JP2018145494A

JP2018145494A - チタン材及びチタン材の製造方法

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Publication number: JP2018145494A
Application number: JP2017043074A
Authority: JP
Inventors: 金子　道郎; Michiro Kaneko; 道郎金子; 徳野　清則; Kiyonori Tokuno; 清則徳野; 孝男和田; Takao Wada; 光行長谷川; Mitsuyuki Hasegawa; 和夫山岸; Kazuo Yamagishi; 満中山; Mitsuru Nakayama
Original assignee: Nippon Steel and Sumitomo Metal Corp; Toyo Rikagaku Kenkyusho Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp; Toyo Rikagaku Kenkyusho Co Ltd
Priority date: 2017-03-07
Filing date: 2017-03-07
Publication date: 2018-09-20
Anticipated expiration: 2037-03-07
Also published as: JP6869056B2

Abstract

【課題】密着性に優れ、光触媒活性を有する酸化チタン層が形成されており、銀白色の外観を呈するチタン材及びその製造方法を提供する。【解決手段】基材であるチタンの表面に、グロー放電分光分析法によって測定される厚みが１．０μｍ以上５．０μｍ以下の酸化チタン層が形成されており、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アナターゼ型のＴｉＯ２であり、表面の算術平均粗さＲaが０．１μｍ以上２．０μｍ以下であるチタン材。Ｌ＊ａ＊ｂ＊色空間は、Ｌ＊：６０．０以上、ａ＊：０以上３．０以下、ｂ＊：０以上４．０以下であってもよい。【選択図】なし

Description

本発明は、純チタン又はチタン合金（総称してチタンという場合がある）からなる基材の表面に酸化チタン層を有するチタン材及びその製造方法に関する。

チタンは、軽量で、耐食性に優れた材料であり、様々な用途に使用されている。また、チタンの酸化物、特にアナターゼ型のＴｉＯ_２は優れた光触媒活性を有しており、抗菌性、抗臭性や耐汚染性が要求される用途に適用されている。光触媒活性を有するチタン酸化物は、陽極酸化処理によって形成されることが知られている。従来、チタン基材の前処理や、陽極酸化後の熱処理などによって、光触媒活性を高めたり、可視光応答性を発現させたりする方法が提案されている（例えば、特許文献１、２、参照）。

国際公開第２０１０／１４０７００号特開２０１２−１１５７５３号公報

従来、陽極酸化処理及び熱処理によって形成された酸化チタン層は、光触媒活性が得られるものの、密着性が不十分であるという問題を有していた。また、従来の光触媒活性を有するチタン材の外観は灰色であり、金属色に近い銀白色の外観が求められることがあった。本発明は、このような実情に鑑み、密着性に優れ、光触媒活性を有する酸化チタン層が形成されており、銀白色の外観を呈するチタン材及びその製造方法の提供を課題とする。

陽極酸化処理によって光触媒活性を有するチタン材を製造する場合、酸化チタン層に作用する残留応力が増大し、密着性が低下する場合がある。また、光触媒活性を向上させるには、酸化チタン層の表面に凹凸を形成して表面積を大きくすることが有効であるが、外観が暗い灰色になることがある。

本発明者らは、チタンに特定の条件で陽極酸化処理を施した後、大気中で熱処理を施すことにより、光触媒活性を有し、密着性に優れる酸化チタン層が表面に形成された、銀白色の外観を呈するチタン材が得られることを知見した。本発明の要旨は、以下のとおりである。

