirror finishing, for example, a surface having an average surface roughness R a of 0.1 μm or less and a glossiness of 50% or more can be obtained. The average surface roughness Ra is preferably 0.03 μm or less, and more preferably 0.02 μm or less. Further, the glossiness is preferably 70% or more, and more preferably 80% or more.
The glossiness is a regular reflectance obtained in accordance with JIS Z8741-1997 “
<陽極酸化処理>
陽極酸化処理は、上記アルミニウム基板の表面に陽極酸化皮膜を形成する処理である。
陽極酸化処理としては、従来公知の方法を用いることができる。具体的には、後述する自己規則化法を用いるのが好ましい。
<Anodizing treatment>
The anodizing treatment is a treatment for forming an anodized film on the surface of the aluminum substrate.
As the anodizing treatment, a conventionally known method can be used. Specifically, it is preferable to use the self-ordering method described later.
自己規則化法は、陽極酸化皮膜のマイクロポアが規則的に配列する性質を利用し、規則的な配列をかく乱する要因を取り除くことで、規則性を向上させる方法である。具体的には、高純度のアルミニウムを使用し、電解液の種類に応じた電圧で、長時間(例えば、数時間から十数時間)かけて、低速で陽極酸化皮膜を形成させる。
この方法においては、ポア径は電圧に依存するので、電圧を制御することにより、ある程度所望のポア径を得ることができる。
The self-ordering method is a method of improving the regularity by utilizing the property that the micropores of the anodized film are regularly arranged and removing the factors that disturb the regular arrangement. Specifically, high-purity aluminum is used, and an anodized film is formed at a low speed over a long period of time (for example, several hours to several tens of hours) at a voltage according to the type of the electrolytic solution.
In this method, since the pore diameter depends on the voltage, a desired pore diameter can be obtained to some extent by controlling the voltage.
陽極酸化処理における電解液の平均流速は、0.5〜20.0m/minであるのが好ましく、1.0〜15.0m/minであるのがより好ましく、2.0〜10.0m/minであるのが更に好ましい。上記範囲の流速で陽極酸化処理を行うことにより、均一かつ高い規則性を有することができる。
また、電解液を上記条件で流動させる方法は、特に限定されないが、例えば、スターラーのような一般的なかくはん装置を使用する方法が用いられる。特に、かくはん速度をデジタル表示でコントロールできるようなスターラーを用いると、平均流速が制御できるため好ましい。このようなかくはん装置としては、例えば、「マグネティックスターラーHS−50D(AS ONE製)」等が挙げられる。
The average flow rate of the electrolytic solution in the anodizing treatment is preferably 0.5 to 20.0 m / min, more preferably 1.0 to 15.0 m / min, and 2.0 to 10.0 m / min. More preferably, it is min. By performing anodizing treatment at a flow rate in the above range, uniform and high regularity can be obtained.
Moreover, the method of flowing the electrolytic solution under the above-mentioned conditions is not particularly limited, but, for example, a method using a general stirring device such as a stirrer is used. In particular, it is preferable to use a stirrer that can control the stirring speed by digital display because the average flow velocity can be controlled. Examples of such a stirring apparatus include “Magnetic Stirrer HS-50D (manufactured by AS ONE)” and the like.
陽極酸化処理は、例えば、酸濃度1〜10質量%の溶液中で、アルミニウム基板を陽極として通電する方法を用いることができる。陽極酸化処理に用いられる溶液としては、酸溶液であることが好ましく、硫酸、リン酸、クロム酸、シュウ酸、スルファミン酸、ベンゼンスルホン酸、アミドスルホン酸等がより好ましく、中でも硫酸、リン酸、シュウ酸が特に好ましい。これらの酸は単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。 For the anodizing treatment, for example, a method in which an aluminum substrate is used as an anode in a solution having an acid concentration of 1 to 10% by mass can be used. The solution used for the anodizing treatment is preferably an acid solution, more preferably sulfuric acid, phosphoric acid, chromic acid, oxalic acid, sulfamic acid, benzenesulfonic acid, amidosulfonic acid, etc., among which sulfuric acid, phosphoric acid, Oxalic acid is particularly preferred. These acids can be used alone or in combination of two or more.
陽極酸化処理の条件は、使用される電解液によって種々変化するので一概に決定され得ないが、一般的には電解液濃度0.1〜20質量%、液温−10〜30℃、電流密度0.01〜20A/dm2、電圧3〜300V、電解時間0.5〜30時間であるのが好ましく、電解液濃度0.5〜15質量%、液温−5〜25℃、電流密度0.05〜15A/dm2、電圧5〜250V、電解時間1〜25時間であるのがより好ましく、電解液濃度1〜10質量%、液温0〜20℃、電流密度0.1〜10A/dm2、電圧10〜200V、電解時間2〜20時間であるのが更に好ましい。
陽極酸化皮膜の膜厚は、1〜300μmであるのが好ましく、5〜150μmであるのがより好ましく、10〜100μmであるのが更に好ましい。
The conditions for anodizing treatment vary depending on the electrolyte used, and therefore cannot be determined unconditionally. In general, however, the electrolyte concentration is 0.1 to 20% by mass, the solution temperature is -10 to 30 ° C., and the current density. 0.01 to 20 A / dm 2 ,
The thickness of the anodized film is preferably 1 to 300 μm, more preferably 5 to 150 μm, and still more preferably 10 to 100 μm.
陽極酸化処理の処理時間は、0.5分〜16時間であるのが好ましく、1分〜12時間であるのがより好ましく、2分〜8時間であるのが更に好ましい。 The treatment time for the anodizing treatment is preferably 0.5 minutes to 16 hours, more preferably 1 minute to 12 hours, and further preferably 2 minutes to 8 hours.
陽極酸化処理は、一定電圧下で行う以外に、電圧を断続的または連続的に変化させる方法も用いることができる。この場合は、電圧を順次低くしていくのが好ましい。これにより、陽極酸化皮膜の抵抗を下げることが可能になる。 The anodizing treatment can be performed by changing the voltage intermittently or continuously in addition to being performed under a constant voltage. In this case, it is preferable to decrease the voltage sequentially. This makes it possible to reduce the resistance of the anodized film.
本発明においては、陽極酸化皮膜を低温で行うと、マイクロポアの配列が規則的になり、また、ポア径が均一になる。 In the present invention, when the anodic oxide film is formed at a low temperature, the arrangement of micropores becomes regular and the pore diameter becomes uniform.
また、本発明においては、このような陽極酸化処理により形成される陽極酸化皮膜の皮膜質量(膜厚)は、10〜2000g/m2(3〜600μm)であるのが好ましく、50〜1500g/m2(15〜450μm)であるのがより好ましく、100〜1000g/m2(30〜300μm)であるのが更に好ましい。陽極酸化皮膜の皮膜質量(膜厚)がこの範囲であると、上述したように、後述する皮膜溶解処理において陽極酸化皮膜の一部を溶解させやすい。
また、マイクロポアの平均ポア密度は50〜1500個/μm2であるのが好ましい。
更に、マイクロポアの占める面積率は、20〜50%であるのが好ましい。
マイクロポアの占める面積率は、アルミニウム表面の面積に対するマイクロポアの開口部の面積の合計の割合である。マイクロポアの占める面積率の算出においては、マイクロポアには、金属により充填されているものもいないものも含まれる。具体的には、封孔処理前に表面空隙率を測定して求められる。
Moreover, in this invention, it is preferable that the film | membrane mass (film thickness) of the anodic oxide film formed by such an anodic oxidation process is 10-2000 g / m < 2 > (3-600 micrometers), and 50-1500 g / m 2 (15 to 450 μm) is more preferable, and 100 to 1000 g / m 2 (30 to 300 μm) is even more preferable. When the film mass (film thickness) of the anodized film is within this range, as described above, it is easy to dissolve a part of the anodized film in the film dissolution treatment described later.
