JP3251144B2 - 光触媒活性を有する酸化処理チタン又はチタン基合金材及びその製法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、チタンまたはチタン基
合金基材の表面に光触媒活性を付与することによって脱
臭、防黴、防汚性、殺菌作用等を与えた酸化処理チタン
又はチタン基合金材及びその製法に関し、このものは、
防黴、防汚などの効果を有する建築材、空調機器、浄水
設備等に用いられる各種部材として有効に活用すること
ができる。

【０００２】

【従来の技術】半導体的特性を有する金属酸化物である
酸化チタン、酸化鉄、酸化タングステン、酸化亜鉛等
は、従来より光触媒活性を示すことが知られており、こ
れらの触媒活性を更に高めるため白金族元素等の金属を
担持させる方法も検討されている。これら光触媒活性を
有する物質は、防臭、防黴、防汚、殺菌等の効果を発揮
することが報告されている。特に酸化チタンは、紫外線
領域の特定波長の光を照射することによって優れた光触
媒活性を示し、該光触媒作用に由来する強力な酸化反応
によって防臭、防黴、殺菌作用を発揮するので、酸化チ
タン微粒子の含有皮膜を殺菌リアクターとして利用した
り（金属防黴誌、第１３巻第５号２１１頁、１９８
５）、酸化チタンを担持した金属や金属酸化物部材を廃
棄物の清浄化に利用する方法（特公平２−９８５０号）
等が提案されている。

【０００３】この様な酸化チタンの特徴を建築材料、空
調設備、浄化設備等の部材に活かし、それら材料や機器
・器材の防臭、防黴、殺菌等に応用することも既に試み
られており、そのための具体的方法としては、塗膜形成
材中に酸化チタン微粉末を含有せしめ、これを機器・基
材の対応部位にスプレー法、ディップコート法、スピン
コート法などによって塗布する方法が提案されている。

【０００４】ところがこの様な塗布法では、酸化チタン
微粒子の分散された皮膜を部材表面にコーティング形成
したものであるから、微視的に見ると均一なものとはい
えず、光触媒活性の発現効率が悪く、しかも皮膜強度も
不十分であるため剥離し易く、また清掃等で外力を受け
たときに皮膜が簡単に損傷するといった障害もあって、
触媒活性の発現性と持続性に問題があり、実用化される
までには至っていない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の様な事
情に着目してなされたものであって、その目的は、酸化
チタンの有する光触媒作用に由来する前述の如き防臭、
防黴、殺菌等の作用を、より効果的にしかも持続的に発
揮させることのできる技術を確立しようとするものであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すること
のできた本発明に係る光触媒活性を有する酸化処理チタ
ン又はチタン基合金材の構成は、チタンまたはチタン基
合金基材の表面に、アナターゼ型酸化チタンを含有する
酸化物層を形成したものであるところに要旨を有するも
のである。

【０００７】上記においては、基材として純チタンを用
いてその表面に上記の様なアナターゼ型酸化チタン含有
酸化物層を形成したもの、および基材としてチタン基合
金を用いてその表面に上記の様なアナターゼ型酸化チタ
ン含有酸化物層を形成したものが含まれるが、後者のチ
タン基合金を基材として使用するときの好ましいチタン
基合金としては、 α相とβ相の混合組織からなるチタン基合金、 ５Ａ族元素、６Ａ族元素、７Ａ族元素、鉄族元素、白
金族元素、１Ｂ族元素および４Ｂ族元素よりなる群から
選択される少なくとも１種の元素を含有するチタン基合
金、 チタンとの金属間化合物を形成する元素の少なくとも
１種を含有するチタン基合金を挙げることができ、これ
らのチタン基合金を使用すると、得られる酸化処理チタ
ン基合金材の光触媒活性の発現性および持続性を一層優
れたものとすることができるので好ましい。

【０００８】また、チタン又はチタン基合金基材表面に
形成される前記酸化物層の厚さは０．１μｍ以上、より
好ましくは０．５μｍ以上とし、該酸化物層中に含まれ
るアナターゼ型酸化チタンの含有量は１体積％以上、よ
り好ましくは１０体積％以上とすることによって、その
光触媒活性を一層確実に発揮させることができる。

