JP3255610B2 - 耐変色性に優れたチタン材またはチタン合金材およびその製造方法並びに建築用外装材 - Google Patents
耐変色性に優れたチタン材またはチタン合金材およびその製造方法並びに建築用外装材Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、美観が問題となる
屋根や外壁等の建築用外装材、更にはモニュメント材等
の用途に用いられるチタン材またはチタン合金材、およ
びその製造方法並びにチタン材やチタン合金材からなる
建築用外装材に関するものであり、殊に上記用途に使用
したときに経時的な変色を極力抑制することのできるチ
タン材またはチタン合金材、およびその有用な製造方法
並びに前記チタン材やチタン合金材の特性を反映させた
建築用外装材に関するものである。
屋根や外壁等の建築用外装材、更にはモニュメント材等
の用途に用いられるチタン材またはチタン合金材、およ
びその製造方法並びにチタン材やチタン合金材からなる
建築用外装材に関するものであり、殊に上記用途に使用
したときに経時的な変色を極力抑制することのできるチ
タン材またはチタン合金材、およびその有用な製造方法
並びに前記チタン材やチタン合金材の特性を反映させた
建築用外装材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、大気汚染による酸性雨の発生やウ
ォーターフロント開発の進展にともない、ビル等の建築
物をとりまく環境が厳しくなりつつある。チタン材やチ
タン合金材（以下、「チタン材」で代表することがあ
る）は、金属外装材として従来から使用されているアル
ミニウム、ステンレス鋼および銅等に比べて、酸性雨や
海水に対して格段に優れた耐食性を有していることか
ら、前述した様な建築用外装材やモニュメント材等の素
材としての使用量が増えつつある。
ォーターフロント開発の進展にともない、ビル等の建築
物をとりまく環境が厳しくなりつつある。チタン材やチ
タン合金材（以下、「チタン材」で代表することがあ
る）は、金属外装材として従来から使用されているアル
ミニウム、ステンレス鋼および銅等に比べて、酸性雨や
海水に対して格段に優れた耐食性を有していることか
ら、前述した様な建築用外装材やモニュメント材等の素
材としての使用量が増えつつある。
【０００３】建材用純チタン材の表面仕上げ法として
は、大別して真空焼鈍仕上げと酸洗仕上げが知られてい
る。このうち真空焼鈍仕上げで得られたチタン材は、圧
延ままの表面肌となるのでぎらつき感があると共に、真
空焼鈍時に残存ガス成分や油分が表面に吸着または母材
内部に拡散して清浄感に劣るものとなる。こうした真空
焼鈍仕上げに対し、酸洗仕上げは表面層を溶削している
ので清浄感があり、好まれる場合が多い。
は、大別して真空焼鈍仕上げと酸洗仕上げが知られてい
る。このうち真空焼鈍仕上げで得られたチタン材は、圧
延ままの表面肌となるのでぎらつき感があると共に、真
空焼鈍時に残存ガス成分や油分が表面に吸着または母材
内部に拡散して清浄感に劣るものとなる。こうした真空
焼鈍仕上げに対し、酸洗仕上げは表面層を溶削している
ので清浄感があり、好まれる場合が多い。
【０００４】酸洗仕上げ材のチタン板を工業的に得る場
合には、通常図１に示す構成の連続焼鈍酸洗ラインが用
いられる。そしてこのラインでは、大気焼鈍炉、ソルト
バスおよび酸洗槽が直列して配置されており、冷延チタ
ン板（ストリップ）を順次これらの装置に通すことで建
材用冷延純チタン板の焼鈍と脱スケールが連続して行な
われる。これらの工程のうち大気焼鈍は、冷延で生じた
歪の除去並びに所望の機械的性質を得るための組織調整
を目的に実施される。
合には、通常図１に示す構成の連続焼鈍酸洗ラインが用
いられる。そしてこのラインでは、大気焼鈍炉、ソルト
バスおよび酸洗槽が直列して配置されており、冷延チタ
ン板（ストリップ）を順次これらの装置に通すことで建
材用冷延純チタン板の焼鈍と脱スケールが連続して行な
われる。これらの工程のうち大気焼鈍は、冷延で生じた
歪の除去並びに所望の機械的性質を得るための組織調整
を目的に実施される。
【０００５】ソルトバスへの浸漬は、大気焼鈍で生じた
スケールを酸洗で除去しやすくするために行なわれる。
水酸化ナトリウムと硝酸ナトリウムを主成分とする約５
００℃の高温のソルトに大気焼鈍後のチタン板を浸漬す
ると、スケールの一部が溶解されると共に熱衝撃により
スケールに亀裂ができる。この後、硝ふっ酸を用いて酸
洗を行なうと、上記亀裂を通して素地まで酸洗液が浸透
し、スケールと地金の境界面が溶解される。この結果、
完全にスケール除去ができ、金属光沢が得られる。
スケールを酸洗で除去しやすくするために行なわれる。
水酸化ナトリウムと硝酸ナトリウムを主成分とする約５