The average pore density of the micropores is preferably 50-1500 / μm 2 .
Further, the area ratio occupied by the micropores is preferably 20 to 50%.
The area ratio occupied by the micropore is a ratio of the total area of the opening of the micropore to the area of the aluminum surface. In the calculation of the area ratio occupied by the micropores, the micropores include those that are not filled with metal and those that are not filled with metal. Specifically, it is obtained by measuring the surface porosity before the sealing treatment.
[皮膜溶解処理]
本発明の製造方法における皮膜溶解処理は、25℃1気圧下における粘度が0.05〜100.0Pa・sである溶液を用いて、上記アルミニウム基板の表面に形成された陽極酸化皮膜の一部を溶解する処理であり、これにより表面にマイクロポアを有する微細構造体を得ることができる。
[Film dissolution treatment]
The film dissolution treatment in the production method of the present invention is a part of the anodized film formed on the surface of the aluminum substrate using a solution having a viscosity of 0.05 to 100.0 Pa · s at 25 ° C. under 1 atm. In this way, a fine structure having micropores on the surface can be obtained.
本発明においては、陽極酸化皮膜の一部を溶解する溶液は、酸水溶液またはアルカリ水溶液であり、25℃1気圧下における粘度が0.05〜100.0Pa・sであり、0.1〜80.0Pa・sであるのが好ましく、1.0〜50.0Pa・sであるのがより好ましい。
溶液の粘度がこの範囲であると、毒性の高い6価クロム酸化合物を用いずに、製造処理時間が短く、安全に、かつ、ポアの配列の規則性が高い微細構造体を得ることができる。これは、上記溶液の粘度が高いため、マイクロポアの内部、特に、アルミニウム基板に近い底部分に溶液が滲入しにくくなり、マイクロポアの内部からの陽極酸化皮膜の溶解を抑制するとともに、陽極酸化皮膜の表面付近、即ち、ポア配列の規則性の低い部分を効率的に除去することができ、上述した陽極酸化皮膜の脱膜処理を施さなくても微細構造体が得られるためであると考えられる。
In the present invention, the solution for dissolving a part of the anodized film is an acid aqueous solution or an alkaline aqueous solution, and has a viscosity of 0.05 to 100.0 Pa · s at 25 ° C. under 1 atm. 0.0 Pa · s is preferable, and 1.0 to 50.0 Pa · s is more preferable.
When the viscosity of the solution is within this range, it is possible to obtain a microstructure having a short manufacturing process time, safety, and high pore arrangement regularity without using a highly toxic hexavalent chromic compound. . This is because the solution has a high viscosity, so that the solution does not easily penetrate into the inside of the micropore, particularly the bottom portion close to the aluminum substrate, and the dissolution of the anodized film from the inside of the micropore is suppressed and the anodization is performed. It is considered that the vicinity of the surface of the film, that is, the portion with low regularity of the pore arrangement can be efficiently removed, and the fine structure can be obtained without performing the above-described film removal treatment of the anodic oxide film. It is done.
具体的には、図1(B)に示されるように、皮膜溶解処理により、図1(A)に示されるマイクロポア16aの内部の溶解を抑制しつつ陽極酸化皮膜14aの表面が溶解し、アルミニウム基板12a上に、マイクロポア16bを有する陽極酸化皮膜14bを有するアルミニウム部材10bが得られる。
Specifically, as shown in FIG. 1 (B), the surface of the
本発明においては、上記皮膜溶解処理における陽極酸化皮膜の一部の溶解は、上記溶液に上記アルミニウム部材を浸せきさせることにより行うのが好ましい。
ここで、一部とは、陽極酸化皮膜の0.01〜99.99質量%であるのが好ましく、0.1〜75.00質量%であるのがより好ましく、1.0〜60.00質量%であるのが更に好ましい。
また、浸漬時間は、1〜1000分であるのが好ましく、10〜750分であるのがより好ましく、15〜500分であるのが更に好ましい。
In the present invention, the dissolution of a part of the anodized film in the film dissolution treatment is preferably performed by immersing the aluminum member in the solution.
Here, the part is preferably 0.01 to 99.99% by mass of the anodized film, more preferably 0.1 to 75.00% by mass, and 1.0 to 60.00%. More preferably, it is mass%.
Moreover, it is preferable that immersion time is 1-1000 minutes, It is more preferable that it is 10-750 minutes, It is still more preferable that it is 15-500 minutes.
本発明においては、上記溶液として酸水溶液を用いる場合、該酸水溶液としては、具体的には、例えば、硫酸、リン酸、硝酸、塩酸等の水溶液を用いることができ、これらを一種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
また、酸水溶液の濃度は、1〜10質量%であるのが好ましく、酸水溶液の温度は、25〜40℃であるのが好ましい。
In the present invention, when an acid aqueous solution is used as the solution, specifically, as the acid aqueous solution, for example, an aqueous solution of sulfuric acid, phosphoric acid, nitric acid, hydrochloric acid or the like can be used, and these are used alone. Or two or more of them may be used in combination.
Moreover, it is preferable that the density | concentration of acid aqueous solution is 1-10 mass%, and it is preferable that the temperature of acid aqueous solution is 25-40 degreeC.
一方、上記溶液としてアルカリ水溶液を用いる場合、該アルカリ水溶液としては、具体的には、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム等の水溶液を用いることができ、これらを一種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
また、アルカリ水溶液の濃度は、0.1〜5質量%であるのが好ましく、アルカリ水溶液の温度は、20〜35℃であるのが好ましい。
より具体的には、例えば、50g/L、40℃のリン酸水溶液、0.5g/L、30℃の水酸化ナトリウム水溶液、0.5g/L、30℃の水酸化カリウム水溶液等が好適に用いられる。
On the other hand, when an alkaline aqueous solution is used as the solution, specifically, as the alkaline aqueous solution, for example, an aqueous solution of sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide or the like can be used, and these are used alone. Or two or more of them may be used in combination.
Moreover, it is preferable that the density | concentration of aqueous alkali solution is 0.1-5 mass%, and it is preferable that the temperature of aqueous alkali solution is 20-35 degreeC.
More specifically, for example, 50 g / L, 40 ° C. phosphoric acid aqueous solution, 0.5 g / L, 30 ° C. sodium hydroxide aqueous solution, 0.5 g / L, 30 ° C. potassium hydroxide aqueous solution and the like are preferable. Used.