【０００９】また、上記の様な光触媒活性を有する酸化
処理チタン又はチタン基合金材は、基材となるチタン又
はチタン基合金を陽極酸化した後、酸化性雰囲気中で加
熱処理して表面に酸化物層を形成することにより得るこ
とができ、このときの陽極酸化は、希薄酸性溶液中、５
０〜１５０Ｖ、より好ましくは７０〜１１０Ｖの電位で
行なうのがよく、また該陽極酸化後に行なわれる加熱処
理は、酸化性雰囲気中３００〜８００℃、より好ましく
は４００〜７００℃の温度範囲で行なうことが望まし
い。

【００１０】

【作用】一般に、チタンやチタン基合金は耐食性に優れ
たものとされており、その理由は、酸化性雰囲気下でそ
の表面に非常に緻密で化学的に安定な酸化チタン皮膜が
形成されるためである。そこでこうしたチタンの特性を
活用し、チタン又はチタン基合金表面に形成される酸化
チタンを利用すれば、該酸化チタンによっても前記酸化
チタン微粉末含有皮膜形成による光触媒活性を発揮させ
ることが可能であり、しかもこの様な酸化処理チタンで
は、酸化皮膜の基材に対する密着性も良好で、前述の様
なコーティング皮膜に指摘される皮膜剥離の問題も解消
されるものと考えた。

【００１１】しかしながら、大気酸化雰囲気の下で形成
される通常の酸化チタン皮膜は、厚みが約０．０１μｍ
程度と非常に薄く、しかも必ずしも均一なものではない
ので、この様な酸化チタン皮膜に前述の如き防臭、防
黴、殺菌等に有効な程度の光触媒活性を期待することは
できないことが確認された。

【００１２】そこで先ず本発明者らは、厚めの酸化チタ
ン層を密着性よくチタン基材表面に形成することを目的
として、従来から採用されている陽極酸化法および高温
酸化法を採用し、光触媒活性を有する酸化物層をチタン
基材表面に形成する方法を試みた。ところが、従来の陽
極酸化法や高温酸化法を採用して単に酸化チタン層を厚
めに形成しただけでは、基材に対して満足のいく密着性
が得られないばかりでなく、優れた光触媒活性も発現さ
れなかった。

【００１３】そこで、酸化チタンの均一性や厚み等に加
えてその結晶構造までも含めて、光触媒活性能に与える
因子を追求したところ、チタン基材表面に形成される酸
化物層中にアナターゼ型酸化チタンが含まれるときは、
優れた光触媒活性が確実に発揮されることをつきとめ
た。そしてこの様なアナターゼ型酸化チタンは、陽極酸
化と酸化性雰囲気下での加熱処理を組み合わせて実施す
ることによって生成することを知った。

【００１４】即ち、通常の陽極酸化法や加熱酸化法を単
独で採用したときに形成される酸化物層は、非晶質ある
いはルチル型酸化チタンからなるものであり、この様な
酸化チタンでは満足のいく光触媒活性を示さないが、上
記の様に陽極酸化と加熱酸化を組み合わせた酸化処理
（以下、複合酸化処理ということがある）を行なうと、
酸化物層中にアナターゼ型酸化チタンが生成し、その生
成によって光触媒活性が飛躍的に高められることが確認
された。そして更に研究を進めた結果、優れた光触媒活
性は、上記複合酸化処理によって形成される酸化物層の
厚みを好ましくは０．１μｍ以上、より好ましくは０．
５μｍ以上とすると共に、該酸化物層中に含まれるアナ
ターゼ型酸化チタンの含有量を１体積％以上、より好ま
しくは１０体積％以上にしてやれば、優れた光触媒活性
が確実に発揮されることをつきとめた。

【００１５】上記では基材として純チタンを使用し、複
合酸化処理によってその表面にアナターゼ型酸化チタン
含有酸化物層を形成する場合について説明してきたが、
基材としてチタン基合金を使用した場合には、合金元素
の種類によっても状況が変わってくることが予測され
る。

【００１６】そこで、様々の合金元素を含むチタン基合
金について、複合酸化処理によって形成される酸化物層
の光触媒活性を調べた。その結果、チタン基合金につい
てもその表面に形成される酸化物がアナターゼ型酸化チ
タンを含有するときは、前記純チタン基材を用いた場合
と同様に優れた光触媒活性を発揮することが確認され
た。但し合金元素の種類によっては、複合酸化処理によ
って形成される酸化物層中へのアナターゼ型酸化チタン
の生成状況が著しく変わり、該酸化物層内にアナターゼ
型酸化チタンを生成させるには、チタン基合金として、 α相（最密六方格子）とβ相（体心立方格子）の混合
組織からなるチタン基合金、 ５Ａ族元素、６Ａ族元素、７Ａ族元素、鉄族元素、白
金族元素、１Ｂ族元素および４Ｂ族元素よりなる群から
選択される少なくとも１種の元素を含有するチタン基合
金、 チタンとの金属間化合物を形成する元素の少なくとも
１種を含有するチタン合金 を選択使用すべきであることを知った。

