DE69918232T2 - Produkte mit einer photokatalytischen Schicht und Verfahren zur Herstellung von photokatalytischen Schichten - Google Patents

Produkte mit einer photokatalytischen Schicht und Verfahren zur Herstellung von photokatalytischen Schichten Download PDF

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf photokatalysatorbeschichtete Produkte und ein Verfahren zur Beschichtung mit Titanoxid (TiO2) als Photokatalysator mit einer Zersetzungsfunktionalität, umfassend desodorierende, antibakterielle und verschmutzungsresistente Wirkungen und ebenfalls eine hydrophile Funktionalität, insbesondere auf ein photokatalysatorbeschichtetes Produkt, umfassend eine Titanoxidschicht, gebildet auf einer Oberfläche eines zu behandelnden Produkts, hergestellt aus einem Metall, einer Keramik oder einer Mischung hiervon durch Spritzen eines Titan oder eine Titanlegierung enthaltenden Pulvers gegen die Oberfläche des zu behandelnden Produkts und ebenfalls auf ein Verfahren zur Herstellung einer Photokatalysatorschicht als ein Verfahren zur Bildung oder Beschichtung der Titanoxidschicht.
  • Photokatalysatoren, die als Hauptkomponente Titanoxid enthalten, mit ausgezeichneten Zersetzungs- und hydrophilen Funktionalitäten wurden herkömmlicherweise in vielen Bereichen eingesetzt.
  • Die Zersetzungsfunktionalität wird nun beschrieben. Die Bestrahlung von Titanoxid mit ultraviolettem Licht, das im Sonnenlicht enthalten ist, oder fluoreszierendem Licht, erzeugt Elektronen und positive Löcher auf der Titanoxidoberfläche, und die Elektronen reduzieren den atmosphärischen Sauerstoff zu Superoxid-Ionen (O2 –), während die positiven Löcher die auf der Titanoxidoberfläche abgeschiedene Feuchtigkeit zu Hydroxyl-Radikalen (OH) oxidieren. Diese Superoxid-Ionen und Hydroxyl-Radikal-Gruppen bewirken die oxidative Zersetzung von organischen Verbindungen, einschließlich Erde und dergleichen, die auf der Titanoxidoberfläche vorhanden sind.
  • Um nun die hydrophile Funktionalität zu beschreiben, die wie oben beschrieben durch ultraviolette Strahlen gebildeten Superoxid-Ionen und Hydroxylgruppen zersetzen hydrophobe Mole küle, die auf der Titanoxidoberfläche vorhanden sind, um Hydroxylgruppen zu erzeugen, und die atmosphärische Feuchtigkeit wird durch die so erzeugten Hydroxylgruppen adsorbiert, um einen dünnen Wasserfilm zu bilden, wodurch der Titanoxidoberfläche Hydrophilität verliehen wird. Dementsprechend werden Photokatalysatoren häufig in Linsen, Innenraummaterialien und Möbeln, wie Spiegeln, Tapeten und Vorhängen, verwendet, um diesen desodorierende, antibakterielle und verschmutzungsresistente Wirkungen zu verleihen, aufgrund ihrer hydrophilen Funktionalität wie auch der Zersetzungsfunktionalität.
  • Wenn diese photokatalytischen Funktionalitäten in Produkten, wie Innenraummaterialien und Möbeln, verwendet werden sollen, wird das Produkt mit Titanoxid als einer Hauptkomponente des Photokatalysators beschichtet und gut mit ultraviolettem Licht bestrahlt. Als eine Technik, um dies zu erreichen, ist es üblich, eine Titanoxidschicht auf der Oberfläche eines Produkts, das behandelt werden soll, zu bilden.
  • 2. Beschreibung des Standes der Technik
  • Als ein Verfahren zur Bildung einer Titanoxidschicht wird ein zu behandelndes Produkt, hergestellt aus Titan oder einer Titanlegierung, auf der Oberfläche oxidiert, um eine Oxidschicht oder eine Titanoxidschicht auszubilden, unter Verwendung seiner Neigung, Oxidationsreaktionen einzugehen, da Titan per se ein aktives Metall ist und eine besonders große Affinität zu Sauerstoff besitzt.