本発明においては、これらの酸またはアルカリ水溶液は、所望の粘度に調整するため、種々のポリマー、モノマー等を混合させることができる。中でも、粘度を高める観点からポリマーを混合させるのが好ましい。
このようなポリマーとしては、例えば、酸またはアルカリ水溶液に溶解する水溶性ポリマーを使用することが好ましい。具体的には、水との強い相互作用を有する極性基(例えば、イオン性基、水酸基、アミノ基、アミド基、エーテル基等)を多く含むポリマーが挙げられる。より具体的には、澱粉類、ガゼイン、ニカワ、ゼラチン、アラビアガム、アルギン酸ソーダ、ペクチンなどの天然ポリマー;カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ビスコースなどの半合成ポリマー;ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、ポリエチレンイミン、ポリアクリル酸ソーダ、ポリエチレンオキシド、ポリビニルピロリドン等の合成高分子;などが挙げられ、これらを1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
In the present invention, these acid or alkali aqueous solutions can be mixed with various polymers, monomers and the like in order to adjust to a desired viscosity. Especially, it is preferable to mix a polymer from a viewpoint of raising a viscosity.
As such a polymer, it is preferable to use, for example, a water-soluble polymer that is soluble in an acid or alkaline aqueous solution. Specifically, a polymer containing many polar groups (for example, ionic groups, hydroxyl groups, amino groups, amide groups, ether groups, etc.) having a strong interaction with water can be mentioned. More specifically, natural polymers such as starches, casein, glue, gelatin, gum arabic, sodium alginate and pectin; semi-synthetic polymers such as carboxymethyl cellulose, methyl cellulose and viscose; polyvinyl alcohol, polyacrylamide, polyethyleneimine, poly Synthetic polymers such as sodium acrylate, polyethylene oxide, polyvinyl pyrrolidone, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
[微細構造体]
本発明の微細構造体は、上述した本発明の微細構造体の製造方法により得られる。
また、本発明の微細構造体は、上記アルミニウム部材の記載個所でも述べたように、平均ポア密度が50〜1500個/μm2であるのが好ましく、マイクロポアの占める面積率が20〜50%であるのが好ましい。
更に、本発明の微細構造体は、マイクロポアについて下記式(1)により定義される規則化度が50%以上であるのが好ましい。
[Microstructure]
The fine structure of the present invention is obtained by the above-described method for producing a fine structure of the present invention.
In addition, as described in the description of the aluminum member, the fine structure of the present invention preferably has an average pore density of 50 to 1500 / μm 2 , and the area ratio occupied by the micropores is 20 to 50%. Is preferred.
Furthermore, the microstructure of the present invention preferably has a degree of ordering defined by the following formula (1) for the micropores of 50% or more.
規則化度(%)=B/A×100 (1) Ordering degree (%) = B / A × 100 (1)
上記式(1)中、Aは、測定範囲におけるマイクロポアの全数を表す。Bは、一のマイクロポアの重心を中心とし、他のマイクロポアの縁に内接する最も半径が短い円を描いた場合に、その円の内部に上記一のマイクロポア以外のマイクロポアの重心を6個含むことになる上記一のマイクロポアの測定範囲における数を表す。 In the above formula (1), A represents the total number of micropores in the measurement range. B is centered on the center of gravity of one micropore, and when a circle with the shortest radius inscribed in the edge of another micropore is drawn, the center of gravity of the micropore other than the one micropore is set inside the circle. This represents the number in the measurement range of the one micropore to be included.
図2は、ポアの規則化度を算出する方法の説明図である。図2を用いて、上記式(1)をより具体的に説明する。
図2(A)に示されるマイクロポア1は、マイクロポア1の重心を中心とし、他のマイクロポアの縁に内接する最も半径が短い円3(マイクロポア2に内接している。)を描いた場合に、円3の内部にマイクロポア1以外のマイクロポアの重心を6個含んでいる。したがって、マイクロポア1は、Bに算入される。
図2(B)に示されるマイクロポア4は、マイクロポア4の重心を中心とし、他のマイクロポアの縁に内接する最も半径が短い円6(マイクロポア5に内接している。)を描いた場合に、円6の内部にマイクロポア4以外のマイクロポアの重心を5個含んでいる。したがって、マイクロポア4は、Bに算入されない。また、図4(B)に示されるマイクロポア7は、マイクロポア7の重心を中心とし、他のマイクロポアの縁に内接する最も半径が短い円9(マイクロポア8に内接している。)を描いた場合に、円9の内部にマイクロポア7以外のマイクロポアの重心を7個含んでいる。したがって、マイクロポア7は、Bに算入されない。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a method for calculating the degree of ordering of pores. The above formula (1) will be described more specifically with reference to FIG.
The
The
<ポアワイド処理>
本発明の微細構造体には、用途に応じて、ポアワイド処理を施すことができる。
ポアワイド処理は、上記陽極酸化処理後、アルミニウム部材を酸水溶液またはアルカリ水溶液に浸せきさせることにより、陽極酸化皮膜を溶解させ、マイクロポアのポア径を拡大する処理である。
これにより、マイクロポアの配列の規則性およびポア径のばらつきを制御することが容易となる。また、陽極酸化皮膜のマイクロポアの底部分のバリヤー皮膜を溶解させることにより、マイクロポア内部に選択的に電着させることおよびポア径のばらつきをやや大きくすることが可能となる。
なお、上記皮膜溶解処理に用いる溶液の25℃1気圧下における粘度は、0.05〜100.0Pa・sであるのに対し、ポアワイド処理に用いられる酸水溶液またはアルカリ水溶液の25℃1気圧下における粘度は、0.001Pa・s程度である。
<Pore wide processing>
The fine structure of the present invention can be subjected to pore wide processing depending on the application.
The pore-wide treatment is a treatment for expanding the pore diameter of the micropore by dissolving the anodized film by immersing the aluminum member in an acid aqueous solution or an alkali aqueous solution after the anodizing treatment.
This makes it easy to control the regularity of the arrangement of micropores and the variation in pore diameter. Further, by dissolving the barrier film at the bottom of the micropores of the anodized film, it is possible to selectively deposit the inside of the micropores and to slightly increase the pore diameter variation.
The viscosity of the solution used for the film dissolution treatment at 25 ° C. under 1 atm is 0.05 to 100.0 Pa · s, whereas the acid aqueous solution or the alkali aqueous solution used for pore wide treatment at 25 ° C. under 1 atm. The viscosity at is about 0.001 Pa · s.
ポアワイド処理に酸水溶液を用いる場合は、硫酸、リン酸、硝酸、塩酸等の無機酸またはこれらの混合物の水溶液を用いることが好ましい。
また、酸水溶液の濃度は、1〜10質量%であるのが好ましく、酸水溶液の温度は、25〜40℃であるのが好ましい。
When an aqueous acid solution is used for the pore wide treatment, it is preferable to use an aqueous solution of an inorganic acid such as sulfuric acid, phosphoric acid, nitric acid, hydrochloric acid, or a mixture thereof.
Moreover, it is preferable that the density | concentration of acid aqueous solution is 1-10 mass%, and it is preferable that the temperature of acid aqueous solution is 25-40 degreeC.
一方、ポアワイド処理にアルカリ水溶液を用いる場合は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムおよび水酸化リチウムからなる群から選ばれる少なくとも一つのアルカリの水溶液を用いることが好ましい。
また、アルカリ水溶液の濃度は、0.1〜5質量%であるのが好ましく、アルカリ水溶液の温度は、20〜35℃であるのが好ましい。
具体的には、例えば、50g/L、40℃のリン酸水溶液、0.5g/L、30℃の水酸化ナトリウム水溶液、0.5g/L、30℃の水酸化カリウム水溶液等が好適に用いられる。
On the other hand, when an alkaline aqueous solution is used for pore wide treatment, it is preferable to use an aqueous solution of at least one alkali selected from the group consisting of sodium hydroxide, potassium hydroxide and lithium hydroxide.