【００１７】即ち、まず上記においてα相＋β相混合
組織からなるチタン基合金に複合酸化処理を行なった場
合、本発明者らが確認したところによるとβ相の直上部
に形成される酸化物層中に多量のアナターゼ型酸化チタ
ンが生成しており、光触媒活性の向上に多大な好影響を
及ぼしていることが確認された。従って本発明で用いる
好ましいチタン基合金としては、例えばＭｏ，Ｎｂ，Ｔ
ａ，Ｖ，Ａｇ，Ｃｏ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｆｅ，Ｍｎ，Ｎｉ，
Ｐｂ，Ｓｉ，Ｗの様なβ相安定化元素の少なくとも１種
を合金元素として含有し、その組織がα相とβ相の混合
組織からなるチタン基合金が挙げられる。

【００１８】尚、ここではチタン基合金組織中に存在す
るβ相の作用を利用してアナターゼ型酸化チタンの生成
を促進するものであり、その効果を有効に発揮させるこ
とのできるβ相の量は、合金元素の種類や含有量、熱処
理条件等によっても変わってくるが、好ましくはチタン
基合金材の金属組織中に０．１体積％程度以上、より好
ましくは１体積％程度以上のβ相が含まれるものを選択
することが望ましい。

【００１９】但し、本発明で使用されるチタン基合金は
必ずしもα＋β混合組織を有するものでなければならな
い訳ではなく、例えば上記で規定する如く５Ａ族元素
（Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ）、６Ａ族元素（Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ）、
７Ａ族元素（Ｍｎ，Ｒｅ）、鉄族元素（Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎ
ｉ，）、白金族元素（Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｒｅ，Ｏｓ，
Ｉｒ，Ｐｔ）、１Ｂ族元素（Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ）、４Ｂ
族元素（Ｓｉ，Ｓｎ，Ｐｂ）よりなる群から選択される
元素の少なくとも１種を含有するチタン基合金について
も、これを前述の様な複合酸化処理することによって、
光触媒活性に優れたアナターゼ型酸化チタン含有酸化物
層を形成することができる。

【００２０】これら元素の含有によるアナターゼ型酸化
チタン生成促進作用を有効に発揮させるための好ましい
含有量は、チタン基合金材を製造する際の条件、あるい
は選択する元素の種類によっても異なるが、標準的な含
有量として示すならば０．０１〜１０重量％、より好ま
しくは０．１〜５重量％の範囲である。

【００２１】更に上記は、チタン基合金がチタンとの
金属間化合物を形成する元素を含有するものであること
を規定するものであり、その様な元素の具体例としては
Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐ
ｔ等が例示される。そしてこれらの元素を含むチタン基
合金では、その内部に生成するチタンとの金属間化合物
生成部位の直上部にアナターゼ型酸化チタンが多量生成
しており、該金属酸化物がアナターゼ型酸化チタンの生
成に少なからず影響を及ぼしている、という事実に基づ
いて規定したものである。尚、該金属間化合物としては
ＴｉＭ₂ 型，Ｔｉ₂ Ｍ型，ＴｉＭ型，Ｔｉ₃ Ｍ型等があ
り、それら金属間化合物の生成部位ではいずれもアナタ
ーゼ型酸化チタンの生成が促進されるが、中でもアナタ
ーゼ型酸化チタンの生成が最も促進されるのはＴｉ₂ Ｍ
型の金属間化合物であり、その様な金属間化合物を生成
する元素として特に好ましいのはＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃ
ｕ等である。

【００２２】これら元素の含有に伴う金属間化合物の生
成によるアナターゼ型酸化チタン生成促進作用を有効に
発揮させるための好ましい含有量は、チタン基合金材を
製造する際の条件、あるいは選択する元素の種類によっ
ても異なるが、標準的な含有量として示すならば０．０
１〜１０重量％、より好ましくは０．１〜５重量％の範
囲である。