  • Als andere Verfahren zur Bildung einer Titanoxidschicht werden ein Sol-Gel-Verfahren, siehe z.B. die US-A-5 403 868, und ein Bindemittelverfahren eingesetzt.
  • Nach dem Sol-Gel-Verfahren wird ein organisches Titansol, wie von einem Titanalkoxid und Titanchelaten, die Vorläufer von Titanoxid sind, auf die Oberfläche eines zu behandelnden Produkts aufgebracht, das Wärmebeständigkeit aufweist, wie Glas und Keramiken, durch Sprühbeschichten und dergleichen, und dann getrocknet, um Gelierung zu bewirken, gefolgt von Erhitzen auf 500°C oder höher, und Bilden einer harten Titanoxidschicht. Da die Titanoxid-Partikel über die gesamte Oberfläche des zu behandelnden Produkts verteilt sind, besitzt die so gebildete Titanoxidschicht hohe Zersetzungskraft und hohe Härte.
  • Nach dem Bindemittelverfahren werden indessen Titanoxid-Partikel auf der Oberfläche eines zu behandelnden Produkts unter Verwendung eines Bindemittels, z.B. eines anorganischen Bindemittels, wie Siliziumoxid, oder einem organischen Bindemittel, wie einem Silicon, immo bilisiert. Der Unterschied zwischen den Bindemittelverfahren und dem Sol-Gel-Verfahren ist, dass die Erhitzungstemperatur die Härtetemperatur des Bindemittels sein kann, so dass das erstere eine Wärmebehandlung bei ungefähr 100°C oder niedriger und keine Hochtemperaturbehandlung erfordert.
  • Die herkömmlichen Photokatalysator-Beschichtungsverfahren, wie oben beschrieben, besitzen die nachfolgenden Probleme.
    • (1) Das Verfahren der Bildung einer Titanoxidschicht durch Oberflächenoxidieren eines zu behandelnden Produkts, das aus Titan oder Titanlegierung hergestellt ist, birgt die Probleme, dass Titan per se teuer ist, was eine Kostensteigerung bewirkt, und dass Titan schwer verarbeitbar ist und die Einsatzgebiete beschränkt sind.
    • (2) Das Sol-Gel-Verfahren hat ebenfalls ein Problem darin, dass es eine Wärmebehandlung bei etwa 500°C oder höher erfordert, um die organische Titanverbindung, wie Titanalkoxid und Titanchelate, die Vorläufer von Titanoxid sind, in eine Titanoxidschicht umzuwandeln, so dass das zu behandelnde Produkt Wärmebeständigkeit aufweisen sollte, und dass das zu behandelnde Produkt beschränkt ist auf Glas, Keramiken und dergleichen. Wenn eine Titanoxidschicht auf der Oberfläche eines Metalls nach dem Sol-Gel-Verfahren hergestellt werden soll, wird die Metalloberfläche durch die Hochtemperaturwärmebehandlung oxidiert, was aufgrund von Verschleiß und reduziertem Glanz eine Verringerung des kommerziellen Werts darstellt. Das Sol-Gel-Verfahren umfasst ferner ein Problem, dass es sehr viel Zeit und Arbeit erfordert, da die organische Titanverbindung viele Male eingesetzt wird, eine teure Ausrüstung erfordert, was die Kosten steigert, und dass schädliche Abfälle als Nebenprodukte erzeugt werden.
    • (3) Mittlerweile kann das Bindemittelverfahren die inhärenten Probleme des Sol-Gel-Verfahrens lösen und genießt Vorzüge, da es verschiedene Arten von Produkten behandeln kann, und da es relativ kostengünstig ist. Jedoch weist es ein Problem auf, dass es notwendig ist, als Bindemittel ein Material zu verwenden, das hohe Adhäsivität für das zu behandelnde Produkt aufweist, und dass es für die Zersetzungsfunktionalität des Photokatalysators nicht anfällig ist, und die Auswahl des Bindemittels beeinflusst die Wirkung des Katalysators.
