JP4763316B2 - Equipment - Google Patents

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Description

本発明は、酸化チタン又はチタン合金酸化物を含み、可視光応答型光触媒として機能する機能性材料の応用に関する。特に、本発明は、そのような機能性材料が適用される園芸又は農業用資器材、漁業用資器材、浚渫用資器材、舗装用資器材、建築工事用資器材、建設工事用資器材、塗装用資器材、施設用備品、及び、電設資材を含む資器材に関する。   The present invention relates to an application of a functional material containing titanium oxide or a titanium alloy oxide and functioning as a visible light responsive photocatalyst. In particular, the present invention relates to horticultural or agricultural equipment to which such functional materials are applied, equipment for fishing, equipment for dredging, equipment for paving, equipment for construction work, equipment for construction work, The present invention relates to equipment including painting equipment, facility equipment, and electrical equipment.

従来より、光触媒機能を呈する物質として二酸化チタンTiO(本明細書、請求の範囲においては、単に、酸化チタンという)が知られている。チタン金属上に酸化チタン膜を形成する方法として、1970年代より、チタン金属上に陽極酸化によって酸化チタン膜を形成する方法、酸素を供給した電気炉中でチタン金属板上に熱的に酸化チタン膜を形成する方法、チタン板を都市ガスの1100℃〜1400℃の火炎中で加熱してチタン金属上に酸化チタン膜を形成する方法等が知られている(非特許文献1参照)。また、光触媒の実用化を図るための研究が多くの技術分野で数多く実施されている。 Conventionally, titanium dioxide TiO 2 (simply referred to as titanium oxide in the present specification and claims) is known as a substance exhibiting a photocatalytic function. As a method of forming a titanium oxide film on titanium metal, since the 1970s, a method of forming a titanium oxide film on titanium metal by anodic oxidation, thermal titanium oxide on a titanium metal plate in an electric furnace supplied with oxygen A method of forming a film, a method of heating a titanium plate in a flame of city gas at 1100 ° C. to 1400 ° C. to form a titanium oxide film on titanium metal, and the like are known (see Non-Patent Document 1). In addition, many studies for practical application of photocatalysts have been carried out in many technical fields.

このような光触媒機能により消臭、抗菌、防曇や防汚の効果が得られる光触媒製品を製造する場合、一般的には、酸化チタンゾルをスプレーコーティング、スピンコーティング、ディッピング等により基体上に付与して成膜している(例えば、特許文献1〜3参照)が、そのように成膜された被膜は剥離や摩耗が生じやすいので、長期に亘っての使用が困難であった。また、スパッタリング法によって光触媒被膜を成膜する方法も知られている(例えば、特許文献4〜5参照)。   When producing photocatalyst products that can provide deodorant, antibacterial, anti-fogging and antifouling effects by such photocatalytic function, titanium oxide sol is generally applied to the substrate by spray coating, spin coating, dipping, etc. (For example, refer to Patent Documents 1 to 3). However, since the film formed as such is easily peeled off or worn, it has been difficult to use for a long time. Moreover, the method of forming a photocatalyst film by sputtering method is also known (for example, refer patent documents 4-5).

また、酸化チタンを光触媒として機能させるためには波長が400nm以下の紫外線が必要であるが、種々の元素をドープして可視光により機能する酸化チタン光触媒の研究が数多く実施されている。例えば、F、N、C、S、P、Ni等をそれぞれドープした酸化チタンを比較して、窒素ドープ酸化チタンが可視光応答型光触媒として優れているという報告がある(非特許文献2参照)。   Further, in order to make titanium oxide function as a photocatalyst, ultraviolet rays having a wavelength of 400 nm or less are necessary. However, many studies of titanium oxide photocatalysts that function by visible light by doping various elements have been conducted. For example, comparing titanium oxides doped with F, N, C, S, P, Ni, etc., there is a report that nitrogen-doped titanium oxide is superior as a visible light responsive photocatalyst (see Non-Patent Document 2). .

また、このように他元素をドープした酸化チタン光触媒としては、酸化チタンの酸素サイトを窒素等の原子で置換してなるチタン化合物、酸化チタンの結晶の格子間に窒素等の原子をドーピングしてなるチタン化合物、或いは酸化チタン結晶の多結晶集合体の粒界に窒素等の原子を配してなるチタン化合物からなる光触媒が提案されている(例えば、特許文献6〜9等参照)。しかしながら、そのような光触媒は耐摩耗性等の耐久性の点については必ずしも満足できるものではない。更に、例えば、天然ガス及び酸素の流量を調整することによって燃焼炎の温度が850℃付近に維持された天然ガス燃焼炎をチタン金属に当てることにより化学修飾酸化チタンであるn−TiO-xCxが得られ、これが535nm以下の光を吸収する旨の報告がある(非特許文献3参照)。 In addition, titanium oxide photocatalysts doped with other elements in this way include titanium compounds in which the oxygen sites of titanium oxide are replaced with atoms such as nitrogen, and atoms such as nitrogen are doped between the lattices of titanium oxide crystals. There has been proposed a photocatalyst comprising a titanium compound or a titanium compound in which atoms such as nitrogen are arranged at grain boundaries of a polycrystalline aggregate of titanium oxide crystals (see, for example, Patent Documents 6 to 9). However, such a photocatalyst is not always satisfactory in terms of durability such as wear resistance. Further, for example, n-TiO 2 -xCx, which is a chemically modified titanium oxide, is obtained by applying a natural gas combustion flame in which the temperature of the combustion flame is maintained at around 850 ° C. by adjusting the flow rates of natural gas and oxygen to titanium metal. There is a report that this absorbs light of 535 nm or less (see Non-Patent Document 3).

更に、CVD法又はPVD法などの各種製法により作製した結晶核を無機金属化合物又は有機金属化合物から成るゾル溶液中に入れるか、又は該結晶核にゾル溶液を塗布し、固化させ、熱処理して酸化チタン結晶を該結晶核より成長させることにより、その結晶核より成長させた酸化チタン結晶の結晶形状が柱状結晶を成すことで高活性な光触媒機能が得られることが特許出願されている(例えば、特許文献10〜12参照)。しかしながら、その場合には単に基体上に置かれた種結晶から柱状結晶が成長するだけであるので、形成された柱状結晶は基体への付着強度が充分ではなく、それでそのようにして作製された光触媒は耐摩耗性等の耐久性の点については必ずしも満足できるものではない。
特開平09−241038号公報 特開平09−262481号公報 特開平10−053437号公報 特開平11−012720号公報 特開2001−205105号公報 特開2001−205103号公報(特許請求の範囲) 特開2001−205094号公報(特許請求の範囲) 特開2002−95976号公報(特許請求の範囲) 国際公開第01/10553号パンフレット(請求の範囲) 特開2002−253975号公報 特開2002−370027号公報 特開2002−370034号公報 フジシマ(A. Fujishima)、他、ジャーナル・オブ・ジ・エレクトロ・ケミカル・ソサエティ(Journal of The Electrochemical Society)、1975年11月、第122巻、第11号、p.1487−1489 アサヒ(R. Asahi)、他、「ニトロゲン・ドープ酸化チタンにおける可視光域光触媒反応(Visible-Light Photocatalysis in Nitrogen-Doped Titanium Oxides)」、サイエンス(SCIENCE)、AAAS、2001年7月13日、第293巻、p.269−271 シャヘッド、カーン、他、「化学的に改質されたn−TiO2による効率的な光化学水層間剥離(Efficient Photochemical Water Splitting by a Chemically Modified n-TiO2)」、サイエンス(SCIENCE)、2002年9月27日、第297巻、p.2243−2245
Furthermore, crystal nuclei prepared by various production methods such as CVD or PVD are put into a sol solution composed of an inorganic metal compound or an organometallic compound, or a sol solution is applied to the crystal nuclei, solidified, and heat-treated. A patent application has been filed that a highly active photocatalytic function can be obtained by growing a titanium oxide crystal from the crystal nucleus and forming a columnar crystal from the crystal shape of the titanium oxide crystal grown from the crystal nucleus (for example, And Patent Documents 10 to 12). However, in that case, since the columnar crystal is merely grown from the seed crystal placed on the substrate, the formed columnar crystal has insufficient adhesion strength to the substrate, and thus was produced as such. The photocatalyst is not always satisfactory in terms of durability such as wear resistance.
JP 09-2441038 A Japanese Patent Application Laid-Open No. 09-262481 Japanese Patent Laid-Open No. 10-053437 JP-A-11-012720 JP 2001-205105 A JP 2001-205103 A (Claims) JP 2001-205094 A (Claims) JP 2002-95976 A (Claims) WO 01/10553 pamphlet (claims) JP 2002-253975 A JP 2002-370027 A JP 2002-370034 A A. Fujishima, et al., Journal of The Electrochemical Society, November 1975, Vol. 122, No. 11, p. 1487-1489 R. Asahi, et al., "Visible-Light Photocatalysis in Nitrogen-Doped Titanium Oxides", Science, AAAS, July 13, 2001, No. 293, p. 269-271 Shahhead, Khan, et al., “Efficient Photochemical Water Splitting by Chemically Modified n-TiO2”, SCIENCE, September 27, 2002 Day, 297, p. 2243-2245