００℃の高温のソルトに大気焼鈍後のチタン板を浸漬す
ると、スケールの一部が溶解されると共に熱衝撃により
スケールに亀裂ができる。この後、硝ふっ酸を用いて酸
洗を行なうと、上記亀裂を通して素地まで酸洗液が浸透
し、スケールと地金の境界面が溶解される。この結果、
完全にスケール除去ができ、金属光沢が得られる。
【０００６】上記真空焼鈍または酸洗による方法で製造
されたチタン材が建築用途に使用され始めて十数年たつ
が、これまで腐食が発生したという報告はまだなされて
いない。しかしながら、従来から使用されてきたアルミ
ニウム、ステンレス鋼および銅等と同様に、使用期間が
長くなるにつれて若干茶色っぽい変色が生じる場合があ
ることが指摘されている。その理由についてはこれまで
明らかにされている訳ではないが、この様な変色が生じ
た場合には、変色部位とその程度によっては美観を損ね
ることになる。こうした変色を除去する為には、硝ふっ
酸等の酸による表面のワイピングや研摩紙による表面の
軽い研摩を実施するのが一般的であるが、昨今の人件費
の上昇によるメンテナンス費用の高沸から、こうしたメ
ンテナンスをする必要のない（メンテナンスフリー）耐
変色性に優れたチタン材の実現が望まれているのが実情
である。
されたチタン材が建築用途に使用され始めて十数年たつ
が、これまで腐食が発生したという報告はまだなされて
いない。しかしながら、従来から使用されてきたアルミ
ニウム、ステンレス鋼および銅等と同様に、使用期間が
長くなるにつれて若干茶色っぽい変色が生じる場合があ
ることが指摘されている。その理由についてはこれまで
明らかにされている訳ではないが、この様な変色が生じ
た場合には、変色部位とその程度によっては美観を損ね
ることになる。こうした変色を除去する為には、硝ふっ
酸等の酸による表面のワイピングや研摩紙による表面の
軽い研摩を実施するのが一般的であるが、昨今の人件費
の上昇によるメンテナンス費用の高沸から、こうしたメ
ンテナンスをする必要のない（メンテナンスフリー）耐
変色性に優れたチタン材の実現が望まれているのが実情
である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこうした状況
の下になされたものであって、その目的は、経時変色が
少なく、建築用外装材として用いたときに完全メンテナ
ンスフリーが実現できる様なチタン材またはチタン合金
材、およびこの様なチタン材またはチタン合金材にを製
造する為の有用な方法、並びに前記チタン材やチタン合
金材の特性を反映させた前記建築用外装材等を提供する
ことにある。
の下になされたものであって、その目的は、経時変色が
少なく、建築用外装材として用いたときに完全メンテナ
ンスフリーが実現できる様なチタン材またはチタン合金
材、およびこの様なチタン材またはチタン合金材にを製
造する為の有用な方法、並びに前記チタン材やチタン合
金材の特性を反映させた前記建築用外装材等を提供する
ことにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成し得た本
発明のチタン材またはチタン合金材とは、厚さ１００Å
以下の酸化皮膜が素地表面に存在すると共に、該表面酸
化皮膜中のＣ量が３０原子％以下であり、且つ前記酸化
皮膜下の素地表層部におけるＣ量が２５原子％以下であ
る点に要旨を有するものである。
発明のチタン材またはチタン合金材とは、厚さ１００Å
以下の酸化皮膜が素地表面に存在すると共に、該表面酸
化皮膜中のＣ量が３０原子％以下であり、且つ前記酸化
皮膜下の素地表層部におけるＣ量が２５原子％以下であ
る点に要旨を有するものである。
【０００９】また上記本発明のチタン材またはチタン合
金材は、下記（１）または（２）のいずれかの方法を採
用することによって製造できるが、この様なチタン材ま
たはチタン合金材を使用することによって、耐変色性に
優れた建築用外装材が得られる。 （１）冷延材を大気雰囲気中、６００〜８５０℃の温度
で０．５〜３分焼鈍を行なった後、ソルト浸漬を行な
い、更に酸洗による板厚減量が０．１μｍ以上となる様
な酸洗を行なう。 （２）冷延材に対して真空焼鈍を行なった後、スキンパ
ス圧延を行ない、更に酸洗による板厚減量が１０μｍ以
上となる様な酸洗を行なう。
金材は、下記（１）または（２）のいずれかの方法を採
用することによって製造できるが、この様なチタン材ま
たはチタン合金材を使用することによって、耐変色性に
優れた建築用外装材が得られる。 （１）冷延材を大気雰囲気中、６００〜８５０℃の温度
で０．５〜３分焼鈍を行なった後、ソルト浸漬を行な
い、更に酸洗による板厚減量が０．１μｍ以上となる様
な酸洗を行なう。 （２）冷延材に対して真空焼鈍を行なった後、スキンパ