  • Ferner hat die nach dem Bindemittelverfahren gebildete Titanoxidschicht unvorteilhafterweise eine geringere Härte als die der nach dem Sol-Gel-Verfahren gebildeten Schicht.
  • Um die Härte der nach dem Bindemittelverfahren zu erhaltenden Titanoxidschicht zu steigern, wird die Menge an Bindemittel erhöht, um die Adhäsion zu verbessern. In diesem Fall je doch wird die Menge an Titanoxid im Verhältnis zum Bindemittel reduziert, und die Titanoxidschicht zeigt geringe Zersetzungskraft. Wenn die Menge des Bindemittels im Gegensatz hierzu reduziert wird, wird die Menge an Titanoxid, das auf der Oberfläche des zu behandelnden Produkts vorliegt, erhöht und zeigt erhöhte Zersetzungskraft, aber die Adhäsion ist verringert, wodurch leicht ein Abschälen der Titanoxidschicht verursacht wird, woraus unvorteilhafterweise eine reduzierte Härte resultiert.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben beschriebenen Probleme entwickelt, und es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein photokatalysatorbeschichtetes Produkt bereitzustellen, das ausgezeichnete photokatalytische Funktionalitäten, einschließlich der Zersetzung, aufweist sowie hydrophile Funktionalitäten, die verliehen wurden durch Ausbildung unter Verwendung einer einfachen Spritzbehandlung eines Titanoxidpulvers als Photokatalysator, der hohe Härte und hohe Adhäsion mit den zu behandelnden Produkten aufweist, und ein Verfahren zur Herstellung der photokatalytischen Schicht.
  • Um das obige Ziel zu erreichen, umfasst das photokatalysatorbeschichtete Produkt gemäß der vorliegenden Erfindung eine photokatalytische Titanoxidschicht, gebildet auf einer Oberfläche eines zu behandelnden Produkts, das ein Metallprodukt, eine Keramik oder eine Mischung hiervon darstellt, wobei ein Titan oder eine Titanlegierung enthaltendes Pulver in die Oberfläche des zu behandelnden Produkts diffundiert, penetriert und oxidiert wird, gemäß dem Verfahren, wie in Anspruch 1 ausgeführt.
  • Mittlerweile umfasst das Verfahren zur Herstellung einer Photokatalysatorschicht, wie oben beschrieben, das Spritzen von Titan oder eine Titanlegierung enthaltendem Pulver gegen eine Oberfläche eines zu behandelnden Produkts, das ein Metallprodukt ist, oder gegen eine Keramik oder eine Mischung hiervon, um die Diffusion des in dem Titan oder Titanlegierung enthaltenden Pulver enthaltenen Titans über die Oberfläche des oben erwähnten zu behandelnden Produkts zu bewirken und ebenfalls die Oxidation des Titans, um eine Titanoxidschicht auszubilden, wie in Anspruch 6 ausgeführt.
  • Das Titan oder Titanlegierung enthaltende Pulver wird übrigens mit einer Spritzgeschwindigkeit von 80 m/s oder höher und mit einem Spritzdruck von 0,29 MPa oder höher gespritzt.
  • Des weiteren hat das Titan oder Titanlegierung enthaltende Pulver eine durchschnittliche Partikelgröße von 20 bis 800 μm, vorzugsweise 30 bis 300 μm, und die Form des Pulvers, die nicht beschränkt ist, solange sie die Bildung einer Titanschicht durch die Spritzbehandlung erlaubt, ist bevorzugt sphärisch oder polygonal.
  • Es ist hier anzumerken, dass in der vorliegenden Beschreibung auf das Titan als Hauptkomponente enthaltende Pulver Bezug genommen wird als "das Titan oder Titanlegierung enthaltende Pulver" und umfasst jene, die mit dem atmosphärischen Sauerstoff reagiert haben, um stabile Oxidschichten (TiO, Ti2O3, TiO2) jeweils auf ihren Oberflächen zu bilden.