【００２３】ところで上記で選択される元素の中に
は、前記のβ相安定化元素と重複する元素も多数見ら
れ、また上記の金属間化合物生成元素と重複する元素
も多数見られるが、それらはいずれも複合酸化処理によ
って形成される酸化物層中におけるアナターゼ型酸化チ
タンの生成を促進するための要因として、上記ではチ
タン基合金の金属組織面から規定し、上記では含有す
る元素の種類の面から規定し、上記ではチタンとの金
属間化合物を形成する元素という側面から規定するもの
であり、これら、、の何れかに合致するものであ
れば、いずれも酸化物層内におけるアナターゼ型酸化チ
タンの生成が促進され、それによって光触媒活性の優れ
た酸化物層を形成することができるのである。

【００２４】上記チタン基合金を基材として使用する場
合であっても、その表面に形成される酸化物層の好適厚
さや該酸化物層中に含まれるアナターゼ型酸化チタンの
好適含有量は、前記純チタン基材を使用する場合と同じ
であり、優れた光触媒活性を得るには、酸化物層の厚み
を好ましくは０．１μｍ以上、より好ましくは０．５μ
ｍ以上とすると共に、該酸化物層中に含まれるアナター
ゼ型酸化チタンの含有量を１体積％以上、より好ましく
は１０体積％以上にすることが望ましい。酸化物層の厚
さの上限は特に制限されないが、光触媒活性は約１００
μｍの厚さで飽和し、それ以上に厚くしてもそれ以上の
性能は得られないので、実用性を考えると１００μｍ程
度以下、より一般的には１０μｍ以下に抑えるのがよ
い。

【００２５】そしてこの様な厚さとアナターゼ型酸化チ
タン含有量の酸化物層を得るための好ましい方法は、純
チタン基材およびチタン基合金基材の何れについても、
まず陽極酸化を行なった後、酸化性雰囲気中で加熱処理
する方法であり、この方法によれば、陽極酸化及び大気
酸化によって酸化物層の厚さが確保されるばかりか、そ
の後の加熱酸化処理によってアナターゼ型酸化チタンの
生成が起こり、光触媒活性に優れた酸化物層を得ること
ができる。このときの陽極酸化は、りん酸等の希薄酸性
溶液中、５０〜１５０Ｖ、より好ましくは７０〜１１０
Ｖの範囲の電位行なうのがよく、また陽極酸化後の加熱
酸化処理は、酸化性雰囲気（通常は大気雰囲気）中３０
０〜８００℃、より好ましくは４００〜７００℃の温度
範囲で行なうことが望ましく、該好適温度域における好
ましい保持時間は５〜２０分程度である。

【００２６】しかして、陽極酸化時の電位が低過ぎる場
合は酸化層の厚さが薄く陽極酸化後の加熱処理でも酸化
皮膜の成長が起こり難くなる。また加熱酸化時の温度が
低過ぎる場合はアモルファス（非晶質）酸化物からアナ
ターゼ型酸化物への変化が起こらず、逆に高過ぎる場合
は結晶質酸化物として生成されるものがルチル型酸化物
となり、何れの場合も、本発明で意図する様な厚さとア
ナターゼ型酸化チタン含有量の酸化物層が得られにくく
なるからである。

【００２７】

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明の構成および作
用効果をより具体的に説明するが、本発明はもとより下
記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記
の趣旨に適合し得る範囲で変更を加えて実施することも
可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包
含される。

【００２８】実施例１ ＪＩＳ２種の工業用純チタンを使用し、該純チタン板を
強アルカリ溶液で脱脂した後、フッ酸＋硝酸混合液で酸
洗してから十分に水洗し乾燥した。次いで、該純チタン
板を陽極とし、不溶性金属である白金を陰極として０〜
３００Ｖの電位を印加することにより陽極酸化を行な
い、表面に陽極酸化皮膜を形成した。次いでこれを大気
雰囲気中１００〜１０００℃の温度で加熱処理した。

【００２９】得られた各酸化処理純チタン板について、
その表面に形成された酸化物層の厚みおよびアナターゼ
型酸化チタン含有量をオージェ電子分光法（ＡＥＳ）、
Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）、ラマン散乱分析法および
Ｘ線回折法によって求めた。また、それぞれの酸化処理
純チタン板について、下記の方法で光触媒活性度、脱臭
能、抗菌活性を調べると共に、１８０°曲げ試験によっ
て酸化物層の密着性を評価した。尚、光触媒活性試験の
比較材としては、酸化チタン水性ゾルをスピンコート法
によって塗布したチタン板、及び上記酸化処理において
陽極酸化のみ或は大気中加熱酸化処理のみによって酸化
チタン層を形成したものについても同様の評価を行なっ
た。