ス圧延を行ない、更に酸洗による板厚減量が１０μｍ以
上となる様な酸洗を行なう。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明者らは、チタン材における
経時的な変色の原因について様々な角度から検討した。
その結果、大気中に存在するＳＯx やＮＯx 等および水
分の付着による表面酸化皮膜の成長（膜厚増加）が生
じ、これが光の干渉作用を生じさせて変色として現れる
ことを明らかにした。ＳＯx およびＮＯx は、自動車や
工場からの排煙中の成分であり、水分は大気中の水分や
雨等である。これらがチタン材表面に存在すると、ＳＯ
x やＮＯx は水分中に溶解して極低濃度の硫酸と硝酸が
できる。この程度の酸では巨視的には全く腐食しない
が、微視的には極微量ではあるが最表面のチタンの溶け
出しが生じる。この溶出したチタン（チタンイオン）
は、大気中の酸素や水分と反応して酸化皮膜を形成す
る。そしてこの酸化皮膜がある程度の厚さになれば、光
の干渉作用によって有色に見えることになる。
経時的な変色の原因について様々な角度から検討した。
その結果、大気中に存在するＳＯx やＮＯx 等および水
分の付着による表面酸化皮膜の成長（膜厚増加）が生
じ、これが光の干渉作用を生じさせて変色として現れる
ことを明らかにした。ＳＯx およびＮＯx は、自動車や
工場からの排煙中の成分であり、水分は大気中の水分や
雨等である。これらがチタン材表面に存在すると、ＳＯ
x やＮＯx は水分中に溶解して極低濃度の硫酸と硝酸が
できる。この程度の酸では巨視的には全く腐食しない
が、微視的には極微量ではあるが最表面のチタンの溶け
出しが生じる。この溶出したチタン（チタンイオン）
は、大気中の酸素や水分と反応して酸化皮膜を形成す
る。そしてこの酸化皮膜がある程度の厚さになれば、光
の干渉作用によって有色に見えることになる。
【００１１】そこで本発明者らは、厚さをある程度薄く
した状態でチタン素地表面に酸化皮膜を予め存在させて
おけば、酸化皮膜が成長しても有色に見える範囲に到達
し難くなり、上記の様な変色が抑制できると考えた。そ
してその為の具体的な構成について更に検討したとこ
ろ、酸化皮膜の厚さが１００Å以下の場合には、変色抑
制効果が大きいことを見出した。
した状態でチタン素地表面に酸化皮膜を予め存在させて
おけば、酸化皮膜が成長しても有色に見える範囲に到達
し難くなり、上記の様な変色が抑制できると考えた。そ
してその為の具体的な構成について更に検討したとこ
ろ、酸化皮膜の厚さが１００Å以下の場合には、変色抑
制効果が大きいことを見出した。
【００１２】また本発明者らが、酸化皮膜の成分や組成
が耐変色性に与える影響について調べたところ、表面酸
化皮膜中のＣ量および酸化皮膜下の素地表層部における
Ｃ量が少ない場合には、耐変色性が特に優れたものとな
ることをも見出した。ここで前記「素地表層部」とは、
素地最表面から深さ１μｍまでの部分を意味する。
が耐変色性に与える影響について調べたところ、表面酸
化皮膜中のＣ量および酸化皮膜下の素地表層部における
Ｃ量が少ない場合には、耐変色性が特に優れたものとな
ることをも見出した。ここで前記「素地表層部」とは、
素地最表面から深さ１μｍまでの部分を意味する。
【００１３】表面酸化皮膜中や素地表層部におけるＣ量
が耐変色性に悪影響を及ぼす理由については、次の様に
考えることができる。Ｃは後述の様に製造過程で酸化皮
膜中や素地表層部に拡散浸透するが、チタン材表面の酸
化皮膜がＣの様な不純物を含まない完全なチタン酸化物
（ＴｉＯ2 ，Ｔｉ2 Ｏ3 ，ＴｉＯ等）からなる場合に
は、大気中のＳＯx やＮＯx 等および水分が付着して
も、酸化皮膜が障壁となってチタン材表面の極微量溶出
が抑制されることになる。これに対して、酸化皮膜中に
Ｃ等の混入がある場合には、酸化皮膜による障壁作用が
低下するので、チタンの溶出が起こり易くなる。また酸
化皮膜下の素地表層部に多量のＣが含まれている場合に
は、素地チタン材の耐食性が劣化するので、Ｃを含まな
い場合に比べてチタン表面の極微量溶出が生じ易くな
る。こうした不都合が生じない限界のＣ量は、酸化皮膜
中および素地表層部のいずれにおいても３０原子％であ
り、これらのＣ量を３０原子％以下にすることによって
変色が生じにくくなる。尚このＣ量は、２５原子％以下
であることが好ましく、より好ましくは２０原子％以下
とするのが良い。
が耐変色性に悪影響を及ぼす理由については、次の様に
考えることができる。Ｃは後述の様に製造過程で酸化皮
膜中や素地表層部に拡散浸透するが、チタン材表面の酸
化皮膜がＣの様な不純物を含まない完全なチタン酸化物
（ＴｉＯ2 ，Ｔｉ2 Ｏ3 ，ＴｉＯ等）からなる場合に
は、大気中のＳＯx やＮＯx 等および水分が付着して