［１］基材であるチタンの表面に、グロー放電分光分析法によって測定される厚みが１．０μｍ以上５．０μｍ以下の酸化チタン層が形成されており、
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アナターゼ型のＴｉＯ_２であり、
表面の算術平均粗さＲaが０．１μｍ以上２．０μｍ以下である、チタン材。
［２］Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊色空間が、Ｌ^＊：６０．０以上、ａ^＊：０以上３．０以下、ｂ^＊：０以上４．０以下である、上記［１］に記載のチタン材。
［３］チタンの表面に、ｐＨが５．０以上の水溶液中で、電圧を１００Ｖ以上２００Ｖ以下に上昇させた後、０Ｖ以上５０Ｖ以下に降下させる電圧印加を３回以上繰り返して行う陽極酸化処理工程と、
前記陽極酸化処理工程後に、前記チタンを大気中において３５０℃以上７５０℃以下の温度で４８時間以下の時間保持する熱処理工程と、を含む、チタン材の製造方法。

本発明によれば、密着性に優れ、光触媒活性を有する酸化チタン層を備えるチタン材及びその製造方法の提供が可能になる。また、本発明によれば、家庭用電化製品などに好適な、金属色に近い銀白色の外観を呈し、密着性に優れ、光触媒活性を有する酸化チタン層を備えるチタン材を提供することができるので、産業上の貢献が極めて顕著である。

以下、本発明の好適な実施形態に基づき、本発明を詳細に説明する。
１．チタン材
まず、本実施形態に係るチタン材について説明する。
本実施形態に係るチタン材は、基材であるチタンの表面に、酸化チタン層が形成されているチタン材である。すなわち、チタン材は、基材と当該基材の表面に形成された酸化チタン層とを有する。そして、チタン材の表面に含まれる元素を分析するグロー放電分光分析法（ＧｌｏｗＤｉｓｃｈａｒｇｅＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ、ＧＤＳ）によって測定される酸化チタン層の厚みは、１．０μｍ以上５．０μｍ以下である。酸化チタン層に含まれるチタン酸化物のうち、Ｘ線回折法で最大強度を示すチタン酸化物はアナターゼ型のＴｉＯ_２である。

また、チタン材の表面粗さについては、例えば表面粗さ測定機等によって求められ、当該チタン材の算術平均粗さＲａは０．１μｍ以上２．０μｍ以下である。なお、算術平均粗さＲaは、ＪＩＳＢ０６０１で定義される表面性状パラメータの一つである。これにより、本実施形態に係るチタン材は、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊色空間で、Ｌ^＊：６０．０以上、ａ^＊：０以上３．０以下、ｂ^＊：０以上４．０以下で表わされる色調を有し、金属色に近い銀白色の外観を呈する。本発明のチタン材が銀白色の外観を呈するメカニズムについては不明な点もあるが、透明な酸化チタン層の厚みが干渉色を生じない程度で、かつ、表面が平滑であるため、基材であるチタンの金属色を呈するためと考えられる。

１．１基材（純チタン又はチタン合金）
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。なお、純チタン及びチタン合金を総称してチタンと称する。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、ＪＩＳＨ４６００）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。チタン合金としては、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種等や、Ｎｉ、Ｍｏを含むＡＳＴＭＢ２６５Ｇｒａｄｅ１２等が挙げられる（耐食チタン合金）。また、ＪＩＳＨ４６００の板及び条に限らず、管や棒線を使用してもよい。

ただし、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ系合金のように、アルミニウムを多量に含有する場合、耐食性が劣化し、耐変色性に悪影響を及ぼす場合がある。そのため、チタン合金の表面に酸化チタン層を形成する場合、予め、用途に対する合金元素の影響を調査し、基材に応じて、各層の組成、厚みを適宜調整することが推奨される。

１．２酸化チタン層
上述したように基材の表面には酸化チタン層が形成されている。酸化チタン層に含まれるチタン酸化物は光触媒活性に影響し、また、酸化チタン層の厚み及び表面性状はチタン材の色調に影響を与える。特に本実施形態に係るチタン材の酸化チタン層は、以下の構成を有することにより、光触媒活性を有し、銀白色の外観を呈するチタン材を実現する。また、このような酸化チタン層は、基材への密着性に優れている。本実施形態において酸化チタン層は、陽極酸化処理、大気焼鈍を、順次、施すことによって形成される。