【００３０】（光触媒活性度）ヨウ化カリウム水溶液に
各酸化処理チタン板を浸漬し、紫外線強度の高いブラッ
クライト（３ｍｗ／ｃｍ² ）を照射することによって生
成するヨウ素の生成速度を相対的に評価した。従って、
この値が大きいものほど光触媒活性は高いと判断でき
る。

【００３１】（脱臭効果）各酸化処理チタン板を置いた
石英管の外側から一定速度の紫外線（ブラックライト：
３ｍｗ／ｃｍ² ）を照射しつつ一定流量のアルデヒドを
流し、出口部でのアルデヒド残存濃度を測定することに
よって評価した。従って、この値が小さいものほど光触
媒活性が高いと判断できる。

【００３２】（抗菌活性）大腸菌を一定濃度で懸濁した
生理食塩水を各酸化処理チタン板の表面に滴下し、紫外
線を１時間照射した後の大腸菌の生存率によって評価し
た。従って、この値が小さいものほど光触媒活性が高い
と判断できる。

【００３３】尚上記各評価に当たっては、酸化処理チタ
ン板が存在しなくとも紫外線照射のみで進行することが
あることを考慮し、全ての試料について酸化処理前のチ
タン板についてもブランクとして同時に実験を行なっ
た。結果を表１，２に示す。

【００３４】

【表１】

【００３５】

【表２】

【００３６】上記表１，２からも明らかである様に、酸
化物層中に有効量のアナターゼ型酸化チタンの存在が認
められるものは、アナターゼ型酸化チタンの存在が実質
的に認められないもの（Ｎｏ．２〜２０，４７，４８，
５２〜５４）に比べて光触媒活性が格段に優れており、
ヨウ素生成量、アルデヒド残存濃度、大腸菌生存率のい
ずれにおいても良好な結果を示している。また、酸化物
層中に有効量のアナターゼ型酸化チタンを生成させるに
は、酸化処理法として陽極酸化と大気酸化を組み合わせ
て実施することが必要であり、それらを夫々単独で実施
したとしても、有効量のアナターゼ型酸化チタンを生成
させることはできない（Ｎｏ．２〜１８）。

【００３７】また、アナターゼ型酸化チタンの存在が認
められるものの中でも、酸化物層の厚さが０．１μｍ以
上で且つ該酸化物層中に含まれるアナターゼ型酸化チタ
ンの含有量が１体積％以上であるもの（Ｎｏ．２６〜２
９，３２〜３５，３８〜４１）では、それら酸化物層厚
さとアナターゼ型酸化チタン含有量の一方若しくは双方
が不足気味であるもの（Ｎｏ．２１〜２４，３０，３
１，３６，３７，４２〜４６，４９〜５１）に比べて、
明らかに優れた光触媒活性を有していることが分かる。
そして、該表１，２の結果より、優れた光触媒活性を得
るための酸化条件としては、陽極酸化電位を５０〜１５
０Ｖの範囲に設定すると共に、加熱酸化処理を３００〜
８００℃の温度範囲で行なえばよいことが分かる。

【００３８】実施例２ 陽極酸化電位を１０〜３００Ｖ、加熱酸化温度を１００
〜１０００℃の範囲で更に細かく変更し、以下は上記実
施例１と同様にして酸化処理を行ない、生成する酸化物
層の厚さと密着性、酸化物層中のアナターゼ型酸化チタ
ンの含有量を測定すると共に、夫々について光触媒活性
を調べた。結果は表３〜８に示す通りであり、上記実施
例で得られたのと同様に、アナターゼ型酸化チタンの
存在する酸化物層を形成するには、陽極酸化と加熱酸化
を組み合わせて実施することが不可決であること、満
足のいく光触媒活性を得るには、酸化物層の厚さを０．
１μｍ以上にすると共に、該酸化物層中に含まれるアナ
ターゼ型酸化チタンの含有量を１体積％以上にするのが
よいこと、この様なアナーゼ型酸化チタン含有酸化物
層を形成するには、陽極酸化電位を５０〜１５０Ｖの範
囲に設定すると共に加熱酸化処理を３００〜８００℃の
温度範囲で行なうことが望ましいこと、を確認すること
ができる。