Moreover, it is preferable that the density | concentration of aqueous alkali solution is 0.1-5 mass%, and it is preferable that the temperature of aqueous alkali solution is 20-35 degreeC.
Specifically, for example, 50 g / L, 40 ° C. phosphoric acid aqueous solution, 0.5 g / L, 30 ° C. sodium hydroxide aqueous solution, 0.5 g / L, 30 ° C. potassium hydroxide aqueous solution, etc. are preferably used. It is done.
酸水溶液またはアルカリ水溶液への浸せき時間は、8〜60分であるのが好ましく、10〜50分であるのがより好ましく、15〜30分であるのが更に好ましい。 The immersion time in the acid aqueous solution or alkaline aqueous solution is preferably 8 to 60 minutes, more preferably 10 to 50 minutes, and further preferably 15 to 30 minutes.
<その他の処理>
本発明の微細構造体は、必要に応じて、その他の処理を施すことができる。
例えば、本発明の製造方法で得られた微細構造体を試料台にして、水溶液を垂らして膜状にしたい場合には、水との接触角を小さくするために、親水化処理を施してもよい。親水化処理は、従来公知の方法により施すことができる。
<Other processing>
The microstructure of the present invention can be subjected to other treatments as necessary.
For example, when the fine structure obtained by the production method of the present invention is used as a sample stage and it is desired to suspend the aqueous solution into a film, it may be subjected to a hydrophilization treatment in order to reduce the contact angle with water. Good. The hydrophilic treatment can be performed by a conventionally known method.
また、本発明の製造方法で得られた微細構造体を試料台にして、酸で変性し、または分解されるタンパク質を対象とする場合には、陽極酸化処理に用いられ、アルミニウム表面に残留している酸を中和するために、中和処理を施してもよい。中和処理は、従来公知の方法により施すことができる。 In addition, when the microstructure obtained by the production method of the present invention is used as a sample stage and targeted for a protein that is denatured with acid or decomposed, it is used for anodizing treatment and remains on the aluminum surface. In order to neutralize the acid that is being neutralized, a neutralization treatment may be performed. The neutralization treatment can be performed by a conventionally known method.
更に、本発明の微細構造体は、用途に応じて、アルミニウム基板を除去することもできる。
アルミニウム基板を除去する方法は、特に限定されないが、例えば、アルミナが難溶または不溶であり、アルミニウムが可溶である溶剤に浸せきさせる方法が好ましい。
溶剤としては、具体的には、例えば、臭素、ヨウ素などのハロゲン溶剤;希硫酸、リン酸、シュウ酸、スルファミン酸、ベンゼンスルホン酸、アミドスルホン酸などの酸性溶剤;水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウムなどのアルカリ性溶剤;等が好適に例示される。中でも、臭素、ヨウ素が好ましい。
Furthermore, the microstructure of the present invention can also remove the aluminum substrate depending on the application.
The method for removing the aluminum substrate is not particularly limited, but for example, a method in which alumina is hardly soluble or insoluble, and is immersed in a solvent in which aluminum is soluble is preferable.
Specific examples of the solvent include halogen solvents such as bromine and iodine; acidic solvents such as dilute sulfuric acid, phosphoric acid, oxalic acid, sulfamic acid, benzenesulfonic acid, and amidosulfonic acid; sodium hydroxide and potassium hydroxide. Preferred examples include alkaline solvents such as calcium hydroxide; Of these, bromine and iodine are preferable.
本発明の微細構造体は、用途に応じて、陽極酸化皮膜のマイクロポアに触媒を担持することもできる。
本発明においては、上記触媒は触媒機能を有するものであれば特に限定されないが、その具体例としては、AlCl3、AlBr3、Al2O3、SiO2、SiO2−Al2O3、Siゼオライト、SiO2−NiO、活性炭、PbO/Al2O3、LaCoO3、H3PO4、H4P2O7、Bi2O3−MoO3、Sb2O5、SbO5−Fe2O3、SnO2−Sb2O5、Cu、CuO2−Cr2O3、Cu−Cr2O3−ZnO、Cu/SiO2、CuCl2、Ag/α−Al2O3、Au、ZnO、ZnO−Cr2O3、ZnCl2、ZnO−Al2O3−CaO、TiO2、TiCl4・Al(C2H5)3、Pt/TiO2、V2O5、V2O5−P2O5、V2O5/TiO2、Cr2O3、Cr2O3/Al2O3、MoO3、MoO3−SnO2、Co・Mo/Al2O3、Ni・Mo/Al2O3、MoS2、Mo−Bi−O、MoO3−Fe2O3、H3PMo12O40、WO3、H3PW12O40、MnO2、Fe−K2O−Al2O3、Fe2O3−Cr2O3、Fe2O3−Cr2O3−K2O、Fe2O3、Co、Co/活性炭、Co3O4、Coカルボニル錯体、Ni、RaneyNi、Ni/担体、修飾Ni、Pt、Pt/Al2O3、Pt−Rh−Pd/担体、Pd、Pd/SiO2、Pd/Al2O3、PdCl2−CuCl2、Re、Re−Pt/Al2O3、Re2O7/Al2O3、Ru、Ru/Al2O3、Rh、Rh錯体等が挙げられる。
The microstructure of the present invention can also carry a catalyst on the micropores of the anodized film depending on the application.
In the present invention, the catalyst is not particularly limited as long as it has a catalytic function, but specific examples thereof include AlCl 3 , AlBr 3 , Al 2 O 3 , SiO 2 , SiO 2 -Al 2 O 3 , Si Zeolite, SiO 2 —NiO, activated carbon, PbO / Al 2 O 3 , LaCoO 3 , H 3 PO 4 , H 4 P 2 O 7 , Bi 2 O 3 —MoO 3 , Sb 2 O 5 , SbO 5 —Fe 2 O 3 , SnO 2 —Sb 2 O 5 , Cu, CuO 2 —Cr 2 O 3 , Cu—Cr 2 O 3 —ZnO, Cu / SiO 2 , CuCl 2 , Ag / α-Al 2 O 3 , Au, ZnO, ZnO—Cr 2 O 3 , ZnCl 2 , ZnO—Al 2 O 3 —CaO, TiO 2 , TiCl 4 .Al (C 2 H 5 ) 3 , Pt / TiO 2 , V 2 O 5 , V 2 O 5 —P 2 O 5 , V 2 O 5 / TiO 2 , Cr 2 O 3 , Cr 2 O 3 / Al 2 O 3 , M oO 3, MoO 3 -SnO 2, Co · Mo / Al 2
触媒の担持方法は、特に限定されず、従来公知の方法を用いることができる。
例えば、電着法;触媒粒子の分散液を、陽極酸化皮膜を有するアルミニウム部材に塗布し乾燥させる方法;等が好適に挙げられる。触媒は、単一粒子または凝集体であるのが好ましい。
The method for supporting the catalyst is not particularly limited, and a conventionally known method can be used.
For example, an electrodeposition method; a method in which a dispersion of catalyst particles is applied to an aluminum member having an anodized film and dried; The catalyst is preferably a single particle or an aggregate.