ところで、園芸又は農業、漁業、浚渫業、舗装業、建築業、建設業、塗装業、電設業等の分野においては、作業に用いられる機械、器具、部材等に汚れが付着しやすいために、作業効率が低下したり、機械や器具の耐用年数が短くなってしまうことが問題となっている。屋外に設置される部材に汚れが付着すると、見栄えが悪くるだけでなく、機能も低下してしまう。さらに、公共施設や介護施設等に使用されるトイレ等の水回りについては、不衛生になり易いことが問題となっている。 By the way, in fields such as horticulture or agriculture, fishing, dredging, pavement, construction, construction, painting, electrical construction, etc., because dirt easily adheres to machines, instruments, members, etc. used for work, There are problems that work efficiency is lowered and that the service life of machines and instruments is shortened. When dirt adheres to members installed outdoors, it looks not only that a poor function decreases. Furthermore, there is a problem that water around toilets and the like used in public facilities and nursing care facilities tends to be unsanitary.

このような分野に酸化チタン系光触媒を適用することにより、上記の問題を改善できる可能性はある。しかしながら、従来の酸化チタン系光触媒は、紫外線応答型のもの及び可視光応答型のものの何れも耐久性(高硬度、耐スクラッチ性、耐磨耗性、耐薬品性、耐熱性)に問題があり、実用化の面でのネックとなっていた。   There is a possibility that the above problem can be improved by applying the titanium oxide photocatalyst to such a field. However, conventional titanium oxide-based photocatalysts have problems in durability (high hardness, scratch resistance, abrasion resistance, chemical resistance, heat resistance), both of which are UV responsive and visible light responsive. It became a bottleneck in terms of practical use.

上記の点に鑑み、本発明は、高硬度、耐スクラッチ性、耐磨耗性、耐薬品性、耐熱性等を含む耐久性に優れ、可視光応答型光触媒として機能する多機能材が適用された資器材を提供することを目的とする。   In view of the above points, the present invention is applied to a multifunctional material that is excellent in durability including high hardness, scratch resistance, abrasion resistance, chemical resistance, heat resistance, etc., and functions as a visible light responsive photocatalyst. The purpose is to provide equipment.

上記課題を解決するため、本発明の1つの観点に係る資器材は、チタン又はチタン合金によって形成されている心材と、前記心材の表面に形成されている表面層であって、前記心材の表面を、炭化水素を主成分とするガスの燃焼炎を用いて前記心材の表面温度が900℃〜1500℃となる条件で400秒以下の加熱時間だけ加熱処理するか、又は、炭化水素を主成分とするガスの燃焼ガス雰囲気中で前記心材の表面温度が900℃〜1500℃となる条件で400秒以下の加熱時間だけ加熱処理することにより、Ti−C結合の状態で炭素がドープされている酸化チタン又はチタン合金酸化物とした前記表面層とを具備する。
To solve the above problems, materials and equipment according to one aspect of the present invention is a surface layer formed with the core material being formed by a titanium or titanium alloy, the surface of the core, the surface of the core Is heated for a heating time of 400 seconds or less under the condition that the surface temperature of the core material is 900 ° C. to 1500 ° C. using a gas combustion flame containing hydrocarbon as a main component, or a hydrocarbon as a main component In the combustion gas atmosphere of the gas, the carbon is doped in a Ti-C bond state by performing a heat treatment for 400 seconds or less under the condition that the surface temperature of the core material is 900 ° C. to 1500 ° C. comprising a surface layer which is a titanium oxide or titanium alloy oxide.

本願において、資器材とは、資材及び器材を含み、器材とは、器具及びその材料を含むものとする。具体的には、本願における資器材は、園芸又は農業用資器材、漁業用資器材、浚渫用資器材、舗装用資器材、建築工事用資器材、建設工事用資器材、塗装用資器材、施設用備品、又は、電設資材を含む。   In the present application, the equipment includes materials and equipment, and the equipment includes instruments and materials thereof. Specifically, the equipment in this application includes horticultural or agricultural equipment, fishing equipment, dredging equipment, paving equipment, construction equipment, construction equipment, painting equipment, Includes facility equipment or electrical equipment.

本発明の1つの観点によれば、資器材の表面に、Ti−C結合によって炭素がドープされた酸化チタン又はチタン合金酸化物を含む被膜を形成するので、そのような被膜が有する可視光応答型光触媒機能により、資器材において、防汚効果や消臭効果等を得ることができる。また、Ti−C結合によって炭素がドープされた酸化チタン又はチタン合金酸化物を含む被膜は、高硬度、耐スクラッチ性、耐磨耗性、耐薬品性、耐熱性等を含む耐久性に優れているので、耐久性が高く、且つ、防汚効果等が長期に渡って継続する資器材を得ることが可能となる。   According to one aspect of the present invention, a film containing titanium oxide or titanium alloy oxide doped with carbon by Ti—C bonds is formed on the surface of the equipment, so that the visible light response of such a film is provided. With the mold photocatalytic function, an antifouling effect, a deodorizing effect, etc. can be obtained in the equipment. In addition, the coating containing titanium oxide or titanium alloy oxide doped with carbon by Ti-C bond is excellent in durability including high hardness, scratch resistance, abrasion resistance, chemical resistance, heat resistance, etc. Therefore, it is possible to obtain a material having high durability and having an antifouling effect and the like continuing for a long time.

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。なお、同一の構成要素には同一の参照番号を付して、説明を省略する。
まず、本発明の第1〜第5の実施形態に係る資器材に適用される2種類の多機能材について説明する。
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The same constituent elements are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
First, two types of multifunctional materials applied to the equipment according to the first to fifth embodiments of the present invention will be described.