  • Wenn ein Titan oder Titanlegierung enthaltendes Pulver (nachfolgend bezeichnet als "Titanpulver") mit einer hohen Spritzgeschwindigkeit gegen die Oberfläche eines aus Metall, einer Keramik oder einer Mischung hiervon hergestellten zu behandelnden Produkts gespritzt wird, wird durch die Differenz zwischen der Geschwindigkeit vor dem Aufprall auf der Oberfläche des zu behandelnden Produkts und der nach dem Aufprall im Hinblick auf den Energieerhaltungssatz thermische Energie erzeugt. Da diese Energieumwandlung nur in durch den Aufprall des Titanpulvers veränderten Abschnitten auftritt, tritt eine lokale Temperaturerhöhung im Titanpulver und nahe der Oberfläche des zu behandelnden Produkts auf.
  • Da die Temperaturerhöhung proportional zur Geschwindigkeit des Titanpulvers vor dem Aufprall ist, kann derweil die Temperatur des Titanpulvers und die der Oberfläche des zu behandelnden Produkts durch Erhöhung der Spritzgeschwindigkeit des Titanpulvers erhöht werden. Es wird hier vermutet, dass, da das Titanpulver auf der Oberfläche des zu behandelnden Produkts erhitzt wird, das im Titanpulver enthaltene Titan aktiviert wird, um auf der Oberfläche des zu behandelnden Produkts absorbiert zu werden, und ebenso das Titan eine Oxidationsreaktion mit dem atmosphärischen Sauerstoff eingeht, um eine Titanoxidschicht zu bilden, die photokatalytische Funktionalitäten auf der Oberfläche des zu behandelnden Produkts aufweist.
  • Somit beziehen sich das photokatalysatorbeschichtete Produkt und das Verfahren zur Herstellung der photokatalytischen Schicht nach der vorliegenden Erfindung, das sich von den herkömmlichen Photokatalysatorbeschichtungstechniken unterscheidet, auf ein photokatalysatorbeschichtetes Produkt mit einer Titanoxidschicht, gebildet auf der Oberfläche eines zu behandelnden Produkts, durch Diffusion von Titan in das zu behandelnde Produkt und durch dessen Oxidationsreaktion, ausgelöst durch die Temperaturerhöhung, die im Titanpulver und im zu behan delnden Produkt auftritt, wenn das Titanpulver auf das zu behandelnde Produkt durch eine Spritzbehandlung aufprallt und auf ein Verfahren zur Herstellung der Photokatalysatorschicht.
  • Um es noch spezieller zu beschreiben, nehmen wir z.B. die allgemein praktizierte Zementierung. Wenn z.B, ein Metallprodukt A in ein Metallpulver B eingebettet wird, um die Diffusion des letzteren bei einer Temperatur t zu bewirken, findet die Diffusion in erster Linie durch den Metalldampf, der sich aus dem Metallpulver B entwickelt oder einem Metallhalogeniddampf, gebildet durch eine Reaktion des Metallpulvers mit einem Additiv, statt, z.B. das Härten von Stahl wird in erster Linie durch CO-Gas durchgeführt. Wenn man z.B. das Härten von Stahl nimmt, tritt keine Reaktion zwischen Eisen, enthalten in einem Eisenmetallprodukt, und CO auf, indem einfach bewirkt wird, dass sich CO-Gas physikalisch auf der Oberfläche des Metallprodukts niederschlägt, da es leicht durch externe Kräfte, Erhitzen oder andere physikalische Verfahren entfernt werden kann. Jedoch ist das CO-Gas aktiviert, um auf der Eisenoberfläche durch Anwendung von Hitze oder andere Energie in einer vorbestimmten Menge oder mehr adsorbiert zu werden. Das CO-Gas, das einer aktivierten Adsorption unterlag, geht dann eine thermische Dissoziation in Kohlendioxid und Kohlenstoff ein. Von dem bei dieser Reaktion gebildeten Kohlenstoff wird angenommen, dass er in das Eisengitter diffundiert und das Härtungsphänomen auslöst.