電着法としては、従来公知の方法を用いることができる。具体的には、例えば、金電着法の場合、1g/LのHAuCl4と7g/LのH2SO4を含有する30℃の分散液に、アルミニウム部材を浸せきさせ、11Vの定電圧(スライダックで調整)で、5〜6分間電着処理する方法が挙げられる。
また、電着法としては、現代化学,1997年1月号,p.51−54に銅、スズおよびニッケルを用いた例が詳細に記載されており、この方法を用いることもできる。
A conventionally known method can be used as the electrodeposition method. Specifically, for example, in the case of gold electrodeposition, an aluminum member is immersed in a dispersion at 30 ° C. containing 1 g / L HAuCl 4 and 7 g / L H 2 SO 4, and a constant voltage of 11 V ( (Adjusted with slidac), and a method of electrodeposition treatment for 5 to 6 minutes.
As the electrodeposition method, Hyundai Kagaku, January 1997, p. Examples using copper, tin and nickel are described in detail in 51-54, and this method can also be used.
触媒粒子を用いる方法に用いられる分散液は、従来公知の方法により得ることができる。例えば、低真空蒸発法による微粒子の作製方法、触媒塩の水溶液を還元する触媒コロイド作製方法により得ることができる。
触媒コロイド粒子は、平均粒径が1〜200nmであるのが好ましく、1〜100nmであるのがより好ましく、2〜80nmであるのが更に好ましい。
分散液に用いられる分散媒としては、水が好適に用いられる。また、水と混合しうる溶剤、例えば、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、i−プロピルアルコール、1−ブチルアルコール、2−ブチルアルコール、t−ブチルアルコール、メチルセルソルブ、ブチルセルソルブ等のアルコールと、水との混合溶媒も用いることができる。
The dispersion used in the method using catalyst particles can be obtained by a conventionally known method. For example, it can be obtained by a method for producing fine particles by a low vacuum evaporation method or a method for producing a catalyst colloid in which an aqueous solution of catalyst salt is reduced.
The catalyst colloidal particles preferably have an average particle size of 1 to 200 nm, more preferably 1 to 100 nm, and even more preferably 2 to 80 nm.
As the dispersion medium used in the dispersion, water is preferably used. In addition, solvents that can be mixed with water, for example, alcohols such as ethyl alcohol, n-propyl alcohol, i-propyl alcohol, 1-butyl alcohol, 2-butyl alcohol, t-butyl alcohol, methyl cellosolve, and butyl cellosolve A mixed solvent with water can also be used.
触媒コロイド粒子を用いる方法において、塗布方法は特に限定されず、例えば、バーコーター塗布、回転塗布、スプレー塗布、カーテン塗布、浸せき塗布、エアーナイフ塗布、ブレード塗布、ロール塗布等が挙げられる。 In the method using the catalyst colloidal particles, the coating method is not particularly limited, and examples thereof include bar coater coating, spin coating, spray coating, curtain coating, dip coating, air knife coating, blade coating, and roll coating.
触媒コロイド粒子を用いる方法に用いられる分散液としては、例えば、金コロイド粒子の分散液、銀コロイド粒子の分散液が好適に用いられる。
金コロイド粒子の分散液としては、例えば、特開平2001−89140号公報および特開平11−80647号公報に記載されているものを用いることができる。また、市販品を用いることもできる。
銀コロイド粒子の分散液は、陽極酸化皮膜から溶出する酸によって影響を受けない点で、銀とパラジウムの合金の粒子を含有するのが好ましい。この場合、パラジウムの含有量は、5〜30質量%であるのが好ましい。
As the dispersion liquid used in the method using the catalyst colloid particles, for example, a gold colloid particle dispersion liquid and a silver colloid particle dispersion liquid are preferably used.
As the dispersion of colloidal gold particles, for example, those described in JP-A-2001-89140 and JP-A-11-80647 can be used. Commercial products can also be used.
The dispersion of silver colloidal particles preferably contains silver and palladium alloy particles in that they are not affected by the acid eluted from the anodized film. In this case, the palladium content is preferably 5 to 30% by mass.
分散液を塗布した後、水等の溶媒を用いて適宜洗浄する。これにより、マイクロポアに担持された触媒粒子のみ陽極酸化皮膜に残存し、マイクロポアに充填されなかった触媒粒子は除去される。 After applying the dispersion, it is appropriately washed with a solvent such as water. As a result, only the catalyst particles supported on the micropores remain in the anodic oxide film, and the catalyst particles not filled in the micropores are removed.
担持処理後の触媒の付着量は、10〜1000mg/m2であるのが好ましく、50〜800mg/m2であるのがより好ましく、100〜500mg/m2であるのが特に好ましい。
また、担持処理後の表面空隙率は、70%以下であるのが好ましく、50%以下であるのがさらに好ましく、30%以下であるのが特に好ましい。担持処理後の表面空隙率は、アルミニウム表面の面積に対する担持されていないマイクロポアの開口部の面積の合計の割合である。
Adhesion amount of the catalyst after carrying treatment is preferably from 10 to 1000 mg / m 2, more preferably from 50 to 800 mg / m 2, particularly preferably from 100 to 500 mg / m 2.
Further, the surface porosity after the supporting treatment is preferably 70% or less, more preferably 50% or less, and particularly preferably 30% or less. The surface porosity after the supporting treatment is a ratio of the total area of the openings of the unsupported micropores to the area of the aluminum surface.
分散液に用いられる触媒コロイド粒子は、通常、粒径分布のばらつきが変動係数で10〜20%程度である。本発明においては、ポア径のばらつきを特定の範囲にすることにより、粒径分布にばらつきのあるコロイド粒子を効率よく封孔に用いることができる。 The catalyst colloidal particles used in the dispersion usually have a variation in particle size distribution of about 10 to 20% as a coefficient of variation. In the present invention, by setting the pore diameter variation within a specific range, colloidal particles having a variation in particle size distribution can be efficiently used for sealing.
ポア径が50nm以上である場合は、触媒コロイド粒子を用いる方法が好適に用いられる。また、ポア径が50nm未満である場合は、電着法が好適に用いられる。両者を組み合わせる方法も好適に用いられる。 When the pore diameter is 50 nm or more, a method using catalyst colloidal particles is preferably used. Moreover, when a pore diameter is less than 50 nm, an electrodeposition method is used suitably. A method of combining both is also preferably used.
本発明の微細構造体は、規則的な配列を有するマイクロポアを有するため、種々の用途に応用することができる。 Since the microstructure of the present invention has micropores having a regular arrangement, it can be applied to various uses.
以下に実施例を示して本発明を具体的に説明する。ただし、本発明はこれらに限定されない。
1.微細構造体の作製
(実施例1〜18、比較例1および2)
第1表に示されるように、基板に、鏡面仕上げ処理、陽極酸化処理、皮膜溶解処理、再陽極酸化処理およびポアワイド処理を順次施して、各微細構造体を得た。なお、第1表中、「−」は該当する処理を施していないことを示す。
The present invention will be specifically described below with reference to examples. However, the present invention is not limited to these.
1. Fabrication of microstructure (Examples 1-18, Comparative Examples 1 and 2)
As shown in Table 1, each fine structure was obtained by subjecting the substrate to a mirror finish treatment, an anodizing treatment, a film dissolution treatment, a re-anodizing treatment and a pore-wide treatment in that order. In Table 1, “-” indicates that the corresponding processing is not performed.
以下、基板および各処理について説明する。 Hereinafter, the substrate and each process will be described.