（酸化チタン層の結晶構造）
酸化チタン層に存在し得るＴｉＯ_２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、非晶質が挙げられ、酸化チタン層は、このうちアナターゼ型ＴｉＯ_２を主体とする。このような酸化チタン層の結晶構造により、チタン材は光触媒活性を発現することができる。アナターゼ型ＴｉＯ_２を主体とする酸化チタン層は、チタンに陽極酸化処理を施した後、大気中で熱処理を施すことによって形成される。

また、酸化チタン層に存在する各結晶構造および非晶質のチタン酸化物の同定、定量は、Ｘ線回折法によって行うことができる。そして、酸化チタン層が、アナターゼ型を主体とする場合、Ｘ線回折法で最大強度を示すチタン酸化物がアナターゼ型のＴｉＯ_２となる。ブルッカイト型や非晶質のＴｉＯ_２は大気中での熱処理によって減少しており、この場合酸化チタン層に存在する結晶構造は、ルチル型、アナターゼ型が主体となる。したがって、Ｘ線回折法では、回折角２０〜３０°の範囲でピーク強度（回折ピークの高さ）を比較し、ルチル型、アナターゼ型のうち、ピーク強度が高い方が主体となる結晶構造であると考えてよい。

（酸化チタン層の厚み）
酸化チタン層の厚みは、グロー放電分光分析法（ＧＤＳ）によって測定することができる。ＧＤＳでは、チタン材の表面から、Ｏ（酸素）及びＴｉの分析を行う。酸化チタン層の厚みは、ＧＤＳによって測定されるＯ濃度によって求める。具体的には、最表面から、Ｏ濃度が最表面のＯ濃度に対して半減した部位までの深さ方向の距離を酸化チタン層の厚みとする。なお、上述した酸化チタン層の厚みは、測定部位における平均の厚みをいう。

また、酸化チタン層の厚みは、光触媒活性の効果が大きくなり、また、干渉色を生じないようにするため、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、５．０μｍを超えると剥離し易くなるため、５．０μｍ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、好ましくは２．０μｍ以上、より好ましくは３．０μｎｍ以上である。また、酸化チタン層の厚みは、好ましくは４．５μｍ以下、より好ましくは４．０μｍ以下である。

（チタン材の表面性状）
本実施形態に係るチタン材は、陽極酸化処理および熱処理によって形成された酸化チタン層を有しており、銀白色を呈するように表面性状は平滑である。チタン材の表面性状は、算術平均粗さＲａによって評価することができる。チタン材の表面粗さは、表面粗さ測定機によって測定し、ＪＩＳＢ０６３３に準拠して評価すればよい。

チタン材の表面の算術平均粗さＲａを２．０μｍ以下にすることにより、光の散乱が抑制され、チタン材の外観を金属色に近い銀白色にすることができる。一方、算術平均粗さＲaの下限は、酸化チタン層の密着性を確保するため、０．１μｍとする。酸化チタン層の表面の算術平均粗さＲａの下限は、好ましくは０．２μｍ以上、より好ましくは０．５μｍ以上とする。この場合、チタン材の表面の算術平均粗さＲａは、例えば、基材であるチタンの表面に機械研磨を施すことによって制御することができる。酸化チタン層の表面の算術平均粗さＲａは、好ましくは１．７μｍ以下、より好ましくは１．８μｍ以下であると、チタン材の外観をより確実に銀白色とすることができる。一方で、基材であるチタンの表面に圧延ロールなどによって転写された凹凸を除去しない場合は、チタン材の表面の算術平均粗さＲａの下限は１．０μｍであってもよい。酸化チタン層の表面の算術平均粗さＲａは、好ましくは１．２μｍ以上、より好ましくは１．４μｍ以上であると、酸化チタン層の密着性を向上させることができる。この場合、チタン材の表面の算術平均粗さＲａは、例えば、圧延ロールの表面仕上げによって、チタン材の表面に転写される凹凸を調整することにより、制御することが可能である。