  • Im Hinblick auf das obige Stahlhärtungsphänomen kann nach der Photokatalysatorbeschichtung in der vorliegenden Erfindung geschlossen werden, dass sich eine Titanoxidschicht auf dem zu behandelnden Produkt durch den nachfolgenden Prozess bildet.
  • Wenn z.B. Titanpulver aufgespritzt wird, um auf die Oberfläche eines zu behandelnden Produkts aus Metall, einer Keramik oder einer Mischung dieser bei einer Injektionsgeschwindigkeit von 80 m/s oder höher und unter einem Spritzdruck von 0,29 MPa oder höher, aufzuprallen, wird die Geschwindigkeit des Titanpulvers vor und nach dem Aufprall reduziert. Wenn der Energieerhaltungssatz in Betracht gezogen wird, kann geschlossen werden, dass durch interne Reibung, verursacht bei der Deformation des zu behandelnden Produkts, die an den Einschlagsorten auftritt, thermische Energie erzeugt wird, und das Titanpulver durch diese thermische Energie auf der Oberfläche des zu behandelnden Produkts erhitzt wird, um die Adsorption des Titans durch das zu behandelnde Produkt und Diffusion in dieses zu bewirken, und dass das Titan weiterhin mit dem atmosphärischen Sauerstoff reagiert, um oxidiert zu werden und eine Titanoxidschicht zu bilden.
  • Da es Ziel der vorliegenden Erfindung ist, sowohl die aktivierte Adsorption von Titan auf der Oberfläche des zu behandelnden Produkts als auch die Oxidationsreaktion von Titan unter Verwendung des Temperaturanstiegs des Titanpulvers zu bewirken, ist es essentiell, relativ kleine Spritzmengen und nicht große Spritzmengen zu verwenden, so dass das Titanpulver durch die thermische Energie sofort erhitzt werden kann. Da Titan eine sehr niedrige Dichte und relativ niedrige thermische Leitfähigkeit besitzt, verglichen mit anderen Metallen, ist ein lokal begrenztes Auftreten der Wärme erwünscht, so dass ein pulveriges Pulver mit einer Partikelgröße von 800 μm bis 20 μm, bevorzugt 300 μm bis 30 μm, verwendet werden kann.
  • Das Titanpulver hat wünschenswerterweise eine sphärische oder polygonale Form, um ein effizientes Erhitzen des Titanpulvers durchführen zu können.
  • Weiterhin hat Titan sehr gute Affinität zu Sauerstoff, um häufig eine Oxidschicht auf seiner Oberfläche zu bilden und dadurch zu stabilisieren. Wenn jedoch ein Titanpulver mit einer solchen Oxidschicht gegen die Oberfläche eines zu behandelnden Produkts, wie oben beschrieben, gespritzt wird, wird die Oxidschicht durch den Aufprall auf das zu behandelnde Produkt sofort zerstört, und somit wird vermutet, dass Titan einer aktivierten Adsorption auf der Oberfläche des zu behandelnden Produkts unterliegt.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die Ziele und Vorteile der Erfindung werden klar werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen, in denen:
  • 1 ein Graph ist, der den Effekt der Titandiffusion nach Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung zeigt,
  • 2 ein Graph ist, der den Effekt der Titandiffusion nach Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Beispiel 1
  • Während in den Beispielen die verwendete Strahlvorrichtung eine Gravitationsstrahlvorrichtung war, kann sie auch ein Absaug-Siphon-Typ unter den pneumatischen Strahlvorrichtungen oder anderen Strahlvorrichtungen sein.
  • Ein Gummi-Formwerkzeug (wärmebehandelter Stahl nach SCM) wurde als zu behandelndes Produkt durch einen Einlass und Auslass in die Kammer der Gravitationsstrahlvorrichtung eingeführt, und das obige Titanpulver wurde gegen die Oberfläche des Gummi-Formwerkzeugs unter einem Spritzdruck von 0,6 MPa und mit einem Spritzabstand von 100 bis 200 mm unter Verwendung eines bekannten Kompressors gespritzt.