(1)基板
微細構造体の作製に用いた基板は、以下のとおりである。これらを10cm四方の面積で陽極酸化処理できるようカットして使用した。
・基板1:高純度アルミニウム、和光純薬工業社製、純度99.99質量%、厚さ0.4mm
・基板2:表面層Aを設けたアルミニウムJIS A1050材、日本軽金属社製、純度99.5質量%、厚さ0.24mm
・基板3:表面層Bを設けたアルミニウムJIS A1050材、日本軽金属社製、純度99.5質量%、厚さ0.24mm
・基板4:アルミニウムJIS A1050材、日本軽金属社製、純度99.5質量%、厚さ0.30mm
・基板5:表面層Cを設けたアルミニウムJIS A1050材、日本軽金属社製、純度99.5質量%、厚さ0.30mm
・基板6:表面層Dを設けたアルミニウムJIS A1050材、日本軽金属社製、純度99.5質量%、厚さ0.30mm
(1) Substrate The substrates used for the production of the fine structure are as follows. These were cut and used so that they could be anodized in an area of 10 cm square.
-Substrate 1: High-purity aluminum, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., purity 99.99 mass%, thickness 0.4 mm
-Substrate 2: Aluminum JIS A1050 material provided with surface layer A, manufactured by Nippon Light Metal Co., Ltd., purity 99.5% by mass, thickness 0.24 mm
-Substrate 3: Aluminum JIS A1050 material provided with surface layer B, manufactured by Nippon Light Metal Co., Ltd., purity 99.5% by mass, thickness 0.24 mm
-Substrate 4: Aluminum JIS A1050 material, manufactured by Nippon Light Metal Co., Ltd., purity 99.5% by mass, thickness 0.30 mm
-Substrate 5: Aluminum JIS A1050 material provided with a surface layer C, manufactured by Nippon Light Metal Co., Ltd., purity 99.5% by mass, thickness 0.30 mm
-Substrate 6: Aluminum JIS A1050 material provided with a surface layer D, manufactured by Nippon Light Metal Co., Ltd., purity 99.5% by mass, thickness 0.30 mm
・基板7:アルミニウム蒸着フィルム、トレファンAT80、東レ社製、純度99.9質量%、厚さ0.02mm
・基板8:表面層Aを設けたアルミニウムXL無処理材、住友軽金属工業社製、純度99.3質量%、厚さ0.30mm
・基板9:表面層Eを設けたガラス、アズワン社製、純度99.9質量%、厚さ5mm
・基板10:表面層Eを設けたシリコンウエハー、信越化学工業社製、純度99.99質量%以上
・基板11:表面層Eを設けた合成石英、VIOSIL−SG−2B、信越化学工業社製、純度99.99質量%以上、厚さ0.6mm
・基板12:表面層Eを設けた銅張積層板(RAS33S42、信越化学工業社製、純度不明、厚さ0.08mm)の表面にAl−Cu合金膜をスパッタリング法により設けたもの
-Substrate 7: Aluminum vapor deposition film, Trefan AT80, manufactured by Toray Industries, Inc., purity 99.9% by mass, thickness 0.02 mm
-Substrate 8: Aluminum XL untreated material provided with surface layer A, manufactured by Sumitomo Light Metal Industries, Ltd., purity 99.3 mass%, thickness 0.30 mm
-Substrate 9: Glass provided with surface layer E, manufactured by AS ONE, purity 99.9% by mass,
-Substrate 10: Silicon wafer provided with surface layer E, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., purity 99.99% by mass or more-Substrate 11: Synthetic quartz provided with surface layer E, VIOSIL-SG-2B, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Purity 99.99% by mass or more, thickness 0.6mm
-Substrate 12: A copper-clad laminate (RAS33S42, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., purity unknown, thickness 0.08 mm) provided with a surface layer E provided with an Al-Cu alloy film by sputtering.
なお、上記アルミニウムJIS A1050材は、縦方向の正反射率40%(標準偏差10%)、横方向の正反射率15%(標準偏差10%)、純度99.5質量%(標準偏差0.1質量%)であった。
また、上記アルミニウムXL無処理材は、縦方向の正反射率85%(標準偏差5%)、横方向の正反射率83%(標準偏差5%)、純度99.3質量%(標準偏差0.1質量%)であった。
The aluminum JIS A1050 material has a regular reflectance of 40% in the vertical direction (standard deviation of 10%), a regular reflectance of 15% in the lateral direction (standard deviation of 10%), and a purity of 99.5% by mass (standard deviation of 0.1%). 1% by mass).
Further, the above-mentioned aluminum XL non-treated material has a vertical regular reflectance of 85% (standard deviation of 5%), a horizontal regular reflectance of 83% (standard deviation of 5%), and a purity of 99.3% by mass (standard deviation of 0). .1% by mass).
また、表面層A〜Eは、以下のように設けた。
表面層Aは、到達圧力:4×10-6Pa、蒸着電流:40A、基板:150℃加熱、蒸着材料:純度99.9質量%のアルミニウム線(ニラコ社製)の条件で、真空蒸着法により、基板上に形成された。表面層Aの厚さは、0.2μmであった。
表面層Bは、蒸着材料として純度99.99質量%のアルミニウム線(ニラコ社製)を用いた以外は、表面層Aと同様の方法により形成された。表面層Bの厚さは、0.2μmであった。
表面層Cは、到達圧力:4×10-6Pa、スパッタ圧力:10-2Pa、アルゴン流量:20sccm、基板:150℃制御(冷却有り)、バイアス:なし、スパッタ電源:RC、スパッタ電力:RF400W、スパッタ材料:純度99.9質量%の3Nバッキングプレート(協同インターナショナル社製)の条件で、スパッタリング法により、基板上に形成された。表面層Cの厚さは、0.5μmであった。
表面層Dは、スパッタ材料として純度99.99質量%の4Nバッキングプレート(協同インターナショナル社製)を用いた以外は、表面層Cと同様の方法により形成された。表面層Dの厚さは、0.5μmであった。
表面層Eは、厚さを1μmとした以外は、表面層Aと同様の方法により形成された。
The surface layers A to E were provided as follows.
Surface layer A is a vacuum deposition method under the conditions of ultimate pressure: 4 × 10 −6 Pa, deposition current: 40 A, substrate: 150 ° C. heating, deposition material: aluminum wire with purity of 99.9% by mass (manufactured by Niraco) Was formed on the substrate. The thickness of the surface layer A was 0.2 μm.
The surface layer B was formed by the same method as the surface layer A, except that an aluminum wire (manufactured by Niraco) having a purity of 99.99% by mass was used as the vapor deposition material. The thickness of the surface layer B was 0.2 μm.
Surface layer C has ultimate pressure: 4 × 10 −6 Pa, sputtering pressure: 10 −2 Pa, argon flow rate: 20 sccm, substrate: 150 ° C. control (with cooling), bias: none, sputtering power source: RC, sputtering power: It was formed on the substrate by sputtering under the conditions of RF400W, sputtering material: 3N backing plate (manufactured by Kyodo International Co., Ltd.) having a purity of 99.9% by mass. The thickness of the surface layer C was 0.5 μm.
The surface layer D was formed by the same method as the surface layer C except that a 4N backing plate (manufactured by Kyodo International Co., Ltd.) having a purity of 99.99% by mass was used as the sputtering material. The thickness of the surface layer D was 0.5 μm.
The surface layer E was formed by the same method as the surface layer A except that the thickness was 1 μm.