も、酸化皮膜が障壁となってチタン材表面の極微量溶出
が抑制されることになる。これに対して、酸化皮膜中に
Ｃ等の混入がある場合には、酸化皮膜による障壁作用が
低下するので、チタンの溶出が起こり易くなる。また酸
化皮膜下の素地表層部に多量のＣが含まれている場合に
は、素地チタン材の耐食性が劣化するので、Ｃを含まな
い場合に比べてチタン表面の極微量溶出が生じ易くな
る。こうした不都合が生じない限界のＣ量は、酸化皮膜
中および素地表層部のいずれにおいても３０原子％であ
り、これらのＣ量を３０原子％以下にすることによって
変色が生じにくくなる。尚このＣ量は、２５原子％以下
であることが好ましく、より好ましくは２０原子％以下
とするのが良い。
【００１４】以上のことから、本発明のチタン材（また
はチタン合金材）では、厚さ１００Å以下の酸化皮膜が
素地表面に存在すると共に、該表面酸化皮膜中のＣ量が
３０原子％以下であり、且つ前記酸化皮膜下の素地表層
部におけるＣ量が２５原子％以下であるとの要件を満足
する必要がある。
はチタン合金材）では、厚さ１００Å以下の酸化皮膜が
素地表面に存在すると共に、該表面酸化皮膜中のＣ量が
３０原子％以下であり、且つ前記酸化皮膜下の素地表層
部におけるＣ量が２５原子％以下であるとの要件を満足
する必要がある。
【００１５】ところで酸化皮膜中および素地表層部のＣ
は、製造過程で混入するのであるが、この混入状況につ
いて製造過程に沿って説明する。一般に、建築外装用の
チタン材は、大別して真空焼鈍仕上げと酸洗仕上げがあ
ることは前述した通りであるが、実際には下記（ａ）〜
（ｃ）の３通りの方法が行なわれている。 （ａ）真空焼鈍仕上げ 冷延→脱脂→真空焼鈍→軽圧下（スキンパス圧延） （ｂ）酸洗仕上げ 冷延→脱脂→大気焼鈍→ソルト浸漬→酸洗 （ｃ）真空焼鈍→酸洗仕上げ 冷延→脱脂→真空焼鈍→軽圧下（スキンパス圧延）→酸
洗
は、製造過程で混入するのであるが、この混入状況につ
いて製造過程に沿って説明する。一般に、建築外装用の
チタン材は、大別して真空焼鈍仕上げと酸洗仕上げがあ
ることは前述した通りであるが、実際には下記（ａ）〜
（ｃ）の３通りの方法が行なわれている。 （ａ）真空焼鈍仕上げ 冷延→脱脂→真空焼鈍→軽圧下（スキンパス圧延） （ｂ）酸洗仕上げ 冷延→脱脂→大気焼鈍→ソルト浸漬→酸洗 （ｃ）真空焼鈍→酸洗仕上げ 冷延→脱脂→真空焼鈍→軽圧下（スキンパス圧延）→酸
洗
【００１６】上記（ａ）の方法は、真空焼鈍を行なうも
のであるが、真空といえども完全な真空を達成すること
は困難であるので、焼鈍過程で厚さ１００Å程度または
それ以上の酸化皮膜が生成する。このとき圧延油の除去
が不十分であれば、Ｃの酸化皮膜中への混入、更には素
地表層部への拡散侵透が生じことになる。また真空焼鈍
後には、巻き癖を取る為に軽圧下が行なわれるが、この
ときにも酸化皮膜や素地表層部へＣが混入する可能性が
ある。本発明者らは、この方法で製造したチタン材の酸
化皮膜および素地表層部におけるＣ量について、後述す
るＡＥＳ法（オージェ電子分光法）で実際に測定したと
ころでは、いずれも３０原子％を超える値を示してい
た。
のであるが、真空といえども完全な真空を達成すること
は困難であるので、焼鈍過程で厚さ１００Å程度または
それ以上の酸化皮膜が生成する。このとき圧延油の除去
が不十分であれば、Ｃの酸化皮膜中への混入、更には素
地表層部への拡散侵透が生じことになる。また真空焼鈍
後には、巻き癖を取る為に軽圧下が行なわれるが、この
ときにも酸化皮膜や素地表層部へＣが混入する可能性が
ある。本発明者らは、この方法で製造したチタン材の酸
化皮膜および素地表層部におけるＣ量について、後述す
るＡＥＳ法（オージェ電子分光法）で実際に測定したと
ころでは、いずれも３０原子％を超える値を示してい
た。
【００１７】従って、上記（ａ）の方法による真空焼鈍
仕上げ材では、表面酸化皮膜の厚さが１００Å以下で、
酸化皮膜およびその直下の素地表層部中のＣ量が３０原
子％以下である様なチタン材（またはチタン合金材）は
製造できない。
仕上げ材では、表面酸化皮膜の厚さが１００Å以下で、
酸化皮膜およびその直下の素地表層部中のＣ量が３０原
子％以下である様なチタン材（またはチタン合金材）は
製造できない。
【００１８】一方、上記（ｂ）および（ｃ）の方法で
は、最終工程で酸洗を行なうので、酸洗直後のチタン材
表面に酸化皮膜は存在しないが、酸洗後にごく短時間で
大気中の酸素と反応して１０〜５０Å程度の薄い酸化皮
膜が生成される。そしてこの酸化皮膜は、酸洗後の清浄
な表面が酸素と反応してできたものであるので、この酸
化皮膜中へのＣの混入は非常に少ないものとなる。また
素地表層部へのＣの侵入については、上記（ｂ）の方法
における大気焼鈍→酸洗の場合、および上記（ｃ）の方