  • Das aufgespritzte Titanpulver und Staub, der sich bildete, tropften in einen Behälter unter der Kammer und wurden durch eine Leitung im Aufwärtsstrom in einen Wiedergewinnungstank, wo das Titanpulver wiedergewonnen wird, geführt. Der Staub im Wiedergewinnungstank wird durch den Strom im Tank wom oberen Teil des Wiedergewinnungstanks durch eine Leitung zu einem Staubkollektor geführt, um sich am Boden des Staubkollektors zu sammeln, während komprimiertes Gas durch einen Lüfter, der sich am oberen Ende des Staubkollektors befindet, freigegeben wird.
  • Währenddessen wird, wenn komprimierte Luft vom Kompressor als Kompressorluftquelle durch die Leitung zugeführt wird, das Titanpulver zusammen mit dem komprimierten Gas unter Kraftanwendung durch eine Leitung zu einer Spritznase mit einem Nasendurchmesser von 5 mm geführt und gegen das Gummi-Formwerkzeug, das in der Trommel der Kammer, wie oben beschrieben, vorhanden ist, gespritzt.
  • Tabelle 1
    Figure 00080001
  • Tabelle 1 Fortsetzung
    Figure 00090001
  • Wenn das Titanspritzpulver unter den oben genannten Behandlungsbedingungen gegen die Oberfläche des Gummi-Formwerkzeugs gespritzt wurde, wurde eine Titanoxidschicht auf der Oberfläche des Gummi-Formwerkzeugs gebildet, und die Reinigungszyklen des Werkzeugs wurden um das Zweifache oder mehr, verglichen mit dem Stand der Technik, verlängert.
  • Aus der Komponentenanalyse durch Auger-Elektronenspektroskopie, gezeigt in 1, wird klar, dass es der auf der Oberfläche des Gummi-Formwerkzeugs gebildeten Titanoxidschicht und der photokatalytischen Funktionalitäten der Titanoxidschicht zugeschrieben werden muss, dass sich die Menge an Abscheidung, einschließlich Schmutz, verringerte.
  • In 1 erscheinen zwei Titan-Peaks während 5 nm Argon-Sputtering, und somit wurde gefunden, dass Titan in einer großen Menge über die Oberflächenschicht verteilt ist.
  • Beispiel 2
  • Tabelle 2
    Figure 00090002
  • sNachdem ein Bohrer als zu behandelndes Produkt hitzebehandelt war durch Spritzen von 40 μm Siliziumkügelchen-Spritzmaterial, das eine Härte größer als die des Bohrers hat, mit einer Spritzgeschwindigkeit von 200 m/s oder höher, wurde die vorliegende Erfindung unter den obigen Behandlungsbedingungen durchgeführt. Das Ergebnis der Auger-Elektronenspektroskopie-Analyse der behandelten Bohreroberfläche wird in 2 gezeigt. Es wurde eine Spur von Titan bei 120 nm beobachtet, und es kann angenommen werden, dass das Titan in den Bohrer diffundiert ist, um eine Titanoxidschicht auf der Bohreroberfläche zu bilden. Obwohl Bohrer aus Hochgeschwindigkeitswerkzeugstahl, der nahe an reinem Eisen ist, hergestellt sind, üblicherweise begriffen werden, dass sie aufgrund der Aufbauschneiden eine reduzierte Lebensdauer aufweisen, wurde die Lebensdauer des Bohrers mit der Titanoxidschicht durch die photokatalytische Funktionalität der gebildeten Titanoxidschicht auf ungefähr das Fünffache verlängert.
  • Beispiel 3
  • Tabelle 3
    Figure 00100001
  • In Beispiel 3 wurde eine Wärmebehandlungsvorrichtung als zu behandelndes Produkt verwendet. Wärmebehandlungsfehler traten aufgrund von Zunderung der Wärmebehandlungsvorrichtung auf, und die Vorrichtung wurde einer Entzunderungsbehandlung unterworfen oder regelmäßig ausgetauscht. Wenn jedoch die vorliegende Erfindung unter den Behandlungsbedingungen, wie in Tabelle 3 gezeigt, ausgeführt wurde, verlängerte sich die Zeitspanne bis zum Auftreten von Zunderung auf bis etwa das Zweifache, verglichen mit dem Stand der Technik, und selbst wenn Zunderung auftrat, war es einfach, die Entzunderung durchzuführen. Als Grund hier für wird angenommen, dass die auf der Oberfläche der Wärmebehandlungsvorrichtung gebildete Titanoxidschicht durch die Zersetzungsfunktionalität des Photokatalysators das Auftreten von Zunderung verhindert.