なお、表面層の厚さは、PET基板にマスキングを施して、上記と同様の条件で、真空蒸着法およびスパッタリング法を時間を変化させて行い、原子間力顕微鏡(Atomic Force Microscope:AFM)でそれぞれの膜厚を測定することにより得られた時間と膜厚との相関検量線を用い、時間を調整することにより、調整した。
また、表面層の純度は、走査型X線光電子分光分析装置(Quantum 2000、アルバック・ファイ社製)を用いて、エッチング用イオン銃で深さ方向に掘りながら全定量分析を行い、異種金属元素の含有率を検量線法によって定量して求めた。その結果、いずれの表面層も、蒸着材料またはスパッタ材料の純度とほぼ同一の純度であった。
The thickness of the surface layer is determined by masking the PET substrate, performing the vacuum deposition method and the sputtering method while changing the time under the same conditions as described above, and using an atomic force microscope (AFM). It adjusted by adjusting time using the correlation calibration curve of the time and film thickness obtained by measuring each film thickness.
In addition, the purity of the surface layer was determined using a scanning X-ray photoelectron spectrometer (Quantum 2000, manufactured by ULVAC-PHI) to perform a full quantitative analysis while digging in the depth direction with an ion gun for etching. The content of was quantified by a calibration curve method. As a result, all the surface layers had substantially the same purity as the vapor deposition material or the sputtering material.
(2)鏡面仕上げ処理
上記基板1〜12のうち、基板1〜6については、以下の鏡面仕上げ処理を施した。
<鏡面仕上げ処理>
研磨布を用いた研磨、バフ研磨および電解研磨をこの順に行うことにより、鏡面仕上げ処理を施した。バフ研磨後には水洗を行った。
研磨布を用いた研磨は、研磨盤(Struers Abramin、丸本工業社製)および耐水研磨布(市販品)を用い、耐水研磨布の番手を#200、#500、#800、#1000および#1500の順に変更しつつ行った。
バフ研磨は、スラリー状研磨剤(FM No.3(平均粒径1μm)およびFM No.4(平均粒径0.3μm)、いずれもフジミインコーポレーテッド社製)を用いて行った。
電解研磨は、下記組成の電解液(温度70℃)を用いて、陽極を基板、陰極をカーボン電極とし、130mA/cm2の定電流で、2分間行った。電源としては、GP0110−30R(高砂製作所社製)を用いた。
(2) Mirror surface finishing process About the board | substrates 1-6 among the said substrates 1-12, the following mirror surface finishing processes were performed.
<Mirror finish processing>
By performing polishing using a polishing cloth, buffing and electrolytic polishing in this order, a mirror finish was applied. After buffing, it was washed with water.
Polishing using a polishing cloth uses a polishing disk (Struers Abramin, manufactured by Marumoto Kogyo Co., Ltd.) and a water-resistant polishing cloth (commercially available), and the number of the water-resistant polishing cloth is # 200, # 500, # 800, # 1000 and # The change was made in the order of 1500.
The buffing was performed using a slurry-like abrasive (FM No. 3 (
The electrolytic polishing was performed for 2 minutes using an electrolytic solution (temperature: 70 ° C.) having the following composition, using the anode as a substrate and the cathode as a carbon electrode at a constant current of 130 mA / cm 2 . As a power source, GP0110-30R (manufactured by Takasago Seisakusho) was used.
<電解液組成>
・85質量%リン酸(和光純薬社製試薬) 660mL
・純水 160mL
・硫酸 150mL
・エチレングリコール 30mL
<Electrolyte composition>
-660 mL of 85% by mass phosphoric acid (reagent manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)
・ Pure water 160mL
・ Sulfuric acid 150mL
・ Ethylene glycol 30mL
(3)陽極酸化処理
鏡面仕上げ処理を施した基板1〜6および鏡面仕上げ処理を施していない基板7〜12の表面に、第1表に示される条件で、陽極酸化処理を行った。
第1表に示される陽極酸化処理条件の内容は、具体的には、第2表に示されている。即ち、電解液中に基板を浸せきさせ、第2表に示される電解液の種類、濃度、平均流速および温度、電圧、電流密度ならびに処理時間で、陽極酸化処理を行い、第2表に示される皮膜量および膜厚の陽極酸化皮膜を形成させた。陽極酸化処理においては、冷却装置としてNeoCool BD36(ヤマト科学社製)、かくはん加温装置としてペアスターラー PS−100(EYELA社製)、電源としてGP0650−2R(高砂製作所社製)を用いた。また、電解液の平均流速は、渦式フローモニターFLM22−10PCW(AS ONE製)を用いて測定した。
陽極酸化皮膜の皮膜量および膜厚を以下の方法により測定し、第2表に示した。
皮膜量は、各条件による陽極酸化処理の後、下記組成の処理液(50℃)に、12時間浸漬させ、浸漬前後の質量の差(減少量)から算出した。
一方、膜厚は、渦電流式膜厚計(EDY−1000、(株)サンコウ電子研究所製)を用いて測定した。
<処理液組成>
・純水 1500g
・85質量%リン酸 100g
・無水クロム酸 30g
(3) Anodizing treatment Anodizing treatment was performed on the surfaces of the
The contents of the anodizing conditions shown in Table 1 are specifically shown in Table 2. That is, the substrate is immersed in the electrolytic solution, and the anodizing treatment is performed at the electrolytic solution type, concentration, average flow rate and temperature, voltage, current density and processing time shown in Table 2 and shown in Table 2. An anodized film having a coating amount and a film thickness was formed. In the anodizing treatment, NeoCool BD36 (manufactured by Yamato Kagaku Co., Ltd.) was used as a cooling device, Pear Stirrer PS-100 (manufactured by EYELA) as a stirring and heating device, and GP0650-2R (manufactured by Takasago Seisakusho) as a power source. Further, the average flow rate of the electrolyte was measured using a vortex flow monitor FLM22-10PCW (manufactured by AS ONE).
The amount and film thickness of the anodized film were measured by the following method and shown in Table 2.
The coating amount was calculated from the difference (decrease amount) in mass before and after immersion after being immersed in a treatment solution (50 ° C.) having the following composition after anodizing treatment under each condition for 12 hours.
On the other hand, the film thickness was measured using an eddy current film thickness meter (EDY-1000, manufactured by Sanko Electronics Laboratory Co., Ltd.).
<Composition of treatment solution>
・ Pure water 1500g
・ 85% phosphoric acid 100g
・ Chronic anhydride 30g
第2表中、リン酸、シュウ酸および硫酸は、いずれも関東化学社製の試薬を用いた。電流密度は安定時の値を示した。 In Table 2, reagents manufactured by Kanto Chemical Co., Inc. were used for phosphoric acid, oxalic acid and sulfuric acid. The current density showed a stable value.
(4)皮膜溶解処理
陽極酸化処理を施した基板1〜12の表面に、第1表に示される条件で、皮膜溶解処理を行った。
第1表に示される皮膜溶解処理条件の内容は、具体的には、第3表に示されている。即ち、第3表に示される組成および温度の処理液に、陽極酸化皮膜を有するアルミニウム部材を第3表に示される時間浸せきさせ、第3表に示される溶解量(溶解前の陽極酸化皮膜の皮膜量に対する質量%)を溶解させた。
なお、処理液の粘度は、25℃1気圧の条件下でウベローデ粘度計管を用いて測定された。
(4) Film dissolution treatment Film dissolution treatment was performed on the surfaces of the
The contents of the film dissolution treatment conditions shown in Table 1 are specifically shown in Table 3. That is, an aluminum member having an anodized film is immersed in the treatment liquid having the composition and temperature shown in Table 3 for the time shown in Table 3, and the amount of dissolution shown in Table 3 (the amount of the anodized film before dissolution). % By mass with respect to the coating amount) was dissolved.