法における真空焼鈍→酸洗の場合のいずれにおいても、
焼鈍時におけるＣの拡散侵入が考えられる。尚このとき
のＣは圧延油や雰囲気に由来するものである。Ｃの拡散
侵入によって生じる層（拡散侵入層）は、酸洗で十分に
溶削することによって除去できるが、過大な溶削量は歩
留の大幅な低下につながるので避けるべきである。
は、最終工程で酸洗を行なうので、酸洗直後のチタン材
表面に酸化皮膜は存在しないが、酸洗後にごく短時間で
大気中の酸素と反応して１０〜５０Å程度の薄い酸化皮
膜が生成される。そしてこの酸化皮膜は、酸洗後の清浄
な表面が酸素と反応してできたものであるので、この酸
化皮膜中へのＣの混入は非常に少ないものとなる。また
素地表層部へのＣの侵入については、上記（ｂ）の方法
における大気焼鈍→酸洗の場合、および上記（ｃ）の方
法における真空焼鈍→酸洗の場合のいずれにおいても、
焼鈍時におけるＣの拡散侵入が考えられる。尚このとき
のＣは圧延油や雰囲気に由来するものである。Ｃの拡散
侵入によって生じる層（拡散侵入層）は、酸洗で十分に
溶削することによって除去できるが、過大な溶削量は歩
留の大幅な低下につながるので避けるべきである。
【００１９】上記（ｂ）の方法における大気焼鈍法の場
合には、真空焼鈍の様なバッチ焼鈍ではなく、連続焼鈍
が適用でき、焼鈍時間を短時間にできることから、焼鈍
温度低めにおよび焼鈍時間を短めに最適化することによ
って、Ｃの拡散侵入を最低限に抑制できる。そしてその
結果として、溶削量を最低限に抑えることができる。こ
の点に関して真空焼鈍の場合には、真空雰囲気で焼鈍す
るものであるので、基本的に加熱や冷却に要する時間が
多くなると共に、コイル状のままで焼鈍するので、コイ
ル外部と中心部の均熱化を図る為に、焼鈍時間が数時間
から十数時間に及ぶことになる。
合には、真空焼鈍の様なバッチ焼鈍ではなく、連続焼鈍
が適用でき、焼鈍時間を短時間にできることから、焼鈍
温度低めにおよび焼鈍時間を短めに最適化することによ
って、Ｃの拡散侵入を最低限に抑制できる。そしてその
結果として、溶削量を最低限に抑えることができる。こ
の点に関して真空焼鈍の場合には、真空雰囲気で焼鈍す
るものであるので、基本的に加熱や冷却に要する時間が
多くなると共に、コイル状のままで焼鈍するので、コイ
ル外部と中心部の均熱化を図る為に、焼鈍時間が数時間
から十数時間に及ぶことになる。
【００２０】上記（ｂ）の方法において、６００〜８５
０℃で０．５〜３分の短時間焼鈍を行なった場合には、
その後酸洗による板厚減量が僅か０．１μｍ程度になる
様な酸洗を行なうだけで、Ｃの拡散侵入層が除去できる
ことが判明した。こうしたことから、上記（ｂ）の方法
で本発明のチタン材を製造するときの酸洗量を０．１μ
ｍ以上と規定した。
０℃で０．５〜３分の短時間焼鈍を行なった場合には、
その後酸洗による板厚減量が僅か０．１μｍ程度になる
様な酸洗を行なうだけで、Ｃの拡散侵入層が除去できる
ことが判明した。こうしたことから、上記（ｂ）の方法
で本発明のチタン材を製造するときの酸洗量を０．１μ
ｍ以上と規定した。
【００２１】一方、上記（ｃ）の方法における真空焼鈍
を行なった場合には、上述の如く焼鈍時間が長くなり、
またこの焼鈍後に軽圧下（スキンパス圧延）を行なう為
に、Ｃが更に侵入する可能性があり、大気焼鈍の場合に
比べて多めの酸洗量とする必要がある。しかしながら、
希望する耐変色性を発揮させるという観点からして、こ
うした方法を採用することも有効である。但し、こうし
た方法によって本発明のチタン材を得るには、酸洗量を
多めにするという観点から、酸洗による板厚減量が１０
μｍ以上となる様な酸洗を行なう必要がある。
を行なった場合には、上述の如く焼鈍時間が長くなり、
またこの焼鈍後に軽圧下（スキンパス圧延）を行なう為
に、Ｃが更に侵入する可能性があり、大気焼鈍の場合に
比べて多めの酸洗量とする必要がある。しかしながら、
希望する耐変色性を発揮させるという観点からして、こ
うした方法を採用することも有効である。但し、こうし
た方法によって本発明のチタン材を得るには、酸洗量を
多めにするという観点から、酸洗による板厚減量が１０
μｍ以上となる様な酸洗を行なう必要がある。
【００２２】本発明では前述の如く、酸化皮膜の厚さや
酸化皮膜中のＣ量を規定しているが、これらの値はＡＥ
Ｓ法（オージェ電子分光法）によるチタン酸化物皮膜の
深さ方向組成分析によって求めことができる。即ち、酸
化皮膜の厚さは図２（酸素の深さ方向濃度のプロファイ
ル）に示した様に、酸素濃度が最高濃度とベース濃度の
中間濃度に減少するまでに要したスパッタ時間ｔに、ス
パッタ速度を乗じて求めることができる（酸化皮膜の厚
さ＝スパッタ時間ｔ×スパッタ速度）。またこのときの