第1の多機能材は、少なくとも表面層が炭素ドープ酸化チタン層によって形成されており、該炭素がTi−C結合の状態でドープされている材料である。このような多機能材は、耐久性に優れ且つ可視光応答型光触媒として機能する。なお、以下において、炭素がTi−C結合の状態でドープされている炭素ドープ酸化チタン層のことを、「Ti−C結合を有する炭素ドープ酸化チタン層」ともいう。   The first multifunctional material is a material in which at least a surface layer is formed of a carbon-doped titanium oxide layer, and the carbon is doped in a Ti—C bond state. Such a multifunctional material is excellent in durability and functions as a visible light responsive photocatalyst. Hereinafter, a carbon-doped titanium oxide layer doped with carbon in a Ti—C bond state is also referred to as “a carbon-doped titanium oxide layer having a Ti—C bond”.

第1の多機能材は、少なくとも表面層がチタン、チタン合金、チタン合金酸化物又は酸化チタンからなる基体の表面を、例えば、炭化水素を主成分とするガスの燃焼炎を用いて高温で加熱処理することによって製造される。この少なくとも表面層がチタン、チタン合金、チタン合金酸化物又は酸化チタンからなる基体は、その基体の全体がチタン、チタン合金、チタン合金酸化物又は酸化チタンの何れかで構成されていてもよいし、心材と、該心材とは異なる材料によって形成されている表面部形成層とによって構成されていてもよい。また、その基体の形状については、高硬度、耐スクラッチ性、耐磨耗性、耐薬品性、耐熱性等の耐久性が望まれる最終商品形状(平板状や立体状)や、表面に可視光応答型光触媒機能を有することが望まれる最終商品形状であってもよいし、粉末状であってもよい。   The first multifunctional material heats at least the surface of a substrate whose surface layer is made of titanium, a titanium alloy, a titanium alloy oxide, or titanium oxide at a high temperature using, for example, a gas combustion flame mainly composed of hydrocarbons. Manufactured by processing. The substrate whose at least surface layer is made of titanium, titanium alloy, titanium alloy oxide or titanium oxide may be composed of titanium, titanium alloy, titanium alloy oxide or titanium oxide as a whole. The core material and a surface portion forming layer formed of a material different from the core material may be used. In addition, regarding the shape of the substrate, the final product shape (flat or three-dimensional) where durability such as high hardness, scratch resistance, abrasion resistance, chemical resistance, and heat resistance is desired, or visible light on the surface It may be a final product shape that is desired to have a responsive photocatalytic function, or may be a powder.

少なくとも表面層がチタン、チタン合金、チタン合金酸化物又は酸化チタンからなる基体が、心材と、該心材とは異なる材料の表面部形成層とによって構成されている場合に、表面部形成層の厚さは、形成される炭素ドープ酸化チタン層の厚さと同一であってもよいし(即ち、表面部形成層全体が炭素ドープ酸化チタン層となる)、炭素ドープ酸化チタン層より厚くてもよい(即ち、表面部形成層の厚さ方向の一部が炭素ドープ酸化チタン層となり、一部がそのまま残る)。また、その心材の材質は、多機能材の製造過程における加熱処理の際に燃焼したり、溶融したり、変形したりするものでなければ、特に制限されることはない。また、心材における表面部形成層以外の領域を冷却しながら加熱処理をしたり、加熱処理を表面部形成層のみに短時間行う等の工夫をすれば、後で説明する加熱処理温度よりも融点又はガラス転移点が低い物質を、心材として用いることも可能である。例えば、心材として鉄、鉄合金、非鉄合金、セラミックス、その他の陶磁器、高温耐熱性ガラス等を用いることができる。そのような心材の表面に、例えば、スパッタリング、蒸着、溶射等の方法を用いてチタン、チタン合金、チタン合金酸化物又は酸化チタンからなる被膜を形成したり、市販の酸化チタンゾルをスプレーコーティング、スピンコーティング、又は、ディッピングして被膜を形成することにより、基体を作製することができる。   The thickness of the surface portion forming layer when at least the substrate made of titanium, titanium alloy, titanium alloy oxide or titanium oxide is constituted by the core material and the surface portion forming layer of a material different from the core material. The thickness may be the same as the thickness of the carbon-doped titanium oxide layer to be formed (that is, the entire surface portion forming layer becomes a carbon-doped titanium oxide layer) or may be thicker than the carbon-doped titanium oxide layer ( That is, a part of the surface portion forming layer in the thickness direction becomes a carbon-doped titanium oxide layer, and a part remains as it is). The material of the core material is not particularly limited as long as it does not burn, melt, or deform during the heat treatment in the production process of the multifunctional material. In addition, if the heat treatment is performed while cooling the region other than the surface portion formation layer in the core material, or if the heat treatment is performed only on the surface portion formation layer for a short time, the melting point is higher than the heat treatment temperature described later. Alternatively, a material having a low glass transition point can be used as the core material. For example, iron, iron alloy, non-ferrous alloy, ceramics, other ceramics, high temperature heat resistant glass, etc. can be used as the core material. For example, a film made of titanium, titanium alloy, titanium alloy oxide, or titanium oxide is formed on the surface of such a core material using a method such as sputtering, vapor deposition, or thermal spraying, or a commercially available titanium oxide sol is spray-coated, spin A substrate can be produced by coating or dipping to form a film.

また、第1の多機能材は、炭素ドープされた酸化チタン又はチタン合金酸化物からなる層と中間層と心材とで構成されており、該中間層がチタン、チタン合金、チタン合金酸化物又は酸化チタンであり、該心材がチタン、チタン合金及び酸化チタン以外の材質で構成されていてもよい。   The first multifunctional material is composed of a layer made of carbon-doped titanium oxide or titanium alloy oxide, an intermediate layer, and a core material, and the intermediate layer is made of titanium, titanium alloy, titanium alloy oxide or It is titanium oxide, and the core material may be made of a material other than titanium, a titanium alloy, and titanium oxide.

少なくとも表面層がチタン、チタン合金、チタン合金酸化物又は酸化チタンからなる基体が粉末状である場合に、その粉末の粒径が小さい場合には、先に述べた加熱処理により、粒子全体を炭素ドープ酸化チタンとすることが可能である。第1の多機能材においては、少なくとも表面層が炭素ドープ酸化チタンとなっていれば良いのであるから、粉末の粒径については何ら制限されることはない。しかし、加熱処理の容易性や製造の容易性を考慮すると15nm以上であることが好ましい。   If the substrate is at least a surface layer made of titanium, a titanium alloy, a titanium alloy oxide or titanium oxide, and the particle size of the powder is small, the entire particle is carbonized by the heat treatment described above. It can be doped titanium oxide. In the first multifunctional material, it is sufficient that at least the surface layer is made of carbon-doped titanium oxide, so the particle size of the powder is not limited at all. However, considering the ease of heat treatment and the ease of production, it is preferably 15 nm or more.

上記のチタン合金として公知の種々のチタン合金を用いることができ、特に制限されることはない。例えば、Ti−6Al−4V、Ti−6Al−6V−2Sn、Ti−6Al−2Sn−4Zr−6Mo、Ti−10V−2Fe−3Al、Ti−7Al−4Mo、Ti−5Al−2.5Sn、Ti−6Al−5Zr−0.5Mo−0.2Si、Ti−5.5Al−3.5Sn−3Zr−0.3Mo−1Nb−0.3Si、Ti−8Al−1Mo−1V、Ti−6Al−2Sn−4Zr−2Mo、Ti−5Al−2Sn−2Zr−4Mo−4Cr、Ti−11.5Mo−6Zr−4.5Sn、Ti−15V−3Cr−3Al−3Sn、Ti−15Mo−5Zr−3Al、Ti−15Mo−5Zr、Ti−13V−11Cr−3Al等を用いることができる。   Various known titanium alloys can be used as the titanium alloy, and are not particularly limited. For example, Ti-6Al-4V, Ti-6Al-6V-2Sn, Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo, Ti-10V-2Fe-3Al, Ti-7Al-4Mo, Ti-5Al-2.5Sn, Ti- 6Al-5Zr-0.5Mo-0.2Si, Ti-5.5Al-3.5Sn-3Zr-0.3Mo-1Nb-0.3Si, Ti-8Al-1Mo-1V, Ti-6Al-2Sn-4Zr- 2Mo, Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr, Ti-11.5Mo-6Zr-4.5Sn, Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn, Ti-15Mo-5Zr-3Al, Ti-15Mo-5Zr, Ti-13V-11Cr-3Al or the like can be used.

