JP2017222892A - チタン材及びチタン材の製造方法 - Google Patents
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Description
前記酸化チタン層は、X線回折法で最大強度を示すチタン酸化物がルチル型のTiO2であり、
かつ、当該酸化チタン層の表面に複数の細孔を有し、
前記複数の細孔は、最大径の平均値が5.0〜70nm、個数密度が1.0×107〜1.0×109個/mm2であり、
かつ、前記複数の細孔の数に対する深さ200nm以上の細孔の数の割合が20%以上である、
チタン材。
(2) L*a*b*色空間においてL*:10〜39、a*:−3.0以上2.0未満、b*:−3.0〜6.0で表される色を呈する、(1)に記載のチタン材。
(3) 0.010Mから飽和濃度までの濃度の硝酸イオンを含む水溶液中で、純チタン又はチタン合金に、電圧が10〜100V、時間が30〜3600秒である陽極酸化処理を施すことと、
前記陽極酸化処理後に、真空度が1.0×10−1Torr以下、温度が350〜750℃の雰囲気に、1800〜86400秒保持する真空焼純処理を施すことと、を含むチタン材の製造方法。
本実施形態に係るチタン材は、純チタン又はチタン合金を含む基材と、当該基材の表面に配置され、ルチル型のTiO2を主体とする酸化チタン層と、を有する。本実施形態に係るチタン材の酸化チタン層の表面を走査型電子顕微鏡によって観察すると、図1に模式的に示すように、チタン材1の表面を構成する酸化チタン層10上に所定の細孔11が観察される。
チタン材の基材には、純チタン又はチタン合金を用いることができる。加工性が要求される場合は、不純物を低減したJIS1種(たとえば、JIS H 4600)の工業用純チタンが好適である。また、強度が必要とされる場合は、JIS2種〜4種の工業用純チタンについても適用できる。チタン合金は、例えば、耐食性を向上させるために、微量の貴金属系の元素(パラジウム、白金、ルテニウム等)を添加したJIS11種から23種等のチタン合金が挙げられる。また、基材の形状は限定されず、例えば基材としてJIS H 4600に記載される板及び条に限らず、管や棒線を使用してもよい。
酸化チタン層は、基材の表面に形成されている。本実施形態に係るチタン材は、酸化チタン層を有することにより、その外観が黒色を呈するものとなる。また、酸化チタン層は、光触媒作用を有し、例えば有機物の酸化、特に分解を触媒することが可能である。
また、酸化チタン層の厚みは、チタン材の色調がチタン基材の影響を受けず、黒色を呈するようにするため、少なくとも1.0μm以上が必要である。酸化チタン層の厚みの上限は、特に設けるものではないが、50μmを超えると基材との密着性が低下することがあるため、50μmを上限とする。酸化チタン層の厚みは、上述した範囲内であればよいが、好ましい下限は2μm、上限は35μmであり、より好ましい下限は3μm、上限は25μmである。
酸化チタン層に存在し得るTiO2の結晶構造は、例えば、ルチル型、アナターゼ型、ブルッカイト型、非晶質であり、酸化チタン層は、このうちルチル型TiO2を主体とする。このような酸化チタン層の結晶構造と、後述する細孔構造により、チタン材の外観を黒色とすることができる。これに対し、例えば、アナターゼ型TiO2を主体とする場合には、外観の色調が灰色になる。なお、ブルッカイト型や非晶質のTiO2は、後述する陽極酸化後の真空焼鈍処理によってルチル型に転移すると考えられる。
また、酸化チタン層は、その表面に、最大径の平均値が5.0〜70nmで、深さが200nm以上の複数の細孔が形成されている。このような細孔は、酸化チタン層の色を黒色とするのに寄与し、ひいては、本実施形態に係るチタン材の外観を黒色とするのに寄与する。
上述したように、チタン材は黒色の外観を有している。本明細書においては、チタン材の測色をJIS K 5600−4−5に準じて行い、色調をJIS K 5600−4−4に準じて、L*a*b*色空間の数値範囲で定量的に定義することができる。L*a*b*色空間で、L*を10〜39、a*を−3.0以上2.0未満、b*を−3.0〜6.0の場合、チタン材が黒色であるということができる。L*が39を超えると、灰色の外観となるため、39を上限とする。好ましい上限は35、より好ましくは30である。また、L*の下限は、低いほど好ましいが、10よりも低くすることが工業的に極めて困難であるため、10を下限とする。