スパッタ速度は、測定時のスパッタ条件でＳｉＯ2 をス
パッタしたときの速度（換算値）を用いる。
酸化皮膜中のＣ量を規定しているが、これらの値はＡＥ
Ｓ法（オージェ電子分光法）によるチタン酸化物皮膜の
深さ方向組成分析によって求めことができる。即ち、酸
化皮膜の厚さは図２（酸素の深さ方向濃度のプロファイ
ル）に示した様に、酸素濃度が最高濃度とベース濃度の
中間濃度に減少するまでに要したスパッタ時間ｔに、ス
パッタ速度を乗じて求めることができる（酸化皮膜の厚
さ＝スパッタ時間ｔ×スパッタ速度）。またこのときの
スパッタ速度は、測定時のスパッタ条件でＳｉＯ2 をス
パッタしたときの速度（換算値）を用いる。
【００２３】図３は、本発明のチタン材のＡＥＳ法によ
るチタン酸化物皮膜の深さ方向組成分析結果の一例を示
したグラフであるが、この図から対象とするチタン材に
おける酸化皮膜の厚さは５５Å程度であると読み取るこ
とができる。またＣ量については、最表面のＣ量では表
面の汚染（大気中のＣＯ2 の吸着や油分等の付着による
汚染）の影響が懸念されるので、本発明では最表面以外
の分析値の最高値を酸化皮膜中のＣ量と定義した。即
ち、前記図３における酸化皮膜中のＣ量は、約１４原子
％である。尚図３から明らかな様に、酸化皮膜中にはＮ
ａやＦの存在も認められる。また上記分析は、下記の条
件および方法で行なったものである。
るチタン酸化物皮膜の深さ方向組成分析結果の一例を示
したグラフであるが、この図から対象とするチタン材に
おける酸化皮膜の厚さは５５Å程度であると読み取るこ
とができる。またＣ量については、最表面のＣ量では表
面の汚染（大気中のＣＯ2 の吸着や油分等の付着による
汚染）の影響が懸念されるので、本発明では最表面以外
の分析値の最高値を酸化皮膜中のＣ量と定義した。即
ち、前記図３における酸化皮膜中のＣ量は、約１４原子
％である。尚図３から明らかな様に、酸化皮膜中にはＮ
ａやＦの存在も認められる。また上記分析は、下記の条
件および方法で行なったものである。
【００２４】［分析条件］ 分析装置 ：ＰＨＩ４３００走査型オージェ電子分光装
置（パーキンエルマー社製） 一次電子 ：５ｋＶ−２８０ｎＡ ビーム径 ：＜３μｍφ 分析領域 ：約４５μｍ×６０μｍ スパッタリング ：Ａｒ+ ３ｋＶ−２５ｍＡ スパッタリング速度：約１３Å／分（ＳｉＯ2 換算）
置（パーキンエルマー社製） 一次電子 ：５ｋＶ−２８０ｎＡ ビーム径 ：＜３μｍφ 分析領域 ：約４５μｍ×６０μｍ スパッタリング ：Ａｒ+ ３ｋＶ−２５ｍＡ スパッタリング速度：約１３Å／分（ＳｉＯ2 換算）
【００２５】［分析方法］試料をアセトン中で超音波洗
浄後、自然乾燥させたものを分析した。まず最表面で広
域オージェスペクトルによる定性分析を行なった後、定
性分析で検出された元素について深さ方向組成分析を行
なった。また存在元素確認の為に深さ方向分析後も広域
スペクトルの分析を行なった。
浄後、自然乾燥させたものを分析した。まず最表面で広
域オージェスペクトルによる定性分析を行なった後、定
性分析で検出された元素について深さ方向組成分析を行
なった。また存在元素確認の為に深さ方向分析後も広域
スペクトルの分析を行なった。
【００２６】以下本発明を実施例によって更に詳細に説
明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のもので
はなく、前・後記の趣旨に徴して設計変更することは、
いずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。例
えば、下記実施例では純チタン材のみを使用したが、本
発明は純チタンのみに適用できるものではなく、チタン
合金材についても適用できるものである。
明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のもので
はなく、前・後記の趣旨に徴して設計変更することは、
いずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。例
えば、下記実施例では純チタン材のみを使用したが、本
発明は純チタンのみに適用できるものではなく、チタン
合金材についても適用できるものである。
【００２７】
【実施例】前記（ａ）〜（ｃ）の方法において、その製
造条件を変えて各種の建築用純チタン板を作製した。得
られた各純チタン板を、変色が生じ易いとされている海
岸沿いの工業地帯に３年間大気暴露し、変色度合につい
て調査した。このとき変色度合いは、目視によって○、
△、×の３段階で評価した。評価基準は下記の通りであ
る。 ［変色度合の評価基準］ ○：試験前の試料を比較して極僅かしか変色が生じてい
ない。 △：試験前の試料を比較して若干変色しているがその度