第1の多機能材の製造においては、炭化水素、特にアセチレンを主成分とするガスの燃焼炎を用いることができ、特に還元炎を利用することが望ましい。炭化水素含有量が少ない燃料を用いる場合には、炭素のドープ量が不十分であったり、皆無であったりするので、その結果として、硬度が不十分となると共に、可視光下における光触媒活性も不十分となるからである。第1の多機能材の製造において、炭化水素を主成分とするガスとは、炭化水素を少なくとも50容量%含有するガスを意味する。例えば、アセチレンを少なくとも50容量%含有し、適宜、空気、水素、酸素等を混合したガスが該当する。第1の多機能材の製造においては、炭化水素を主成分とするガスがアセチレンを50容量%以上含有することが好ましく、炭化水素がアセチレン100%であることが最も好ましい。不飽和炭化水素、特に三重結合を有するアセチレンを用いた場合には、その燃焼の過程で、特に還元炎部分において、不飽和結合部分が分解して中間的なラジカル物質が形成される。このラジカル物質は活性が強いので炭素ドープが生じ易いと考えられる。   In the production of the first multifunctional material, a gas combustion flame mainly composed of hydrocarbons, particularly acetylene can be used, and it is particularly desirable to use a reducing flame. In the case of using a fuel with a low hydrocarbon content, the carbon doping amount is insufficient or not at all, and as a result, the hardness becomes insufficient and the photocatalytic activity under visible light also occurs. This is because it becomes insufficient. In the production of the first multifunctional material, the gas containing hydrocarbon as a main component means a gas containing at least 50% by volume of hydrocarbon. For example, a gas containing at least 50% by volume of acetylene and appropriately mixed with air, hydrogen, oxygen, or the like is applicable. In the production of the first multifunctional material, the gas containing hydrocarbon as a main component preferably contains 50% by volume or more of acetylene, and the hydrocarbon is most preferably 100% acetylene. When an unsaturated hydrocarbon, particularly acetylene having a triple bond, is used, an unsaturated radical portion is decomposed during the combustion process, particularly in the reducing flame portion, and an intermediate radical substance is formed. Since this radical substance is highly active, it is considered that carbon doping is likely to occur.

第1の多機能材の製造において、加熱処理される基体の表面層がチタン又はチタン合金である場合には、該チタン又はチタン合金を酸化する酸素が必要であるので、加熱処理する際に用いられるガスは、その分だけ空気又は酸素を含んでいる必要がある。   In the production of the first multifunctional material, when the surface layer of the substrate to be heat-treated is titanium or a titanium alloy, oxygen that oxidizes the titanium or titanium alloy is necessary. The gas to be produced needs to contain air or oxygen accordingly.

第1の多機能材は、表面層がチタン、チタン合金、チタン合金酸化物又は酸化チタンからなる基体の表面を、炭化水素を主成分とするガスの燃焼炎を用いて高温で加熱処理することによって製造される。その際には、炭化水素を主成分とするガスの燃焼炎を基体の表面に直接当てて高温で加熱処理してもよいし、炭化水素を主成分とするガスの燃焼ガス雰囲気中において基体の表面を高温で加熱処理してもよい。このような加熱処理は、例えば炉内で実施することができる。燃焼炎を基体に直接当てて高温で加熱処理する場合には、上記燃料ガスを炉内で燃焼させ、その燃焼炎を該基体の表面に当てればよい。また、燃焼ガス雰囲気中において基体を高温で加熱処理する場合には、上記燃料ガスを炉内で燃焼させ、その高温の燃焼ガス雰囲気を利用する。なお、少なくとも表面層がチタン、チタン合金、チタン合金酸化物又は酸化チタンからなる基体が粉末状である場合には、そのような粉末状の基体を火炎中に導入し、火炎中に所定時間滞留させて加熱処理したり、粉末状の基体を流動状態の高温の燃焼ガス中に流動床状態のまま所定時間維持することにより、粒子全体がTi−C結合を有する炭素ドープ酸化チタンとなった粉末状の多機能材や、Ti−C結合を有する炭素ドープ酸化チタン層が形成された粉末状の多機能材を製造することができる。   The first multifunctional material is obtained by heat-treating a surface of a substrate whose surface layer is made of titanium, a titanium alloy, a titanium alloy oxide, or titanium oxide at a high temperature using a combustion flame of a gas containing hydrocarbon as a main component. Manufactured by. In that case, a combustion flame of a gas containing hydrocarbon as a main component may be directly applied to the surface of the substrate and heat-treated at a high temperature, or the substrate may be heated in a combustion gas atmosphere of a gas containing hydrocarbon as a main component. The surface may be heat-treated at a high temperature. Such heat treatment can be performed, for example, in a furnace. When the combustion flame is directly applied to the substrate and heat treatment is performed at a high temperature, the fuel gas is burned in the furnace, and the combustion flame is applied to the surface of the substrate. When the substrate is heated at a high temperature in the combustion gas atmosphere, the fuel gas is burned in the furnace and the high-temperature combustion gas atmosphere is used. In addition, in the case where the substrate made of at least a surface layer of titanium, titanium alloy, titanium alloy oxide or titanium oxide is in powder form, such a powdery substrate is introduced into the flame and stays in the flame for a predetermined time. The powder is made into carbon-doped titanium oxide having Ti—C bonds as a whole by maintaining the powdered substrate in a fluidized high-temperature combustion gas in a fluidized bed state for a predetermined time. And a powdery multifunctional material in which a carbon-doped titanium oxide layer having a Ti—C bond is formed can be produced.