１．３チタン材の外観（Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊色空間）
本発明では、チタン材の測色をＪＩＳＫ５６００−４−５に準じて行い、色調をＪＩＳＫ５６００−４−４に準じて、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊色空間の数値範囲で定量的に定義する。Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊色空間で、Ｌ^＊：６０．０以上、ａ^＊：０以上３．０以下、ｂ^＊：０以上４．０以下となる場合、銀白色の外観を呈するということができる。

Ｌ^＊の下限は、６０．０よりも低くなると、暗すぎる色調になるため、６０．０を下限とする。適切な明るさの色調を得るために、Ｌ^＊は、好ましくは６１．０以上、より好ましくは６２．０以上である。チタン材の色調は明るいほど好ましいのでＬ^＊の上限は特に限定されず、７２．０以下であってもよい。ただし、白色が強くなり過ぎないように、Ｌ^＊が６８．０以下であることが好ましい。Ｌ^＊は、より好ましくは６７．０以下、より一層好ましくは６６．０以下である。

また、ａ^＊は、０未満であると緑色系統の色調が強くなるため、下限を０とする。好ましくは０．５以上とする。一方、ａ^＊が３．０を超えると赤色系統の色調が強くなるため、上限を３．０以下とする。好ましくは２．５以下とする。また、ｂ^＊は、０未満になると青色系統の色調が強くなるため、下限を０とする。好ましくは０．５以上とする。一方、ｂ^＊が４．０を超えると黄色系統の色調が強くなるため、上限を４．０以下とする。好ましくは３．５以下とする。

２．チタン材の製造方法
本実施形態に係るチタン材の製造方法は、チタンの表面に、ｐＨ５．０以上の水溶液中で、１００〜２００Ｖの電圧を繰り返して印加する陽極酸化処理工程と、その後に大気中で施す熱処理工程と、を含む。

２．１基材（チタン）の製造方法
まず、上記各工程の説明に先立ち、基材としてのチタンの製造方法について説明する。光触媒にされる純チタン又はチタン合金は、一般には薄板形状であり、冷間圧延によって所定の厚みまで圧延された後、焼鈍処理が施される。冷間圧延では、ダル仕上げ、ヘアーライン仕上げ等の各種の表面仕上げを適用することができる。大気中で焼純処理を施した場合は、酸洗によって酸化スケールを除去すればよい。真空中で焼鈍すると、焼鈍時に形成するスケール除去等の工程を省略することができる。後述する陽極酸化処理工程の前に基材の表面に、機械研磨、乾式研磨、化学研磨などを施してもよい。

光触媒活性の可視光応答性が求められる場合は、基材であるチタンの表面の炭素濃度を高めることが好ましく、潤滑油に含まれる炭素をチタンの表面に侵入させるように、冷間圧延の圧下率を高めることが好ましい。また、冷間圧延後に浸炭処理を施してもよい。冷間圧延後に酸洗を施す際には溶削量を制限することが好ましい。真空焼鈍処理を施す場合は、表面の炭素濃度を低下させないように、加熱温度を低温にすることが好ましい。

焼鈍温度は、要求される基材の機械特性に応じて、適宜、調整することができるが、５００℃以上が好ましい。焼鈍温度の上限は特に設けないが、熱処理温度を高めることは、インプット熱量を増大させる必要があり、経済的な観点から１２００℃未満が望ましい。大気焼鈍は連続焼鈍、バッチ焼鈍の何れでもよく、通常の条件で行えばよい。真空焼鈍を行う場合は、表面の炭素が過度に拡散しないように、１０００℃以下の温度で行うことが好ましい。より好ましくは９００℃以下、さらに好ましくは７００℃以下である。真空焼鈍の場合、処理時間は３時間以上が好ましく、より好ましくは５時間以上である。保持時間の上限には特に制限はないが、生産性の観点から４８時間以下が好ましい。

