JP2000290779A - チタニア造膜部材及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 化粧性が優れかつ高いシール効果を有するチ
タニア膜造膜部材を提供する。 【解決手段】 銅又はその合金からなる基材とその表面
に担持されたアモルファス型過酸化チタン又はアナター
ゼ型酸化チタンを主体とするチタニア膜とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、銅又はその合金か
らなる基材の表面にチタニア膜を有するチタニア造膜部
材及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来銅又は銅を含有する合金は、加工
性、導電性、化粧性、経済性に優れ、その用途は、電
線、放熱線、温水配管、建材、化粧装飾材、建築金物等
多岐にわたっている。しかし、銅又はその合金は耐食性
に難点があり、今日、ＳＵＳ、アルミに置き変わった用
途基材もある。一方、石油化学製品が増加して居住環境
内外で有害有機化合物の複合汚染が問題となっている。
これを解決する手段として光触媒半導体による酸化分解
を利用することが注目されている。例えば、機器や施設
を構成している基材の表面に光触媒半導体を担持させ、
そこに付着した有害有機物を光触媒半導体により酸化分
解することが提案され、実用化されつつある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】銅はそのままの状態で
自然界にあると表面が酸化し強度が弱い酸化膜が形成さ
れる。緑青もその一つである。又、酸素雰囲気で加熱す
ると急速に酸化膜が形成され、それが表面を覆ってしま
うとそれ以上は進行しないが、その酸化膜の物理的強度
が弱い。又、銅基材表面から発生するといわれる銅イオ
ン及び各種化合物による毒性が危惧されている。そこで
銅基材表面をシールするためにチタニア膜を造膜し、合
わせてそのチタニア膜の紫外線励起により有機化合物や
無機ガスを分解する光触媒機能を付加することが考えら
れる。しかし、銅又はその合金からなる基材の表面にチ
タニア膜を設ける場合、基材の酸化や変色により、化粧
性が低下し、チタニア膜を造膜した部材の商品価値が低
下する、あるいは居住施設の場合には、不快感を与える
といった難点がある。すなわち、基材の表面に光触媒機
能層を形成するためには、光触媒半導体を含む溶液を基
材の表面に塗布し、次いで基材との密着性を高めかつ光
触媒活性を高めるために大気中で３００℃超ないし５０
０℃以下の温度で焼結することが行われるが、この方法
では、基材の表面が酸化し実用に供し得ないという問題
が発生する。

【０００４】したがって本発明の目的は、化粧性が優れ
かつ高いシール効果を有するチタニア膜造膜部材を提供
することである。本発明の他の目的は、基材の酸化を伴
わずにその表面にチタニア膜を形成することができるチ
タニア造膜部材の製造方法を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の発明においては、Ｃｕ又はその合金からなる
基材とその表面に形成されたアモルファス型過酸化チタ
ンを主体とする厚さ０．１〜２μｍのチタニア膜を有す
る、という技術的手段を採用した。上記目的を達成する
ために、第２の発明においては、Ｃｕ又はその合金から
なる基材と、その表面に形成されたアナターゼ型酸化チ
タンを主体とする厚さ０．１〜２μｍのチタニア膜とを
有する、という技術的手段を採用した。本発明のチタニ
ア膜造膜部材は、前記基材の表面にアモルファス型過酸
化チタンゾルをコーティングし、次いで還元性雰囲気で
２００℃未満の温度で加熱することにより製造すること
ができる。また、前記基材の表面に光活性を有するチタ
ニア膜を形成する場合には、アモルファス型過酸化チタ
ン及び／又はアナターゼ型過酸化チタンを含むゾルをコ
ーティングし、還元性雰囲気中で２００℃以上の温度で
加熱すればよい。本発明においては、Ｃｕ又はその合金
からなる基材の表面に、アモルファス型又はアナターゼ
型酸化チタンからなるチタニア膜層を０．１〜２μｍの
厚さで形成するので、基材の表面を確実にシールするこ
とができる。本発明においては、基材の表面にアモルフ
ァス型過酸化チタン又はそれとアナターゼ型酸化チタン
を含むゾルをコーティングした後還元性雰囲気中で焼成
するので、基材の酸化を伴わずにチタニア膜を形成する
ことができる。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下本発明の詳細を図面により説
明する。図１は本発明の一実施例に係るチタニア膜造膜
部材の断面図である。図１に示すチタニア膜造膜部材は
銅からなる基材１の表面に厚さ０．１〜２μｍのチタニ
ア膜２が設けられている。チタニア膜の厚さが０．１μ
ｍより薄いと、十分なシール効果が得られず、その厚さ
が２μｍより厚いとチタニア膜が剥離し易くなる。

【０００７】上記の基材１を形成する材料としては、銅
板及び無酸素銅、又は銅合金（丹銅、黄銅、りん青銅、
洋白、等）を用い得る。これらを総称して、以下「銅基
板」という。