加熱処理については、基体の表面温度が900℃〜1500℃、好ましくは1000℃〜1200℃となり、基体の表面層として炭素がTi−C結合の状態でドープされた炭素ドープ酸化チタン層が形成されるように行う必要がある。加熱処理において基体の表面温度が900℃未満に留まる場合には、得られる炭素ドープ酸化チタン層を有する基体の耐久性は不十分となり、且つ可視光下での光触媒活性も不十分となる。一方、加熱処理において基体の表面温度が1500℃を超える場合には、加熱処理後の冷却時にその基体表面部から極薄膜の剥離が生じてしまうので、製造される第1の多機能材において耐久性(高硬度、耐スクラッチ性、耐磨耗性、耐薬品性、耐熱性)の効果が得られない。又、加熱処理における基体の表面温度が900℃〜1500℃の範囲内となる場合であっても、加熱処理時間が長くなると、加熱処理後の冷却時にその基体表面部から極薄膜の剥離が生じてしまうので、製造される第1の多機能材において耐久性(高硬度、耐スクラッチ性、耐磨耗性、耐薬品性、耐熱性)の効果が得られない。従って、加熱処理時間は、その後の冷却時に、基体表面部に剥離をもたらさない程度の時間に設定することが必要である。即ち、その加熱処理時間は、該表面層を炭素がTi−C結合の状態でドープされた炭素ドープ酸化チタン層とするのに十分な時間であるが、加熱後の冷却時にその基体表面部からの極薄膜の剥離をもたらすことのない時間である必要がある。この加熱処理時間は、加熱温度との関係にも依存するが、約400秒以下であることが好ましい。   Regarding the heat treatment, the surface temperature of the substrate is 900 ° C. to 1500 ° C., preferably 1000 ° C. to 1200 ° C., and a carbon-doped titanium oxide layer doped with carbon in a Ti—C bond state is formed as the surface layer of the substrate. It is necessary to do so. When the surface temperature of the substrate remains below 900 ° C. in the heat treatment, the durability of the substrate having the carbon-doped titanium oxide layer obtained is insufficient, and the photocatalytic activity under visible light is also insufficient. On the other hand, when the surface temperature of the substrate exceeds 1500 ° C. in the heat treatment, the ultrathin film is peeled off from the surface of the substrate during cooling after the heat treatment, so that the first multifunctional material to be manufactured is durable. Effects (high hardness, scratch resistance, abrasion resistance, chemical resistance, heat resistance) cannot be obtained. Even if the surface temperature of the substrate in the heat treatment is in the range of 900 ° C. to 1500 ° C., if the heat treatment time becomes long, the ultrathin film peels off from the surface of the substrate during cooling after the heat treatment. Therefore, the durability (high hardness, scratch resistance, wear resistance, chemical resistance, heat resistance) cannot be obtained in the first multifunctional material to be manufactured. Therefore, it is necessary to set the heat treatment time to a time that does not cause peeling on the surface of the substrate during subsequent cooling. That is, the heat treatment time is sufficient to make the surface layer a carbon-doped titanium oxide layer in which carbon is doped in a Ti-C bond state, but from the surface portion of the substrate during cooling after heating. It is necessary that the time does not cause the peeling of the ultrathin film. Although this heat treatment time depends on the relationship with the heating temperature, it is preferably about 400 seconds or less.

第1の多機能材の製造においては、加熱温度及び加熱処理時間を調整することにより、炭素を0.3at%〜15at%、好ましくは1at%〜10at%含有するTi−C結合を有する炭素ドープ酸化チタン層を比較的容易に得ることができる。炭素のドープ量が少ない場合には炭素ドープ酸化チタン層は透明であり、炭素のドープ量が増えるに従って、炭素ドープ酸化チタン層は半透明又は不透明となる。従って、透明な板状心材の上に透明な炭素ドープ酸化チタン層を形成することにより、耐久性(高硬度、耐スクラッチ性、耐磨耗性、耐薬品性、耐熱性)に優れ且つ可視光応答型光触媒として機能する透明板を得ることができる。また、表面に有色模様を有する板上に透明な炭素ドープ酸化チタン層を形成することにより、耐久性(高硬度、耐スクラッチ性、耐磨耗性、耐薬品性、耐熱性)に優れ且つ可視光応答型光触媒として機能する化粧板を得ることができる。なお、少なくとも表面層がチタン、チタン合金、チタン合金酸化物又は酸化チタンからなる基体が、表面部形成層と心材とによって構成されており、表面部形成層の厚さが500nm以下である場合には、その表面部形成層の融点近傍まで加熱することにより、海に浮かぶ多数の小島状の起伏が表面に生じて半透明となる。   In the production of the first multifunctional material, a carbon dope having a Ti—C bond containing 0.3 at% to 15 at%, preferably 1 at% to 10 at% of carbon by adjusting the heating temperature and the heat treatment time. A titanium oxide layer can be obtained relatively easily. When the carbon doping amount is small, the carbon-doped titanium oxide layer is transparent, and as the carbon doping amount increases, the carbon-doped titanium oxide layer becomes translucent or opaque. Therefore, by forming a transparent carbon-doped titanium oxide layer on a transparent plate-shaped core material, it has excellent durability (high hardness, scratch resistance, abrasion resistance, chemical resistance, heat resistance) and visible light A transparent plate that functions as a responsive photocatalyst can be obtained. In addition, by forming a transparent carbon-doped titanium oxide layer on a plate with a colored pattern on its surface, it has excellent durability (high hardness, scratch resistance, abrasion resistance, chemical resistance, heat resistance) and is visible A decorative board that functions as a photoresponsive photocatalyst can be obtained. In the case where the substrate having at least the surface layer made of titanium, titanium alloy, titanium alloy oxide or titanium oxide is composed of the surface portion forming layer and the core material, and the thickness of the surface portion forming layer is 500 nm or less. When heated to the vicinity of the melting point of the surface portion forming layer, many small island-like undulations floating in the sea are generated on the surface and become translucent.

第1の多機能材、即ち、炭素がTi−C結合の状態でドープされた炭素ドープ酸化チタン層を有する多機能材においては、炭素ドープ酸化チタン層の厚さは10nm以上であることが好ましく、高硬度、耐スクラッチ性、耐摩耗性を達成するためには50nm以上であることが一層好ましい。炭素ドープ酸化チタン層の厚さが10nm未満である場合には、炭素ドープ酸化チタン層を有する多機能材の耐久性は不十分となる傾向がある。炭素ドープ酸化チタン層の厚さの上限については、コストと達成される効果とを考慮する必要があるが、特に制限されるものではない。   In the first multifunctional material, that is, the multifunctional material having a carbon-doped titanium oxide layer doped with carbon in a Ti—C bond state, the thickness of the carbon-doped titanium oxide layer is preferably 10 nm or more. In order to achieve high hardness, scratch resistance, and wear resistance, the thickness is more preferably 50 nm or more. When the thickness of the carbon-doped titanium oxide layer is less than 10 nm, the durability of the multifunctional material having the carbon-doped titanium oxide layer tends to be insufficient. The upper limit of the thickness of the carbon-doped titanium oxide layer is not particularly limited, although it is necessary to consider the cost and the effect achieved.

第1の多機能材の炭素ドープ酸化チタン層は、非特許文献3に記載されているように、化学修飾酸化チタンや、従来から提案されている種々の原子又はアニオンXをドープしてなるチタン化合物Ti−O−Xを含有する酸化チタンとは異なり、炭素を比較的多量に含有していると共に、ドープされた炭素がTi−C結合の状態で含まれている。この結果として、耐スクラッチ性、耐磨耗性等の機械的強度が向上し、ビッカース硬度が著しく増大すると考えられる。また、耐熱性も向上する。   As described in Non-Patent Document 3, the carbon-doped titanium oxide layer of the first multifunctional material is formed by chemically modifying titanium oxide or titanium doped with various conventionally proposed atoms or anions X. Unlike titanium oxide containing the compound Ti—O—X, it contains a relatively large amount of carbon and contains doped carbon in the form of Ti—C bonds. As a result, it is considered that mechanical strength such as scratch resistance and abrasion resistance is improved, and the Vickers hardness is remarkably increased. Moreover, heat resistance is also improved.

また、第1の多機能材の炭素ドープ酸化チタン層は、300Hv以上、好ましくは500Hv以上、さらに好ましくは700Hv以上、最も好ましくは1000Hv以上のビッカース硬度を有している。1000Hv以上のビッカース硬度は硬質クロムめっきの硬度よりも固いものである。従って、第1の多機能材は、従来硬質クロムめっきが利用されていた種々の技術分野に有意に利用できる。   The carbon-doped titanium oxide layer of the first multifunctional material has a Vickers hardness of 300 Hv or higher, preferably 500 Hv or higher, more preferably 700 Hv or higher, and most preferably 1000 Hv or higher. The Vickers hardness of 1000 Hv or higher is harder than that of hard chrome plating. Therefore, the first multifunctional material can be significantly used in various technical fields in which hard chrome plating has been conventionally used.