なお、チタンとしては、上述した方法によって製造されたものには限定されず、例えば予め製品として存在するものを用いてもよい。

２．２陽極酸化処理工程
次いで、チタンの表面に、ｐＨが５．０以上の水溶液中で、電圧を１００Ｖ以上２００Ｖ以下に上昇させた後、０Ｖ以上５０Ｖ以下に降下させる電圧印加を３回以上繰り返して行う陽極酸化処理を施す。すなわち、陽極酸化処理工程では、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１００Ｖ以上２００Ｖ以下の電圧を負荷した後、電圧を除去する電圧印加を３回以上繰り返して行う。電圧の上昇、降下のパターン、すなわち電圧波形は、特に限定されず、例えば、矩形波形、鋸歯波形であってもよい。

ｐＨが５．０以上の水溶液は、特に限定されるものではなく、炭酸塩、りん酸塩および硫酸塩から選択される１種又は２種以上を含む水溶液であることができる。具体的には、硫酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、りん酸ナトリウム、硫酸アンモニウム、炭酸アンモニウムおよびりん酸アンモニウムから選択される１種又は２種以上を含む水溶液を用いることができる。このうち、炭酸塩を含む水溶液が好ましく、ｐＨは７．０以上が好ましい。また、溶液における炭酸塩、りん酸塩および硫酸塩の合計の濃度は、特に限定されないが、例えば１ｇ／ｌ以上５０ｇ／ｌ以下、好ましくは３ｇ／ｌ以上４０ｇ／ｌ以下である。

また、上述したように水溶液のｐＨは、５．０以上である。水溶液のｐＨが５．０未満であると、厚みが１．０μｍ以上の酸化チタン層を形成した場合、酸化チタン層の凹凸が大きくなり、チタン材の表面の算術平均粗さＲaが２．０μｍを超え、チタン材の外観が暗くなり、金属色に近い銀白色にすることができない。また、酸化チタン層に亀裂が発生して密着性が低下するという問題が生じることがある。
当該水溶液のｐＨは、好ましくは５．５以上、より好ましくは６．０以上である。ｐＨの調整は、上述した炭酸塩、りん酸塩、硫酸塩の１種又は２種以上の濃度を調節することによって行うことができるが、適宜、塩基を添加して行ってもよい。塩基としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、水酸化ルジジウム、水酸化セシウム等が挙げられる。また、当該水溶液のｐＨの上限は特に限定されるものではなく、１４．０であってもよい。ただし、操業上の観点から、当該水溶液のｐＨは１２．０以下が好ましく、より好ましくは１０．０以下である。

また、陽極酸化処理における電圧（電圧上昇後、降下前）は、１．０μｍ以上の厚みの酸化チタン層を得るために、１００Ｖ以上とする。好ましい下限は１２０Ｖ以上、より好ましくは１４０Ｖ以上である。一方、電圧は２００Ｖを超えると酸化チタン層の凹凸が大きくなるため、２００Ｖ以下とする。好ましい上限は１８０Ｖ以下、より好ましくは１６０Ｖ以下である。このように、電圧を１００Ｖ以上２００Ｖ以下の範囲に印加することにより、酸化チタン層が成長する。

また、上記の電圧維持後、電圧を０Ｖ以上５０Ｖ以下まで降下させる。このように電圧を降下させるのは、酸化チタン層の残留応力の蓄積を緩和し、密着性を向上させるためである。残留応力は電圧を１００Ｖ以上２００Ｖ以下とした際に、酸化チタン層が成長することによって増加するが、降下後の電圧を５０Ｖ以下とすることによって緩和される。降下後の電圧は、好ましくは３０Ｖ以下、より好ましくは２０Ｖ以下である。降下後の電圧は、低いほど好ましいが、正極と陰極とを逆にする必要はないので、降下後の電圧を０Ｖ以上とする。