次に、本発明の好適な実施形態に係るチタン材の製造方法について説明する。
本実施形態に係るチタン材の製造方法は、
0.010Mから飽和濃度までの濃度の硝酸イオンを含む水溶液中で、純チタン又はチタン合金に、電圧が10〜100V、時間が30〜3600sである陽極酸化処理を施すことと、
前記陽極酸化処理後に、真空度が1.0×10−1Torr以下、温度が350〜750℃の雰囲気に、1800〜86400s保持する真空焼純処理を施すことと、を含む。
陽極酸化処理は、水溶液中でチタン基材と対極(例えばステンレス鋼)とを直流電源で電気的に接続して、チタン基材を正極として電圧を負荷して行う。陽極酸化処理においては、基材のチタン表面で水の電気分解による酸素発生と酸化膜生成とが同時に生じる条件を選ぶことができる。本実施形態においては、少なくとも0.010M以上の硝酸イオンを含む水溶液を使用し、10V以上の電圧で陽極酸化処理を行う。
また、陽極酸化処理における処理電圧は、上述した範囲内であればよいが、好ましい下限は20Vであり、上限は80Vであり、より好ましい下限は30Vであり、上限は70Vである。
陽極酸化処理後、真空焼純処理を施す。陽極酸化処理を施したチタンの外観は灰色であるが、適正な条件で真空焼純処理を施すことにより、黒色の外観を呈するチタン材が得られる。この理由は必ずしも明らかではないが、陽極酸化処理後は基材の表面に非晶質で細孔のない酸化チタンが存在し、真空焼純処理によって当該非晶質の酸化チタンが結晶化するとともに収縮し、細孔を有し、主にルチル型のTiO2からなる酸化チタン層が形成されるのではないかと推定される。
真空焼鈍処理の温度は、上述した範囲内であればよいが、好ましい下限は370℃、上限は600℃、より好ましい下限は400℃、上限は550℃である。
真空焼鈍処理の時間は、上述した範囲内であればよいが、上限は、生産性の観点から、好ましくは43200秒、より好ましくは18000秒である。
表1に示す種類及び表面仕上げの純チタン及びチタン合金を基材とし、陽極酸化処理と真空焼同処理を施し、チタン材を製造した。表1では、純チタンの種類をJIS H 4600に準じて、「純チタン1種」、「純チタン2種」、「純チタン3種」、「純チタン4種」と表記している。また、表面仕上げのHLはヘアライン仕上げ、VAは真空焼鈍を意味する。
2.1 物性評価
各例にかかるチタン材の酸化チタン層の厚みをGDSによって測定し、X線回折法によって酸化チタン層の同定を行った。また、酸化チタン層の表面及び断面をSEMで観察し、5000倍で撮影したSEM写真を用いて、細孔の最大径の平均値、個数密度、深さが200μm以上の細孔の個数についての割合を求めた。次に、各例にかかるチタン材から試料を採取し、JIS Z 5600−4−5に準拠して測色を行い、JIS K 5600−4−4に準じて、L*a*b*色空間の各座標(L*、a*、b*)を求めた。
光触媒活性の評価は、25℃の0.01g/lのメチレンブルー試薬を含む水溶液中に15×25mmの寸法の試験片(各例にかかるチタン材)を浸漬し、上部からブラックライトを用いて365nmの照射強度が0.1mW/cm2で300分間照射して行った。各試験片をメチレンブルー溶液に浸漬し、ブラックライトによる照射後、分光光度計を用いて、664nmの波長の吸光度を測定し、基準となるブランク(溶液中に試験片を入れずにブラックライトを照射)に比べて、その数値が低いほど、チタン材の光触媒活性が高いと評価した。そして、ブランクに対する低下の割合が20%以上の場合を「A」、20%未満の場合を「B」と評価した。
Claims (3)
- 純チタン又はチタン合金を含む基材と、当該基材の表面に配置され、厚みが1.0〜50μmである酸化チタン層と、を有し、
前記酸化チタン層は、X線回折法で最大強度を示すチタン酸化物がルチル型のTiO2であり、
かつ、当該酸化チタン層の表面に複数の細孔を有し、
前記複数の細孔は、最大径の平均値が5.0〜70nm、個数密度が1.0×107〜1.0×109個/mm2であり、
かつ、前記複数の細孔の数に対する深さ200nm以上の細孔の数の割合が20%以上である、
チタン材。 - L*a*b*色空間においてL*:10〜39、a*:−3.0以上2.0未満、b*:−3.0〜6.0で表される色を呈する、請求項1に記載のチタン材。
- 0.010Mから飽和濃度までの濃度の硝酸イオンを含む水溶液中で、純チタン又はチタン合金に、電圧が10〜100V、時間が30〜3600秒である陽極酸化処理を施すことと、