第1の多機能材に含まれる炭素ドープ酸化チタン層は、紫外線は勿論、400nm以上の波長の可視光にも応答し、光触媒として有効に作用するものである。従って、このような第1の多機能材は可視光応答型光触媒として使用することができ、室外は勿論、室内でも光触媒機能を発現する。また、第1の多機能材の炭素ドープ酸化チタン層は接触角3°以下の超親水性を示す。   The carbon-doped titanium oxide layer contained in the first multifunctional material effectively responds to visible light having a wavelength of 400 nm or more as well as ultraviolet rays, and functions effectively as a photocatalyst. Therefore, such a first multifunctional material can be used as a visible light responsive photocatalyst and exhibits a photocatalytic function not only outdoors but also indoors. The carbon-doped titanium oxide layer of the first multifunctional material exhibits super hydrophilicity with a contact angle of 3 ° or less.

また、第1の多機能材に含まれる炭素ドープ酸化チタン層は耐薬品性にも優れており、1M硫酸及び1M水酸化ナトリウムのそれぞれの水溶液に一週間浸漬した後、被膜硬度、耐摩耗性及び光電流密度を測定し、処理前の測定値と比較したところ、有為な変化はみられなかった。因みに、市販の酸化チタン被膜については、一般的にはバインダーはその種類によって酸又はアルカリに溶解するので膜が剥離してしまい、耐酸性、耐アルカリ性がほとんどない。   In addition, the carbon-doped titanium oxide layer contained in the first multifunctional material is also excellent in chemical resistance, and after being immersed in an aqueous solution of 1M sulfuric acid and 1M sodium hydroxide for one week, the coating hardness and abrasion resistance When the photocurrent density was measured and compared with the measured value before the treatment, no significant change was observed. Incidentally, with respect to commercially available titanium oxide films, generally, the binder dissolves in acid or alkali depending on the kind thereof, so that the film peels off, and there is almost no acid resistance and alkali resistance.

さらに、第1の多機能材に含まれる炭素ドープ酸化チタン層は、γ線等の放射線にも応答する触媒としても使用できる。すなわち、本発明者らは、酸化チタン等の溶射膜が放射線に応答して原子炉構造部材の応力腐食割れやスケール付着等を抑制することを先に発明しているが、このような放射線応答型触媒として第1の多機能材に含まれる炭素ドープ酸化チタン層を使用した場合に、基材の電位を低下させて孔食や全面腐食、並びに応力腐食割れを抑制できると共に、酸化力によりスケールや汚れ等を分解することができるという効果を奏する。他の放射線触媒の成膜法と比較して簡便であり、かつ耐薬品性及び耐摩耗性等の耐久性の観点からも優れている。   Furthermore, the carbon-doped titanium oxide layer contained in the first multifunctional material can be used as a catalyst that also responds to radiation such as gamma rays. That is, the present inventors have invented that a sprayed film such as titanium oxide suppresses stress corrosion cracking and scale adhesion of a nuclear reactor structural member in response to radiation. When the carbon-doped titanium oxide layer contained in the first multifunctional material is used as the mold catalyst, the potential of the substrate can be lowered to suppress pitting corrosion, overall corrosion, and stress corrosion cracking, and scale can be scaled by oxidizing power. There is an effect that it is possible to decompose dirt and dirt. It is simpler than other radiocatalyst film-forming methods, and is excellent from the viewpoint of durability such as chemical resistance and wear resistance.

次に、本発明の第1〜第5の実施形態に係る資器材に適用される第2の多機能材について説明する。
第2の多機能材は、表面の少なくとも一部に、酸化チタン又はチタン合金酸化物からなり、炭素ドープされている多数の突起部を有している。この突起部は、例えば、微細柱(微細な柱状構造物)が林立している層であっても良いし、薄膜上に露出している多数の連続した狭幅突起部及び該突起部上に林立している微細柱であっても良い。
Next, the 2nd multifunctional material applied to the equipment which concerns on the 1st-5th embodiment of this invention is demonstrated.
The second multifunctional material has a large number of protrusions made of titanium oxide or a titanium alloy oxide and doped with carbon on at least a part of the surface. The protrusions may be, for example, a layer in which fine columns (fine columnar structures) stand, or a large number of continuous narrow-width protrusions exposed on the thin film and on the protrusions. It may be a forested fine pillar.

第2の多機能材は、次のようにして製造される。まず、少なくとも表面層がチタン、酸化チタン、チタン合金又はチタン合金酸化物からなる基体の表面を、例えば、不飽和炭化水素、特にアセチレンの燃焼炎によって加熱処理する。それにより、該表面層の内部に、酸化チタン又はチタン合金酸化物からなる微細柱が林立している層が形成される。次に、この基体に、例えば、熱応力、剪断応力、引張力を与えることにより、該微細柱が林立している層を該表面層に沿う方向において切断させる。それにより、該基体上の少なくとも一部(一般には、該基体上の大部分)に酸化チタン又はチタン合金酸化物からなる微細柱が林立している層が露出している部材と、薄膜上に酸化チタン又はチタン合金酸化物からなる多数の連続した狭幅突起部及び該突起部上に林立している微細柱が露出している部材とが得られる。これらの基体側の部材及び薄膜側の部材は、共に、表面の少なくとも一部に酸化チタン又はチタン合金酸化物からなる多数の突起部を有しており、両者とも第2の多機能材として用いられる。   The second multifunctional material is manufactured as follows. First, the surface of the substrate having at least a surface layer made of titanium, titanium oxide, a titanium alloy, or a titanium alloy oxide is heat-treated by, for example, a combustion flame of an unsaturated hydrocarbon, particularly acetylene. Thereby, a layer in which fine columns made of titanium oxide or a titanium alloy oxide stand is formed inside the surface layer. Next, by applying, for example, thermal stress, shear stress, and tensile force to the substrate, the layer in which the fine columns are erected is cut in a direction along the surface layer. Accordingly, a member in which a layer in which fine columns made of titanium oxide or titanium alloy oxide are forested is exposed on at least a part (generally, most of the substrate) on the substrate, and on the thin film A member in which a large number of continuous narrow protrusions made of titanium oxide or titanium alloy oxide and fine columns standing on the protrusions are exposed is obtained. Both the substrate side member and the thin film side member have a large number of protrusions made of titanium oxide or titanium alloy oxide on at least a part of the surface, and both are used as the second multifunctional material. It is done.

この少なくとも表面層がチタン、酸化チタン、チタン合金又はチタン合金酸化物からなる基体は、その基体の全体がチタン、酸化チタン、チタン合金又はチタン合金酸化物の何れかで構成されていてもよく、或いはチタン、酸化チタン、チタン合金又はチタン合金酸化物からなる表面部形成層と、表面部形成層とは異なる材質からなる心材とによって構成されていてもよい。また、その基体の形状については、光触媒活性及び/又は超親水性が望まれる如何なる最終商品形状(平板状や立体状)であってもよい。   The substrate whose at least surface layer is made of titanium, titanium oxide, titanium alloy or titanium alloy oxide, the entire substrate may be composed of titanium, titanium oxide, titanium alloy or titanium alloy oxide, Or you may be comprised by the surface part formation layer which consists of titanium, titanium oxide, a titanium alloy, or a titanium alloy oxide, and the core material which consists of a material different from a surface part formation layer. Further, the shape of the substrate may be any final product shape (flat plate shape or three-dimensional shape) where photocatalytic activity and / or super hydrophilicity is desired.