【０００８】銅表面に、その基材が作り出す酸化被膜
は、不動態であり、ある一定以上は進行しないがその強
度は強くない。そこで強い接着造膜性を持ちかつ異種酸
化金属を造膜する手段として、アモルファス型過酸化チ
タン又はそれとアナターゼ型酸化チタンを含有するゾル
を表面に塗布し、還元雰囲気中加熱乾燥することでチタ
ニア膜を造膜する。アモルファス型過酸化チタンを含む
ゾルを、スプレー法、ディップ法、スピンコート法等に
より、銅基板の表面に塗布し、還元雰囲気中で２００℃
未満の加熱乾燥することで、アモルファス型チタニア膜
を有する銅基板ができる。但し、加熱温度が低いと造膜
時間が長くなるので、７０℃以上で加熱することが好ま
しい。この場合、アモルファス型過酸化チタンは２００
℃以下の温度では結晶化しないので基材との密着性に優
れ、均一で平坦な被膜を形成することができる。この銅
基板は、例えば電線、発熱体、配管材、建材、化粧装飾
材、建築金物、食器、衛生機器、機械機器、ばね材他の
部品に使用できる。本発明では、アモルファス型過酸化
チタン又はそれとアナターゼ型酸化チタンとの混合ゾル
又は水溶液を、スプレー法、ディップ法、スピンコート
法等により、銅基板の表面に塗布し、還元雰囲気中で２
００℃以上で加熱乾燥することで、光触媒機能を有する
アナターゼ型チタニア膜を造膜した銅基板ができる。但
し、加熱温度が高すぎると、酸化チタンの結晶構造がル
チル型になるので、５００℃以下で加熱することが好ま
しい。この銅基板は、例えば建材（屋根、カーテンウォ
ール、建具金物、各種機器・器具用材）、空調用熱交換
板、衛生機器、機械機器、藻類の繁殖防止部材などに使
用できる。

【０００９】本発明において使用されるアモルファス型
過酸化チタンゾルは、例えば次のようにして調整するこ
とができる。チタン塩水溶液［例えば四塩化チタン（Ｔ
ｉＣｌ_４）］に、水酸化アルカリ（例えばアンモニア水
又はＮａＯＨ）を加えて、淡青味白色の無定形の水酸化
チタン［Ｔｉ（ＯＨ）_４、オルトチタン酸（Ｈ_４ＴｉＯ
_４）とも呼ばれる］を生成させる。この水酸化チタンを
洗浄・分離後、過酸化水素水で処理することにより、Ｐ
Ｈ６．０〜７．０、一次粒子径８〜２０ｎｍで、黄色透
明の液体が得られる。この液体は常温で長期間保存して
も安定である。ゾル濃度は通常１．４０〜１．６０％に
調整されるが、低濃度で使用する場合は、蒸留水で希釈
すればよい。

【００１０】さらに、上記のアモルファス型過酸化チタ
ンゾルには、防黴殺菌などの機能補完用にＰｔ、Ａｇ、
Ｒｈ、ＲｕＯ_２、Ｎｂ、Ｃｕ、Ｓｎ、ＮｉＯの粒子の一
種以上を微量混入したり、吸着機能を付加して酸化還元
による分解性能を向上させるためにゼオライト、シリカ
（二酸化ケイ素）、アルミナ、酸化亜鉛、酸化マグネシ
ウム、ルチル型酸化チタン、リン酸ジルコニウムなどの
無機材料、あるいは各種の活性炭、多孔質のフェノール
樹脂やメラミン樹脂を一種または二種以上混入すること
ができる。

【００１１】光触媒半導体の触媒機能は酸化金属などの
半導体が持つバンドギャップ以上の励起波長（励起波長
の電磁波、ＴｉＯ_２の場合は紫外線領域）を照射するこ
とによって半導体内に電子開裂が生じ、その表面にＯＨ
−やＯ_２−の活性ラジカル水酸基や活性酸素を発生させ
て、これらに接触した有機化合物を酸化あるいは還元作
用で分解するものである。これによって悪臭や油汚れを
清浄化することができる。また、同じ機能によって細菌
やビールスを殺すこと（殺菌）ができる。

【００１２】

【実験例】（例１）銅板の表面に、アモルファス型過酸
化チタン水溶液（０．８４ｗｔ％）を０．７ｇ／１００
ｃｍ^２（ｗｅｔ状態）の吹き付けをする。そして常温乾
燥の上、水素ガス雰囲気中で加熱（１００℃×１ｈｒ）
した。

【００１３】（例２，３）加熱温度を１５０℃とした以
外は例１と同様の条件で加熱した（例２）。また加熱温
度を１９０℃とした以外は例２と同様の条件でチタニア
膜を形成した（例３）。