  • Beispiel 4
  • Tabelle 4
    Figure 00110001
  • Wenn ein Aluminiumkühler und eine Aluminiumleitung bei ungefähr 500°C hartgelötet werden, schmilzt die Hartlötlegierung und scheidet sich auf der Aluminiumleitung ab und verursacht unvorteilhafterweise eine Reduktion der Wärmeaustauscheffizienz und einen Verlust an kommerziellem Wert. Entsprechend wird die abgeschiedene Hartlötlegierung durch eine Strahlbehandlung oder unter Verwendung eines chemischen Mittels entfernt. Wenn jedoch die vorliegende Erfindung unter den obigen Behandlungsbedingungen durchgeführt wurde, wurde keine Abscheidung der Hartlötlegierung beobachtet aufgrund der photokatalytischen Funktionalität der Titanoxidschicht, gebildet auf der Oberfläche der Aluminiumleitung.
  • Beispiel 5
  • Tabelle 5
    Figure 00110002
  • Tabelle 5 Fortsetzung
    Figure 00120001
  • Während Erscheinungsbild, Abriebfestigkeit etc. eines Produkts durch Unterwerfen einer Beschichtung, einem Plattieren oder dergleichen nach einem Kugelstrahlverfahren verbessert werden, wird bei einem Schneidverfahren oder Polieren Abscheidung, inklusive Schmutz, ein Problem in jedem Verfahren ergeben. Wenn die vorliegende Erfindung an einem Rad als zu behandelndem Produkt unter den obigen Behandlungsbedingungen durchgeführt wurde, trat selbst nach ungefähr einem Monat kein Rosten auf, und die Menge an Abscheidung, einschließlich Schmutz, war geringer, verglichen mit konventionellen Produkten. Außerdem war der abgeschiedene Schmutz leicht mit Wasser abzuwaschen und somit wurde der Effekt der photokatalytischen Funktionalität der Titanoxidschicht, gebildet auf der Radoberfläche, demonstriert.
  • Geformte Produkte mit ausgezeichneten photokatalytischen Funktionalitäten, umfassend die Zersetzungsfunktionalität und hydrophile Funktionalität, wurden erhalten durch Bilden einer Titanoxidschicht auf der Oberfläche jedes zu behandelnden Produkts als Photokatalysator mit hoher Härte und hoher Adhäsion mit dem zu behandelnden Produkt unter Verwendung einer einfachen Strahlbehandlung ohne eine Verringerung des kommerziellen Werts zu verursachen, einschließlich Verschlechterung, reduzierter Glanz etc., verursacht durch Oxidation der Metalloberfläche bei Hochtemperaturbehandlungen, wie im Falle, wenn eine Titanoxidschicht durch das Sol-Gel-Verfahren erzeugt wird, ohne das Erfordernis ineffizienter Verfahren der wiederholten Beschichtung mit Zinn oder einem organischen Titan noch teure Ausrüstung und ohne Produktion von schädlichen Abfällen als Nebenprodukte.

Claims (10)

  1. Photokatalysatorbeschichtetes Produkt, das umfasst: eine auf einer Oberfläche eines zu behandelnden Produkts gebildete photokatalytische Titanoxidschicht, wobei das zu behandelnde Produkt ein Metallprodukt, eine Keramik oder eine Mischung hiervon darstellt, wobei das Produkt behandelt wird durch Bewirken von Diffusion und Oxidation eines Titan oder Titanlegierung enthaltenden Pulvers über die Oberfläche des zu behandelnden Produkts, um die Titanoxidschicht zu bilden, indem das Titan oder Titanlegierung enthaltende Pulver gegen die Oberfläche des zu behandelnden Produkts mit einer Spritzgeschwindigkeit von mindestens 80 m/sec und mit einem Spritzdruck von mindestens 0,29 MPa gespritzt wird, wobei das photokatalysatorbeschichtete Produkt eine Zersetzungsfunktionalität aufweist, umfassend desodorierende, antibakterielle und verschmutzungsresistente Wirkungen sowie eine hydrophile Funktionalität.