合いはまだ小さい。 ×：変色が著しく、人によっては美観を損ねると感じる
場合がある。
造条件を変えて各種の建築用純チタン板を作製した。得
られた各純チタン板を、変色が生じ易いとされている海
岸沿いの工業地帯に３年間大気暴露し、変色度合につい
て調査した。このとき変色度合いは、目視によって○、
△、×の３段階で評価した。評価基準は下記の通りであ
る。 ［変色度合の評価基準］ ○：試験前の試料を比較して極僅かしか変色が生じてい
ない。 △：試験前の試料を比較して若干変色しているがその度
合いはまだ小さい。 ×：変色が著しく、人によっては美観を損ねると感じる
場合がある。
【００２８】各試料の変色試験結果を、製造条件、酸化
皮膜厚さ、酸化皮膜中のＣ量、酸化皮膜直下のＣ量と共
に、下記表１に示す。このとき酸化皮膜厚さ、酸化皮膜
中のＣ量および酸化皮膜直下のＣ量については、前述し
た方法で測定した。
皮膜厚さ、酸化皮膜中のＣ量、酸化皮膜直下のＣ量と共
に、下記表１に示す。このとき酸化皮膜厚さ、酸化皮膜
中のＣ量および酸化皮膜直下のＣ量については、前述し
た方法で測定した。
【００２９】
【表１】
【００３０】表１から次の様に考察できる。まずＮｏ．
２，３，５および７のものは、本発明で規定する要件を
満足する実施例であり、極僅かの変色しか認められなか
った。これに対して、Ｎｏ．１，４および６のものは、
若干の変色が生じる結果となった。またＮｏ．８，９の
ものは、真空焼鈍仕上げであるため、酸化皮膜の厚さが
１００μｍ超であり、また酸化皮膜中のおよび素地表面
層のＣ量も３０原子％よりも多くなっており、変色が著
しかった。Ｎｏ．１０のものは、酸洗仕上げのものであ
るが、酸洗量（酸洗減量）０．０５μｍと少ないので、
素地部のＣ富化部（Ｃｒｉｃｈ部）まで除去することが
できず、その結果として変色が著しかった。Ｎｏ．１１
のものは、焼鈍温度が９００℃と高いので、酸洗量が２
０μｍにも拘らず、素地のＣ富化部（Ｃｒｉｃｈ部）が
残存し、変色が著しかった。Ｎｏ．１２のものは、焼鈍
温度が７００℃と適正な範囲内にあるが、焼鈍時間が３
０分と長いので、Ｎｏ．１１のものと同じ理由で変色が
著しかった。Ｎｏ．１３のものは、真空焼鈍→酸洗仕上
げであり、酸洗量が５μｍと少ないので、素地のＣ富化
部が残存し、変色が著しかった。
２，３，５および７のものは、本発明で規定する要件を
満足する実施例であり、極僅かの変色しか認められなか
った。これに対して、Ｎｏ．１，４および６のものは、
若干の変色が生じる結果となった。またＮｏ．８，９の
ものは、真空焼鈍仕上げであるため、酸化皮膜の厚さが
１００μｍ超であり、また酸化皮膜中のおよび素地表面
層のＣ量も３０原子％よりも多くなっており、変色が著
しかった。Ｎｏ．１０のものは、酸洗仕上げのものであ
るが、酸洗量（酸洗減量）０．０５μｍと少ないので、
素地部のＣ富化部（Ｃｒｉｃｈ部）まで除去することが
できず、その結果として変色が著しかった。Ｎｏ．１１
のものは、焼鈍温度が９００℃と高いので、酸洗量が２
０μｍにも拘らず、素地のＣ富化部（Ｃｒｉｃｈ部）が
残存し、変色が著しかった。Ｎｏ．１２のものは、焼鈍
温度が７００℃と適正な範囲内にあるが、焼鈍時間が３
０分と長いので、Ｎｏ．１１のものと同じ理由で変色が
著しかった。Ｎｏ．１３のものは、真空焼鈍→酸洗仕上
げであり、酸洗量が５μｍと少ないので、素地のＣ富化
部が残存し、変色が著しかった。
【００３１】
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、屋
外使用等による経年変色を防止または軽減できるチタン
材やチタン合金材が実現できた。こうしたチタン材やチ
タン合金材は、屋根材や壁材、更にはモニュメント材等
として有用である。
外使用等による経年変色を防止または軽減できるチタン
材やチタン合金材が実現できた。こうしたチタン材やチ
タン合金材は、屋根材や壁材、更にはモニュメント材等
として有用である。
【図１】連続焼鈍酸洗ラインの構成を示す概略説明図で
ある。
ある。
【図２】酸化皮膜の厚さや酸化皮膜中のＣ量をＡＥＳ法
によって測定する方法を説明する為の図である。
によって測定する方法を説明する為の図である。
【図３】本発明のチタン材のＡＥＳ法によるチタン酸化
物皮膜の深さ方向組成分析結果の一例を示したグラフで
ある。
物皮膜の深さ方向組成分析結果の一例を示したグラフで
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｃ２２Ｆ 1/00 ６８６ Ｃ２２Ｆ 1/00 ６８６Ａ ６９１ ６９１Ｂ ６９１Ｃ (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C22C 14/00 C22F 1/18 C23G 1/10 C22F 1/00 671 C22F 1/00 680 C22F 1/00 686 C22F 1/00 691