少なくとも表面層がチタン、酸化チタン、チタン合金又はチタン合金酸化物からなる基体が、チタン、酸化チタン、チタン合金又はチタン合金酸化物からなる表面部形成層とそれ以外の材質からなる心材とによって構成されている場合には、その表面部形成層の厚さ(量)は、形成される酸化チタン又はチタン合金酸化物からなる微細柱が林立している層に相当する厚さであってもよいし(即ち、表面部形成層全体が酸化チタン又はチタン合金酸化物からなる微細柱が林立している層となる)、それより厚くてもよい(即ち、表面部形成層の厚さ方向の一部が酸化チタン又はチタン合金酸化物からなる微細柱が林立している層となり、残部が変化しないでそのまま残る)。また、心材の材質は、第2の多機能材の製造過程における加熱処理の際に、燃焼したり、溶融したり、変形したりするものでなければ、特に制限されることはない。また、心材における表面部形成層以外の領域を冷却しながら加熱処理をしたり、加熱処理を表面部形成層のみに短時間行う等の工夫をすれば、後で説明する加熱処理温度よりも融点又はガラス転移点が低い物質を心材として用いることも可能である。例えば、心材として鉄、鉄合金、非鉄合金、ガラス、セラミックス、その他の陶磁器を用いることができる。このような薄膜状の表面層と心材とで構成されている基体は、第1の多機能材におけるのと同様に作製することができる。この表面層の厚さは、好ましくは0.5μm以上、より好ましくは4μm以上である。
また、チタン合金としては、公知の種々のチタン合金を用いることができ、特に制限されることはなく、第1の多機能材におけるのと同様のものが用いられる。
At least the surface layer is made of titanium, titanium oxide, titanium alloy or titanium alloy oxide, and the substrate is composed of a surface portion forming layer made of titanium, titanium oxide, titanium alloy or titanium alloy oxide and a core material made of other materials. In this case, the thickness (amount) of the surface portion forming layer may be a thickness corresponding to a layer in which fine columns made of titanium oxide or titanium alloy oxide are formed. (That is, the entire surface portion forming layer is a layer in which fine columns made of titanium oxide or titanium alloy oxide stand), and may be thicker (that is, one in the thickness direction of the surface portion forming layer). The part is a layer in which fine columns made of titanium oxide or titanium alloy oxide are erected, and the rest remains unchanged). The material of the core material is not particularly limited as long as it does not burn, melt, or deform during the heat treatment in the manufacturing process of the second multifunctional material. In addition, if the heat treatment is performed while cooling the region other than the surface portion formation layer in the core material, or if the heat treatment is performed only on the surface portion formation layer for a short time, the melting point is higher than the heat treatment temperature described later. Alternatively, a material having a low glass transition point can be used as the core material. For example, iron, iron alloy, non-ferrous alloy, glass, ceramics, and other ceramics can be used as the core material. Such a substrate composed of a thin film-like surface layer and a core material can be produced in the same manner as in the first multifunctional material. The thickness of this surface layer is preferably 0.5 μm or more, more preferably 4 μm or more.
Moreover, as a titanium alloy, well-known various titanium alloys can be used, it does not restrict | limit in particular, The thing similar to the 1st multifunctional material is used.

第2の多機能材の製造においては、例えば、不飽和炭化水素、特にアセチレンを主成分とするガスの燃焼炎を用い、特に還元炎を利用することが望ましい。第2の多機能材を製造する際には、不飽和炭化水素を少なくとも50容量%含有するガス、例えば、アセチレンを少なくとも50容量%含有し、適宜、空気、水素、酸素等を混合したガスを用いることが好ましい。また、第2の多機能材の製造においては、燃料成分をアセチレン100%とすることが最も好ましい。不飽和炭化水素、特に三重結合を有するアセチレンを用いた場合には、その燃焼の過程で、特に還元炎部分において、不飽和結合部分が分解して中間的なラジカル物質が形成される。このラジカル物質は活性が強いので炭素ドープが生じ易く、ドープされた炭素がTi−C結合の状態で含まれる。このように微細柱に炭素ドープが生じると微細柱の硬度が高くなり、結果として多機能材の硬度、耐磨耗性等の機械的強度が向上し、耐熱性も向上する。   In the production of the second multifunctional material, for example, it is desirable to use a combustion flame of a gas mainly composed of unsaturated hydrocarbons, particularly acetylene, and particularly to use a reducing flame. When producing the second multifunctional material, a gas containing at least 50% by volume of unsaturated hydrocarbon, for example, a gas containing at least 50% by volume of acetylene and appropriately mixed with air, hydrogen, oxygen, etc. It is preferable to use it. In the production of the second multifunctional material, the fuel component is most preferably 100% acetylene. When an unsaturated hydrocarbon, particularly acetylene having a triple bond, is used, an unsaturated radical portion is decomposed during the combustion process, particularly in the reducing flame portion, and an intermediate radical substance is formed. Since this radical substance has strong activity, carbon doping is likely to occur, and doped carbon is contained in a Ti-C bond state. Thus, when carbon dope arises in a micro pillar, the hardness of a micro pillar will become high, As a result, mechanical strength, such as hardness of a multifunctional material and abrasion resistance, will improve, and heat resistance will also improve.

第2の多機能材の製造過程においては、表面層がチタン、酸化チタン、チタン合金又はチタン合金酸化物からなる基体の表面に燃焼炎を直接当てて加熱処理するか、又は、該基体の表面を燃焼排ガス雰囲気中において加熱処理することが行われる。この加熱処理は、例えばガスバーナーを用いて、或いは、炉内において実施することができる。燃焼炎を直接当てて高温で加熱処理する場合には、ガスバーナーにより、その燃焼炎を該基体の表面に当てればよい。燃焼排ガス雰囲気中において高温で加熱処理する場合には、上記のような燃料ガスを炉内で燃焼させ、その高温の燃焼排ガスを含む雰囲気を利用すればよい。   In the production process of the second multifunctional material, the surface layer is subjected to heat treatment by directly applying a combustion flame to the surface of the substrate made of titanium, titanium oxide, titanium alloy or titanium alloy oxide, or the surface of the substrate Is heated in a combustion exhaust gas atmosphere. This heat treatment can be performed using, for example, a gas burner or in a furnace. When the combustion flame is directly applied and heat treatment is performed at a high temperature, the combustion flame may be applied to the surface of the substrate by a gas burner. When heat treatment is performed at a high temperature in a combustion exhaust gas atmosphere, the above-described fuel gas may be burned in a furnace and an atmosphere containing the high temperature combustion exhaust gas may be used.

加熱処理については、少なくとも表面層がチタン、酸化チタン、チタン合金又はチタン合金酸化物からなる該表面層内部に酸化チタン又はチタン合金酸化物からなる微細柱が林立している層を形成させ、次いで、例えば熱応力、剪断応力、引張力を与えて、該微細柱が林立している層を該表面層に沿う方向で切断させることにより、該基体上の少なくとも一部に該酸化チタン又はチタン合金酸化物からなる微細柱が林立している層が露出している部材と、薄膜上に該酸化チタン又はチタン合金酸化物からなる多数の連続した幅狭突起部及び該突起部上に林立している微細柱が露出している部材とを得ることが可能なように、加熱温度及び加熱処理時間を調整する必要がある。この加熱処理は600℃以上の温度で実施することが好ましい。   For the heat treatment, at least the surface layer is made of titanium, titanium oxide, a titanium alloy or a titanium alloy oxide, and a layer in which fine columns made of titanium oxide or a titanium alloy oxide stand is formed inside the surface layer. For example, by applying a thermal stress, a shear stress, a tensile force, and cutting the layer in which the fine columns are erected in a direction along the surface layer, the titanium oxide or the titanium alloy is formed on at least a part of the substrate. A member in which a layer in which fine columns made of oxide are forested is exposed, a number of continuous narrow projections made of titanium oxide or titanium alloy oxide on a thin film, and a forest on the projections It is necessary to adjust the heating temperature and the heat treatment time so that a member with exposed fine columns can be obtained. This heat treatment is preferably performed at a temperature of 600 ° C. or higher.