【００３９】

【表３】

【００４０】

【表４】

【００４１】

【表５】

【００４２】

【表６】

【００４３】

【表７】

【００４４】

【表８】

【００４５】実施例３ 様々のチタン基合金について、上記実施例１，２と同様
の酸化処理による光触媒活性能の良否を確認するため、
種々の合金元素を所定含有量となる様にスポンジチタン
と共にアルゴンガスを満たした非消耗電極型アーク溶解
炉で溶解し、鋳造、８００℃での熱間鍛造、ショット酸
洗、真空焼鈍、冷間圧延を順次行なった後、前記実施例
１と同様にして強アルカリ溶液による脱脂、フッ酸＋硝
酸混合液による酸洗、水洗、乾燥を行ない、次いで、各
チタン基合金板を陽極とし、不溶性金属である白金を陰
極として７０Ｖの電位を印加することによって陽極酸化
を行ない、表面に陽極酸化皮膜を形成した。次いでこれ
を大気雰囲気中３５０℃の温度で加熱処理した。

【００４６】得られた各酸化処理チタン基合金板につい
て、その表面に形成された酸化物層の厚みおよびアナタ
ーゼ型酸化チタン含有量をオージェ電子分光法（ＡＥ
Ｓ）、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）、ラマン散乱分析法
およびＸ線回折法によって求めた。また、それぞれの酸
化処理チタン基合金板について、前記と同様の方法で光
触媒活性度、脱臭能、抗菌活性を調べた。尚、光触媒活
性試験の比較材としては、酸化チタン水性ゾルをスピン
コート法によって塗布したチタン板、及び上記酸化処理
を全く行なっておらない純チタン板（ＪＩＳ ２種）に
ついても同様の評価を行なった。結果を、用いた各チタ
ン基合金板の金属組織などと共に表９，１０に示す。

【００４７】

【表９】

【００４８】

【表１０】

【００４９】表９，１０より次の様に考察することがで
きる。 酸化物層中にアナターゼ型酸化チタンが存在しないも
の（Ｎｏ．２〜８，１０，１２）では、有効な光触媒活
性を認めることができない。 チタン基合金基材がα相とβ相の混合組織からなるも
のでは、適正な陽極酸化と加熱酸化の組み合わせによっ
て、アナターゼ型酸化チタンを含む光触媒活性の高い酸
化物層を形成することができる。

【００５０】チタン基合金基材がα相からなるもので
あっても、合金元素として、５Ａ族元素、６Ａ族元素、
７Ａ族元素、鉄族元素、白金族元素、１Ｂ族元素および
４Ｂ族元素よりなる群から選択される少なくとも１種の
元素を含有するものでは、適正な陽極酸化と加熱酸化の
組み合わせによって、アナターゼ型酸化チタンを含む光
触媒活性の高い酸化物層を形成することができる。

【００５１】チタン基合金基材が、チタンとの金属間
化合物を形成する元素の少なくとも１種を含有するもの
では、適正な陽極酸化と加熱酸化の組み合わせによっ
て、アナターゼ型酸化チタンを含む光触媒活性の高い酸
化物層を形成することができる。また、金属間化合物の
中でも、アナターゼ型酸化チタン生成率が最も高く優れ
た光触媒活性が得られるのは、Ｔｉ₂ Ｍ型金属間化合物
を含むチタン基合金と判断される。

【００５２】チタン基合金基材の表面に形成された酸
化物層の厚さが０．１μｍ以上で且つ該酸化物層中に含
まれるアナターゼ型酸化チタンの含有量が１体積％以上
であるものは、いずれも優れた光触媒活性を示してい
る。

【００５３】実施例４ チタン基合金として０．５重量％のＮｉを含有するもの
を選択し、酸化処理条件を種々変更して酸化物層を形成
したものについて、上記実施例３と同様にして酸化物層
の厚さ、該酸化物層中のアナターゼ型酸化チタン含有率
を測定すると共に、夫々の光触媒活性（ヨウ素生成量、
アルデヒド残存濃度、大腸菌生存率）を調べた。