【００１４】（例４〜７）加熱温度を６０℃とした以外
は例１と同様の条件で加熱した（例４）。また加熱雰囲
気を大気中とした以外は例１〜３と同様の条件でチタニ
ア膜を形成した（例５〜７）。

【００１５】（例８）アルモファス型過酸化チタン水溶
液（０．８４ｗｔ％）：アナターゼ型酸化チタン水溶液
（０．８４ｗ％）：コロイダルシリカ水溶液（０．８４
ｗｔ％）を７：３：０．１の割合で混合して銅板の表面
に０．７ｇ／１００ｃｍ^２（ｗｅｔ状態）の吹付けをす
る。そして、常温乾燥の上、水素ガス雰囲気中で加熱乾
燥（２３０℃×３０ｍｉｎ）をしてチタニア膜を形成し
た。

【００１６】（例９〜１１）加熱温度を３００℃とした
以外は例８と同様の条件で加熱した（例９）。また加熱
温度を４００℃とした以外は例８と同様の条件で加熱し
た（例１０）。また加熱温度を４８０℃とした以外は例
８と同様の条件で加熱した（例１１）。

【００１７】（例１２）加熱温度を５５０℃とした以外
は例８と同様の条件で加熱した。

【００１８】（例１３〜１５）大気中で加熱した以外は
例９〜１１と同様の条件で加熱した。

【００１９】（評価）上記１５種類の銅基板の外観をチ
ェックしたところ、例１〜４及び８〜１２のものは錆の
発生は認められなかったが、、例５〜７及び１３〜１５
のものは錆が発生していた。なお例４は、加熱温度が低
くチタニア膜と基材との密着性が劣っていた。さらに、
上記の内の５種類の銅基板（例８〜１２）に人工的に汚
れ（２０倍に希釈したパイロット社製赤インク）を付着
させ、ブラックライトで３６０ｎｍの紫外光を照射し３
０分後に表面を目視で観察した結果、例８〜１１の銅基
板は汚れが分解されていることが確認された。但し例１
２の銅基板は汚れの分解が不十分であった。

【００２０】

【表１】

【００２１】例１及び例８において乾燥温度を変えて形
成したチタニア膜のＸ線回折パターンを測定した。その
結果を図２及び図３に示す。両図から、２００℃未満の
温度（１５０℃）では、結晶面のパターンは殆ど出てお
らず、アモルファス型のチタニアから構成され、加熱温
度が２００℃以上（３００℃、４５０℃）では、アナタ
ーゼ型結晶面が表われ、結晶質のチタニアから構成され
ていることがわかる。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、銅又はその合金からな
る基材の表面にチタニア膜が設けられているので、化粧
性が大でかつ汚れの落ち易いチタニア膜造膜部材を得る
ことが出来る。また本発明によれば、上記基材の表面に
アモルファス型過酸化チタン又はそれとアナターゼ型酸
化チタンを含むゾルをコーティングした後還元性雰囲気
中で加熱するので、錆の発生を伴わずにチタニア膜を形
成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る光触媒部材の断面図で
ある。

【図２】本発明の一実施例に係るアモルファス型過酸化
チタンを主原料として造膜した加熱温度別チタニア膜の
Ｘ線回折図である。

【図３】本発明の他の実施例に係るアモルファス型過酸
化チタンとアナターゼ型酸化チタンを主原料として造膜
した加熱温度別チタニア膜のＸ線回折図である。

【符号の説明】

１ 基材、２ チタニア膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4G047 CA05 CB05 CC03 CD02 CD07 4G069 AA03 AA08 BA03B BA04A BA04B BA17 BA37 BC31A BC31B CD10 EA07 EB15X EB15Y EC22X FB24 FB30 4K022 AA02 BA15 BA22 BA33 DA06 DB30 EA01

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｃｕ又はその合金からなる基材とその表
   面に担持された厚さ０．１〜２μｍのアモルファス型過
   酸化チタンを主体とするチタニア膜を有することを特徴
   とするチタニア造膜部材。
2. 【請求項２】 Ｃｕ又はその合金からなる基材とその表
   面に担持された厚さ０．１〜２μｍのアナターゼ型酸化
   チタンを主体とするチタニア膜とを有することを特徴と
   するチタニア造膜部材。
3. 【請求項３】 Ｃｕ又はその合金からなる基体の表面に
   アモルファス型過酸化チタンゾルをコーティングし、還
   元性雰囲気中２００℃未満の温度で加熱することを特徴
   とするチタニア造膜部材の製造方法。
4. 【請求項４】 Ｃｕ又はその合金からなる基体の表面に
   アモルファス型過酸化チタン及び／又はアナターゼ型酸
   化チタンを含むゾルをコーティングし、次いで還元性雰
   囲気中２００℃以上の温度で加熱することを特徴とする
   チタニア造膜部材の製造方法。