Claims (4)
- 【請求項１】 厚さ１００Å以下の酸化皮膜が素地表面
に存在すると共に、該表面酸化皮膜中のＣ量が３０原子
％以下であり、且つ前記酸化皮膜下の素地表層部におけ
るＣ量が２５原子％以下であることを特徴とする耐変色
性に優れたチタン材またはチタン合金材。 - 【請求項２】 請求項１に記載のチタン材またはチタン
合金材を製造するに当たり、冷延材を大気雰囲気中、６
００〜８５０℃の温度で０．５〜３分焼鈍を行なった
後、ソルト浸漬を行ない、更に酸洗による板厚減量が
０．１μｍ以上となる様な酸洗を行なうことを特徴とす
る耐変色性に優れたチタン材またはチタン合金材の製造
方法。 - 【請求項３】 請求項１に記載のチタン材またはチタン
合金材を製造するに当たり、冷延材に対して真空焼鈍を
行なった後、スキンパス圧延を行ない、更に酸洗による
板厚減量が１０μｍ以上となる様な酸洗を行なうことを
特徴とする耐変色性に優れたチタン材またはチタン合金
材の製造方法。 - 【請求項４】 請求項１に記載のチタン材またはチタン
合金材からなるものである耐変色性に優れた建築用外装
材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17172598A JP3255610B2 (ja) | 1998-06-18 | 1998-06-18 | 耐変色性に優れたチタン材またはチタン合金材およびその製造方法並びに建築用外装材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17172598A JP3255610B2 (ja) | 1998-06-18 | 1998-06-18 | 耐変色性に優れたチタン材またはチタン合金材およびその製造方法並びに建築用外装材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000001729A JP2000001729A (ja) | 2000-01-07 |
| JP3255610B2 true JP3255610B2 (ja) | 2002-02-12 |
Family
ID=15928527
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17172598A Expired - Lifetime JP3255610B2 (ja) | 1998-06-18 | 1998-06-18 | 耐変色性に優れたチタン材またはチタン合金材およびその製造方法並びに建築用外装材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3255610B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3566930B2 (ja) | 2000-02-23 | 2004-09-15 | 新日本製鐵株式会社 | 大気環境中において変色を生じにくいチタンおよびその製造方法 |
| JP3406898B2 (ja) * | 2000-07-28 | 2003-05-19 | 新日本製鐵株式会社 | 変色を生じにくいチタン材とその製造方法 |
| JP4543519B2 (ja) * | 2000-08-18 | 2010-09-15 | 住友金属工業株式会社 | チタン冷延板の製造方法 |
| US20040187983A1 (en) * | 2003-03-20 | 2004-09-30 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) | Pure titanium building material and method of manufacturing the same |
| JP4603934B2 (ja) | 2005-05-31 | 2010-12-22 | 新日本製鐵株式会社 | 大気環境中において変色を生じにくい発色の純チタン |
| JP5443285B2 (ja) * | 2010-06-29 | 2014-03-19 | 新日鐵住金株式会社 | 大気環境中において変色を生じにくい発色の純チタン |
-
1998
- 1998-06-18 JP JP17172598A patent/JP3255610B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000001729A (ja) | 2000-01-07 |
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