【００５４】結果は表１１，１２に示す通りであり、次
のことを確認することができる。 陽極酸化および加熱酸化の一方のみでは、酸化物層中
に有効量のアナタゼ型酸化チタンを生成させることがで
きず、良好な光触媒活性を得ることができない。 酸化物層の厚さが０．１μｍ以上であり、該酸化物層
中に含まれるアナターゼ型酸化チタンの含有量が１体積
％以上であるものは、いずれも優れた光触媒活性を示
す。 Ｔｉ−０．５％Ｎｉ合金の場合、その様な好ましいア
ナターゼ型酸化チタン含有量と厚さの酸化物層は、陽極
酸化を５０〜１５０Ｖの電位で行ない、次いで、酸化性
雰囲気中３００〜８００℃の温度で加熱処理することに
よって容易に得ることができる。

【００５５】

【表１１】

【００５６】

【表１２】

【００５７】

【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、チ
タンまたはチタン基合金基材の表面にアナターゼ型酸化
チタンを含有する酸化物層を形成することによって、優
れた光触媒活性を与えることができ、脱臭、防黴、防汚
性、殺菌作用等を備えた酸化処理チタン又はチタン基合
金材を提供することができ、該酸化物層は基材との密着
性においても非常に優れたものであって、取扱い過程で
の皮膜の剥離・損傷抵抗も大きいので、防黴、防汚など
の効果を有する建築材、空調機器、浄水設備等に用いら
れる各種部材として有効に活用することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｂ０１Ｊ 23/46 Ｂ０１Ｊ 23/72 Ｍ 23/48 35/02 Ｊ 23/72 Ｂ０１Ｄ 53/36 Ｈ 35/02 ＺＡＢＪ (72)発明者 小川 孝寿 千葉県印旛郡印西町大塚１−５ 株式会 社竹中工務店技術研究所内 (72)発明者 斉藤 俊夫 千葉県印旛郡印西町大塚１−５ 株式会 社竹中工務店技術研究所内 (72)発明者 杉崎 康昭 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所 神戸総合技術研 究所内 (72)発明者 伊藤 喜昌 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所 神戸総合技術研 究所内 (56)参考文献 特開 平６−136599（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−97234（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−253544（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−205977（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−170296（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−235091（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−248494（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−109497（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C25D 11/26 302 B01J 21/00 - 38/74

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 白金族元素及び１Ｂ族元素よりなる群か
   ら選択される少なくとも１種の元素を有するチタン基合
   金基材の表面に、アナターゼ型酸化チタンを含有する酸
   化物層を形成したものであることを特徴とする光触媒活
   性を有する酸化処理チタン又はチタン基合金材。
2. 【請求項２】 チタン基合金基材がα相とβ相の混合組
   織からなるものである請求項１に記載の酸化処理チタン
   又はチタン基合金材。
3. 【請求項３】 チタン基合金基材が、チタンとの金属間
   化合物を形成する元素の少なくとも１種を含有するもの
   である請求項１に記載の酸化処理チタン又はチタン基合
   金材。
4. 【請求項４】 チタンまたはチタン基合金基材の表面に
   形成された酸化物層の厚さが０．１μｍ以上であり、該
   酸化物層中に含まれるアナターゼ型酸化チタンの含有量
   が１体積％以上である請求項１〜３のいずれかに記載の
   酸化処理チタン又はチタン基合金材。
5. 【請求項５】 下記（１）〜（４）のいずれかに該当す
   る基材を陽極酸化した後、酸化性雰囲気中で加熱処理す
   ることにより、前記基材の表面にアナターゼ型酸化チタ
   ンを含有する酸化物層を形成することを特徴とする光触
   媒活性を有する酸化処理チタン又はチタン基合金材の製
   法。（１）チタン又はチタン基合金基材 （２）α相とβ相の混合組織からなるチタン基合金基材 （３）５Ａ族元素、６Ａ族元素、７Ａ族元素、鉄族元
   素、白金族元素、１Ｂ族元素および４Ｂ族元素よりなる
   群から選択される少なくとも１種の元素を含有するチタ
   ン基合金基材 （４）チタンとの金属間化合物を形成する元素の少なく
   とも１種を含有するチタン基合金基材
6. 【請求項６】 厚さ０．１μｍ以上、アナターゼ型酸化
   チタンの含有量が１体積％以上である酸化物層を形成す
   る請求項５記載の製法。
7. 【請求項７】 陽極酸化を希薄酸性溶液中、５０〜１５
   ０Ｖの電位で行なった後、酸化性雰囲気中３００〜８０
   ０℃の温度で加熱処理する請求項５又は６に記載の製
   法。