  2. Photokatalysatorbeschichtetes Produkt nach Anspruch 1, worin das Titan oder Titanlegierung enthaltende Pulver eine durchschnittliche Partikelgröße von 20 bis 800 μm aufweist.
  3. Photokatalysatorbeschichtetes Produkt nach Anspruch 1 oder 2, worin das Titan oder Titanlegierung enthaltende Pulver eine sphärische oder polygonale Form aufweist.
  4. Photokatalysatorbeschichtetes Produkt nach irgendeinem der Ansprüche 1, 2 oder 3, worin das Titan oder Titanlegierung enthaltende Pulver eine durchschnittliche Partikelgröße von 30 bis 300 μm aufweist.
  5. Photokatalysatorbeschichtetes Produkt nach Anspruch 1, worin das Titanpulver auf der Oberfläche des zu behandelnden Produkts erhitzt wird, um aktivierte Adsorption des Titans durch das zu behandelnde Produkt und Diffusion hierin zu bewirken, und dass das Titan ferner mit dem atmosphärischen Sauerstoff reagiert, um oxidiert zu werden, wobei die Titanoxidschicht gebildet wird.
  6. Verfahren zur Herstellung einer Photokatalysatorschicht, das die Schritte umfasst: Spritzen eines Titan oder Titanlegierung enthaltenden Pulvers gegen eine Oberfläche eines zu behandelnden Produkts, wobei das zu behandelnde Produkt ein Metallprodukt, eine Keramik oder eine Mischung hiervon darstellt, um Diffusion des in dem Titan oder Titanlegierung enthaltenden Pulver enthaltenen Titans über die Oberfläche des zu behandelnden Produkts, und ebenfalls die Oxidation des Titans zu bewirken, um eine photokatalytische Titanoxidschicht zu bilden, indem das Titan oder Titanlegierung enthaltende Pulver gegen die Oberfläche des zu behandelnden Produkts mit einer Spritzgeschwindigkeit von mindestens 80 m/sec und mit einem Spritzdruck von mindestens 0,29 MPa gespritzt wird, wobei das photokatalysatorbeschichtete Produkt eine Zersetzungsfunktionalität aufweist, umfassend desodorierende, antibakterielle und verschmutzungsresistente Wirkungen sowie eine hydrophile Funktionalität.
  7. Verfahren zur Herstellung einer Photokatalysatorschicht nach Anspruch 6, worin das Titan oder Titanlegierung enthaltende Pulver eine durchschnittliche Partikelgröße von 20 bis 800 μm aufweist.
  8. Verfahren zur Herstellung einer Photokatalysatorschicht nach Anspruch 6 oder 7, worin das Titan oder Titanlegierung enthaltende Pulver eine sphärische oder polygonale Form aufweist.
  9. Verfahren zur Herstellung einer Photokatalysatorschicht nach irgendeinem der Ansprüche 6, 7 oder 8, worin das Titan oder Titanlegierung enthaltende Pulver eine durchschnittliche Partikelgröße von 30 bis 300 μm aufweist.
  10. Verfahren zur Herstellung einer Photokatalysatorschicht nach Anspruch 6, worin das Titanpulver auf der Oberfläche des zu behandelnden Produkts erhitzt wird, um aktivierte Adsorption des Titans durch das zu behandelnde Produkt und Diffusion hierin zu bewirken, und dass das Titan ferner mit dem atmosphärischen Sauerstoff reagiert, um oxidiert zu werden, wobei die Titanoxidschicht gebildet wird.
DE69918232T 1998-08-18 1999-08-17 Produkte mit einer photokatalytischen Schicht und Verfahren zur Herstellung von photokatalytischen Schichten Expired - Lifetime DE69918232T2 (de)

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