前記陽極酸化処理後に、真空度が1.0×10−1Torr以下、温度が350〜750℃の雰囲気に、1800〜86400秒保持する真空焼純処理を施すことと、を含むチタン材の製造方法。
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6440916B1 (ja) * | 2018-06-18 | 2018-12-19 | 新日鐵住金株式会社 | チタン材 |
CN113957506A (zh) * | 2021-12-06 | 2022-01-21 | 西北工业大学 | 一种金红石型二氧化钛板材制备方法 |
WO2024075454A1 (ja) * | 2022-10-05 | 2024-04-11 | 三恵技研工業株式会社 | 外装品及びその製造方法 |
JP7502601B2 (ja) | 2020-03-06 | 2024-06-19 | 日本製鉄株式会社 | チタン材およびその製造方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04154991A (ja) * | 1990-10-16 | 1992-05-27 | Nippon Alum Co Ltd | チタン材への低次酸化チタン皮膜の形成方法 |
JP2015190039A (ja) * | 2014-03-28 | 2015-11-02 | 国立大学法人岩手大学 | 多孔質陽極酸化皮膜の製造方法及び多孔質陽極酸化皮膜 |
WO2015199639A1 (en) * | 2014-06-23 | 2015-12-30 | Apple Inc. | Interference coloring of thick, porous, oxide films |
-
2016
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04154991A (ja) * | 1990-10-16 | 1992-05-27 | Nippon Alum Co Ltd | チタン材への低次酸化チタン皮膜の形成方法 |
JP2015190039A (ja) * | 2014-03-28 | 2015-11-02 | 国立大学法人岩手大学 | 多孔質陽極酸化皮膜の製造方法及び多孔質陽極酸化皮膜 |
WO2015199639A1 (en) * | 2014-06-23 | 2015-12-30 | Apple Inc. | Interference coloring of thick, porous, oxide films |
JP3211272U (ja) * | 2014-06-23 | 2017-07-06 | アップル インコーポレイテッド | 多孔性酸化厚膜の干渉着色 |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6440916B1 (ja) * | 2018-06-18 | 2018-12-19 | 新日鐵住金株式会社 | チタン材 |
WO2019244206A1 (ja) * | 2018-06-18 | 2019-12-26 | 日本製鉄株式会社 | チタン材 |
KR20210003895A (ko) * | 2018-06-18 | 2021-01-12 | 닛폰세이테츠 가부시키가이샤 | 티타늄재 |
CN112292484A (zh) * | 2018-06-18 | 2021-01-29 | 日本制铁株式会社 | 钛材 |
KR102409091B1 (ko) | 2018-06-18 | 2022-06-16 | 닛폰세이테츠 가부시키가이샤 | 티타늄재 |
JP7502601B2 (ja) | 2020-03-06 | 2024-06-19 | 日本製鉄株式会社 | チタン材およびその製造方法 |
CN113957506A (zh) * | 2021-12-06 | 2022-01-21 | 西北工业大学 | 一种金红石型二氧化钛板材制备方法 |
CN113957506B (zh) * | 2021-12-06 | 2024-01-09 | 西北工业大学 | 一种金红石型二氧化钛板材制备方法 |
WO2024075454A1 (ja) * | 2022-10-05 | 2024-04-11 | 三恵技研工業株式会社 | 外装品及びその製造方法 |
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