陽極酸化処理は、１００Ｖ以上２００Ｖ以下への上昇及び０Ｖ以上５０Ｖ以下への降下（電圧印加）を３回以上繰り返して行う。この際、電圧変化率（上昇率、下降率）や、電圧印加の時間を制限する必要はなく、また電圧波形は、例えば、矩形波形、台形波形、三角波形、鋸歯波形、正弦波形であってもよい。また、電圧印加の回数は、１．０μｍ以上の厚みの酸化チタン層を形成させるために３回以上とする。好ましくは、４回以上である。上限は、特に限定されないが、酸化チタン層が厚くなり過ぎないように、例えば２０回以下、好ましくは１０回以下とすることができる。

このような電圧の上昇および降下を伴う電圧印加を繰り返し行うことによって、酸化チタン層に生じる残留応力が緩和され、密着性を向上させることができる。そして、基材の表面性状の調整、印加電圧、電圧印加の繰り返し数を調整することにより、上述したような表面粗さおよび厚みの酸化チタン層が形成される。

２．３熱処理工程
陽極酸化処理工程の後、チタンの表面に形成された非晶質の酸化チタンをアナターゼ型のＴｉＯ_２にして、光触媒活性を得るため、チタンを大気中において３５０℃以上７５０℃以下の温度で４８時間以下の時間保持する。
熱処理の温度は、アナターゼ型のＴｉＯ_２を主体のチタン酸化物とする酸化チタン層を形成させるため、３５０℃以上とする。熱処理の温度は、好ましくは４００℃以上、より好ましくは４５０℃以上である。一方、熱処理の７５０℃を超えると、ルチル型のＴｉＯ_２が増加し、酸化チタン層の主体のチタン酸化物がアナターゼ型のＴｉＯ_２にはならず、光触媒活性が低下するため、７５０℃を上限とする。熱処理の温度は、好ましくは７００℃以下、より好ましくは６５０℃以下である。

チタン材の温度を３５０℃以上７５０℃以下の温度に到達させると、主体のチタン酸化物をアナターゼ型のＴｉＯ_２とする酸化チタン層を形成させることができるので、熱処理の時間の下限は特に限定されるものではない。オンラインで熱処理を行う場合、チタン材の温度が上記の温度範囲内に到達した直後に冷却を開始することができるので、熱処理の時間は０分でもよい。しかしながら、熱処理の時間（保持の時間）は十分にアナターゼ型のＴｉＯ_２を形成させるために、１分以上とすることができる。熱処理の時間は、好ましくは２分以上、より好ましくは３分以上である。熱処理の時間の上限は、バッチ焼鈍を行う場合、生産性の観点から４８時間以下とする。熱処理の時間は、好ましくは２４時間以下、より好ましくは１２時間以下である。オンラインで熱処理を行う場合、熱処理の時間は５分以下であってもよい。

以上の各工程を経ることにより、上述したチタン材を製造することができる。上述したように得られるチタン材は、密着性に優れ、光触媒活性を有する酸化チタン層を有しており、銀白色の外観を呈する。

以下に、実施例を示しながら、本発明の実施形態に係るチタン材及びチタン材の製造方法について、具体的に説明する。なお、以下に示す実施例は、本発明に係るチタン材及びチタン材の製造方法のあくまでも一例であって、本発明が、下記の例に限定されるものではない。

１．チタン材の製造
表１および表２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、表３に示す何れかの条件（製造法Ｎｏ．）の陽極酸化処理及び熱処理処理を施し、基材であるチタンを製造した。表１および表２では、純チタンの種類をＪＩＳＨ４６００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。チタン合金の種類は、ＪＩＳＨ４６００に準ずるものは、「ＪＩＳ１１種」、「ＪＩＳ１２種」、「ＪＩＳ１３種」、「ＪＩＳ２１種」、「ＪＩＳ６０種」、「ＪＩＳ６０Ｅ種」と表記し、ＡＳＴＭＢ２６５Ｇｒａｄｅ１２を「ＡＳＴＭＧｒ．１２」と表記している。なお、表１および表２には基材の表面仕上げを併記した。