The viscosity of the treatment liquid was measured using an Ubbelohde viscometer tube at 25 ° C. and 1 atmosphere.
表3中、85質量%リン酸および無水クロム酸、その他ポリマー等は、いずれも関東化学社製の試薬を用いた。 In Table 3, as for 85 mass% phosphoric acid, chromic anhydride, and other polymers, reagents manufactured by Kanto Chemical Co., Inc. were used.
(5)再陽極酸化処理
皮膜溶解処理により陽極酸化皮膜を全部除去した比較例1については、皮膜溶解処理後、第1表に示される条件で、再陽極酸化処理を施した。
第1表に示される再陽極酸化処理条件の内容は、具体的には、第4表に示されている。即ち、電解液中に皮膜溶解処理後のアルミニウム部材を浸せきさせ、第4表に示される電解液の種類、濃度および温度、1回目の電圧ならびに回数で、複数回、電解処理を施すことにより行った。電解処理を複数回行う際、1回目は、定電圧の初期設定値V0に到達したら電解を中断し、2回目は、定電圧の初期設定値0.9×V0に到達したら電解を中断し、3回目は、定電圧の初期設定値0.8×V0に到達したら電解を中断するというように、n回目は、定電圧の初期設定値{1−0.1×(n−1)}×V0に到達したら電解を中断することを複数回繰り返した。
陽極酸化皮膜の膜厚を上記と同様の方法により測定し、増加分を第4表に示した。
(5) Re-anodizing treatment For Comparative Example 1 in which all of the anodized film was removed by the film dissolution treatment, re-anodizing treatment was performed under the conditions shown in Table 1 after the film dissolution treatment.
The contents of the reanodizing treatment conditions shown in Table 1 are specifically shown in Table 4. That is, the aluminum member after the film dissolution treatment is immersed in the electrolytic solution, and the electrolytic treatment is performed a plurality of times with the kind, concentration and temperature of the electrolytic solution shown in Table 4, the first voltage and the number of times. It was. When the electrolytic treatment is performed a plurality of times, the electrolysis is interrupted when the initial value V 0 of the constant voltage is reached first, and the electrolysis is interrupted when the initial value 0.9 × V 0 of the constant voltage is reached the second time. In the third time, the electrolysis is interrupted when the constant voltage initial setting value 0.8 × V 0 is reached. In the nth time, the constant voltage initial setting value {1-0.1 × (n−1) )} is repeated a plurality of times to suspend the electrolysis when it reaches the × V 0.
The thickness of the anodized film was measured by the same method as above, and the increment was shown in Table 4.
(6)ポアワイド処理
皮膜溶解処理後(比較例1については再陽極酸化処理後。以下、本段落において同様。)、第1表に示される条件で、ポアワイド処理を施した。
第1表に示されるポアワイド処理条件の内容は、具体的には、第5表に示されている。即ち、第5表に示される種類、濃度および温度の処理液に、皮膜溶解処理後のアルミニウム部材を第5表に示される時間浸せきさせた。
(6) Pore-wide treatment After the film dissolution treatment (after re-anodizing treatment for Comparative Example 1, the same applies in the following paragraph), the pore-wide treatment was performed under the conditions shown in Table 1.
The contents of the pore wide processing conditions shown in Table 1 are specifically shown in Table 5. That is, the aluminum member after the film dissolution treatment was immersed in the treatment liquid of the type, concentration and temperature shown in Table 5 for the time shown in Table 5.
2.微細構造体の性状
上記で得られた微細構造体についてFE−SEMにより表面写真(倍率20000倍)を撮影し、100nm×100nmの視野で、マイクロポアについて上記式(1)により定義される規則化度を測定した。規則化度の測定は、10箇所において行い、平均値を算出した。結果を第1表に示す。
2. Properties of the fine structure A surface photograph (magnification 20000 times) of the fine structure obtained above was taken by FE-SEM, and the ordering defined by the above formula (1) for the micropore in a 100 nm × 100 nm field of view. The degree was measured. The degree of ordering was measured at 10 locations, and the average value was calculated. The results are shown in Table 1.
3.総処理時間等
上記で得られた各微細構造体の総処理時間を計測した。結果を6価クロム酸化合物の使用の有無とともに第6表に示す。なお、第6表中、6価クロム酸化合物を使用しない場合を「○」と表記し、使用する場合を「×」と表記した。
3. Total processing time etc. The total processing time of each fine structure obtained above was measured. The results are shown in Table 6 with and without the use of hexavalent chromic acid compounds. In Table 6, the case where the hexavalent chromic acid compound was not used was indicated as “◯”, and the case where it was used was indicated as “x”.
第6表から明らかなように、本発明の微細構造体の製造方法(実施例1〜18)は、毒性の高い6価クロム酸化合物を用いずに、製造処理時間が短く、安全に微細構造体を得ることができ、また、6価クロム酸化合物を使用する場合(比較例2)と同じ程度にポアの配列の規則性が高い微細構造体を得ることができる。 As is apparent from Table 6, the manufacturing method of the fine structure of the present invention (Examples 1 to 18) does not use a highly toxic hexavalent chromic compound, and the manufacturing process time is short, and the fine structure can be safely formed. In addition, a fine structure having a high regularity of pore arrangement can be obtained to the same extent as when a hexavalent chromic acid compound is used (Comparative Example 2).
1、2、4、5、7、8、16a、16b マイクロポア
3、6、9 円
10a、10b アルミニウム部材
12a アルミニウム基板
14a、14b 陽極酸化皮膜
20 微細構造体
1, 2, 4, 5, 7, 8, 16a,
Claims (4)
25℃1気圧下における粘度が0.05〜100.0Pa・sである溶液を用いて、前記陽極酸化皮膜の一部を溶解する皮膜溶解処理を施して、表面にマイクロポアを有する微細構造体を得る、微細構造体の製造方法。 An aluminum member having an aluminum substrate and an anodized film having micropores present on the surface of the aluminum substrate, at least,
Using a solution having a viscosity of 0.05 to 100.0 Pa · s at 25 ° C. and 1 atm, a fine structure having a micropore on the surface by performing a film dissolution treatment for dissolving a part of the anodized film A method for producing a fine structure.
規則化度(%)=B/A×100 (1)
前記式(1)中、Aは、測定範囲におけるマイクロポアの全数を表す。Bは、一のマイクロポアの重心を中心とし、他のマイクロポアの縁に内接する最も半径が短い円を描いた場合に、その円の内部に前記一のマイクロポア以外のマイクロポアの重心を6個含むことになる前記一のマイクロポアの測定範囲における数を表す。 The microstructure according to claim 3, wherein the degree of ordering defined by the following formula (1) for the micropore is 50% or more.
Ordering degree (%) = B / A × 100 (1)
In the formula (1), A represents the total number of micropores in the measurement range. B is centered on the center of gravity of one micropore, and when a circle with the shortest radius inscribed in the edge of another micropore is drawn, the center of gravity of the micropore other than the one micropore is placed inside the circle. This represents the number in the measurement range of the one micropore to be included.
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