陽極酸化処理には、蒸留水に、硫酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、りん酸ナトリウム、硫酸アンモニウム、炭酸アンモニウム、りん酸アンモニウムの何れかを加えて、表２に示す濃度に調整した水溶液を用いた。水溶液のｐＨは、適宜、水酸化ナトリウムを加えて調整した。陽極酸化処理の電圧印加は矩形波形とし、表３に示す印加電圧、降下電圧、繰り返し数とした。陽極酸化処理を施した後、試験片を水洗し、乾燥して、表３に示す条件で熱処理を施した。なお、熱処理は大気中での連続焼鈍またはバッチ焼鈍である。

２．評価
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、チタン材の算術平均粗さＲaは、表面粗さ測定機によって測定し、ＪＩＳＢ０６３３に準拠して評価した。密着性の評価は、カッターを用いて各例にかかるチタン材の表面に碁盤目状の切り込みを入れ、その後、テープを貼り付けて剥がしたときに酸化チタン層が剥がれた面積で評価した。酸化チタン層が全く剥がれなかった場合を○、剥がれたが半分以上の面積は剥がれなかった場合を△、半分以上の面積が剥がれた場合を×とした。次に、各例にかかるチタン材から試料を採取し、ＪＩＳＺ５６００−４−５に準拠して測色を行い、ＪＩＳＫ５６００−４−４に準じて、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊色空間の各座標（Ｌ^＊、ａ^＊、ｂ^＊）を求めた。

２．２光触媒活性評価
光触媒活性の評価は、幅１５ｍｍ、長さ２５ｍｍ、厚み０．４ｍｍの試験片（各例にかかるチタン材）を用いて行った。試験片の板面を上に向けて上蓋付きの透明プラスチックケースに挿入し、０．１Ｍのヨウ化カリウム溶液５０ｃｃを入れて、上部から１５Ｗのブラックライト２本（東芝ライテック製、ＦＬ−１５ＢＬＢ−Ａ）を３０分間照射し、照射後、吸光光度計を用いて２８７ｎｍでの吸収強度を測定した。更に、試験片を入れていない状態で、溶液の吸収強度を測定し、各例にかかるチタン材の測定値からブランクとして差し引き、その値を光触媒活性の評価に用いた。上記の評価試験は、２０℃に設定した室内で実施した。

表１、２に示すように、本発明にかかるチタン材（Ｎｏ．１〜４９）は、外観が銀白色を呈し、酸化チタン層の密着性が良好で、かつ優れた光触媒活性を有していた。一方、表２に示すように、比較例に係るチタン材（Ｎｏ．１０１〜１１３）は、外観が銀白色でないか、または、酸化チタン層の密着性、光触媒活性に劣っていた。

以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

Claims

基材であるチタンの表面に、グロー放電分光分析法によって測定される厚みが１．０μｍ以上５．０μｍ以下の酸化チタン層が形成されており、
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アナターゼ型のＴｉＯ_２であり、
表面の算術平均粗さＲａが０．１μｍ以上２．０μｍ以下である、チタン材。
Ｌ＊ａ＊ｂ＊色空間が、Ｌ＊：６０．０以上、ａ＊：０以上３．０以下、ｂ＊：０以上４．０以下である、請求項１に記載のチタン材。
チタンの表面に、ｐＨが５．０以上の水溶液中で、電圧を１００Ｖ以上２００Ｖ以下に上昇させた後、０Ｖ以上５０Ｖ以下に降下させる電圧印加を３回以上繰り返して行う陽極酸化処理工程と、
前記陽極酸化処理工程後に、前記チタンを大気中において３５０℃以上７５０℃以下の温度で４８時間以下の時間保持する熱処理工程と、を含む、チタン材の製造方法。