このような条件下で加熱処理することにより、微細柱が林立している層の高さが1μm〜20μm程度であり、その上の薄膜の厚さが0.1〜10μm程度であり、微細柱の平均太さが0.2μm〜3μm程度である中間体が形成される。その後に、例えば熱応力、剪断応力、引張力を与えて、該微細柱が林立している層を該表面層に沿う方向で切断させることにより、少なくとも一部に該酸化チタン又はチタン合金酸化物からなる微細柱が林立している層が露出している基体側の部材(即ち、基体上の微細柱が林立している層の上に存在していた薄膜の全部又は大部分が剥離するが、微細柱が林立している層の上に存在していた薄膜の一部が剥離しないで残ることがある)と、酸化チタン又はチタン合金酸化物からなる多数の連続した狭幅突起部及び該突起部上に林立している微細柱が露出している薄膜側の部材とを得ることができる。   By performing heat treatment under such conditions, the height of the layer in which the fine pillars are erected is about 1 μm to 20 μm, and the thickness of the thin film thereon is about 0.1 to 10 μm. Intermediates having an average thickness of about 0.2 μm to 3 μm are formed. Then, for example, by applying thermal stress, shear stress, tensile force, and cutting the layer in which the fine columns are erected in a direction along the surface layer, at least part of the titanium oxide or titanium alloy oxide The member on the substrate side where the layer in which the fine pillars are made of is exposed (that is, all or most of the thin film existing on the layer in which the fine pillars on the substrate are raised is peeled off) A part of the thin film existing on the layer where the fine pillars are erected may remain without being peeled), and a number of continuous narrow protrusions made of titanium oxide or titanium alloy oxide, and It is possible to obtain a member on the thin film side in which fine pillars standing on the protrusions are exposed.

熱い中間体に熱応力を与えて微細柱が林立している層を表面層に沿う方向で切断させる場合には、例えば、熱い中間体の表面及び裏面の何れか一方を冷却し、又は、加熱することにより、中間体の表面と裏面との間に温度差を設ける。冷却方法としては、例えば、熱い中間体の表面又は裏面の何れかに、ステンレスブロック等の冷却用物体を接触させたり、熱い中間体の表面又は裏面の何れかに冷気(常温の空気)を吹き付ける。なお、熱い中間体を放冷しても熱応力が生じるが、その程度は低い。   When applying a thermal stress to the hot intermediate to cut the layer in which the fine columns are erected in a direction along the surface layer, for example, either the front or back surface of the hot intermediate is cooled or heated. By doing so, a temperature difference is provided between the front surface and the back surface of the intermediate body. As a cooling method, for example, a cooling object such as a stainless steel block is brought into contact with either the front surface or the back surface of the hot intermediate, or cold air (normal temperature air) is blown onto either the front surface or the back surface of the hot intermediate. . It should be noted that thermal stress is generated even when the hot intermediate is allowed to cool, but the degree is low.

上記中間体に剪断応力を与えることにより微細柱が林立している層を表面層に沿う方向で切断させる場合には、例えば、上記中間体の表面及び裏面に摩擦力により相対的に逆方向の力を与える。また、上記中間体に引張力を与えることにより微細柱が林立している層を表面層に沿う方向で切断させる場合には、例えば、真空吸着盤等を用いて上記中間体の表面及び裏面を、それらの面の垂直方向で逆方向に引っ張る。なお、基体上の少なくとも一部に該酸化チタン又はチタン合金酸化物からなる微細柱が林立している層が露出している部材のみを利用する場合には、上記の中間体の薄膜上に酸化チタン又はチタン合金酸化物からなる多数の連続した狭幅突起部及び該突起部上に林立している微細柱が露出している部材に相当する部分を研磨、スパッタリング等によって除去しても良い。   When the layer in which the fine pillars are erected is cut in a direction along the surface layer by applying shear stress to the intermediate body, for example, the surface and the back surface of the intermediate body are relatively opposite to each other by friction force. Give power. In addition, when the layer in which the fine columns are erected is cut in a direction along the surface layer by applying a tensile force to the intermediate, for example, the front and back surfaces of the intermediate are removed using a vacuum suction disk or the like. Pull in the opposite direction, perpendicular to their plane. When using only a member in which a layer in which fine columns made of titanium oxide or titanium alloy oxide are forested is exposed on at least a part of the substrate, oxidation is performed on the intermediate thin film. A portion corresponding to a member in which a large number of continuous narrow protrusions made of titanium or titanium alloy oxide and fine columns standing on the protrusions are exposed may be removed by polishing, sputtering, or the like.

上記のようにして得られた少なくとも一部に酸化チタン又はチタン合金酸化物からなる微細柱が林立している層が露出している基体側の部材においては、微細柱が林立している層を表面層に沿う方向で切断させた微細柱の高さ位置によって微細柱が林立している層の高さが変化するが、微細柱が林立している層の高さは一般的には1μm〜20μm程度であり、微細柱の平均太さは0.5μm〜3μm程度である。この基体側の部材はVOC(揮発性有機化合物)を容易に吸着でき、表面積が大きいので光触媒としての活性が高く、更には被膜硬度も高く、耐剥離性、耐摩耗性、耐薬品性、耐熱性にも優れた多機能材である。   In the member on the substrate side where the layer in which fine columns made of titanium oxide or titanium alloy oxide are forested is exposed at least in part obtained as described above, the layer in which the micro columns are forested is The height of the layer in which the fine column stands is changed depending on the height position of the fine column cut in the direction along the surface layer, but the height of the layer in which the fine column stands is generally 1 μm to The average thickness of the fine pillars is about 0.5 μm to 3 μm. This substrate-side member can easily adsorb VOC (volatile organic compounds) and has a large surface area, so it has high activity as a photocatalyst, and also has high film hardness, peel resistance, abrasion resistance, chemical resistance, and heat resistance. It is a multifunctional material with excellent properties.

一方、上記のようにして得られた酸化チタン又はチタン合金酸化物からなる多数の連続した狭幅突起部及び該突起部上に林立している微細柱が露出している薄膜側の部材は、小片状となっている。各小片上の突起部の高さは2μm〜12μm程度であり、該微細柱の高さは微細柱が林立している層を表面層に沿う方向で切断させた微細柱の高さ位置によって変化するが、微細柱が林立している層の高さは一般的には1μm〜5μm程度であり、微細柱の平均太さは0.2μm〜0.5μm程度である。しかし、微細柱が林立している層を表面層に沿う方向で切断させる条件によっては微細柱がほとんど存在しないで多数の連続した幅狭突起部が露出している場合もある。この薄膜側の部材もVOCを吸着できると共に、表面積が大きいので、光触媒としての活性が高い。また、この薄膜側の部材は、薄膜状のまま用いても良いし、粉砕して用いても良い。薄膜側部材の粉砕物もVOCを容易に吸着できると共に、表面積が大きいので、光触媒としての活性が高い。   On the other hand, a member on the thin film side where a large number of continuous narrow protrusions made of titanium oxide or titanium alloy oxide obtained as described above and fine columns standing on the protrusions are exposed, It is a small piece. The height of the protrusion on each small piece is about 2 μm to 12 μm, and the height of the fine column varies depending on the height position of the fine column obtained by cutting the layer in which the fine column stands in the direction along the surface layer. However, the height of the layer in which the fine columns stand is generally about 1 μm to 5 μm, and the average thickness of the fine columns is about 0.2 μm to 0.5 μm. However, depending on the conditions for cutting the layer in which the fine columns are erected in the direction along the surface layer, there are cases where a large number of continuous narrow protrusions are exposed without the presence of the fine columns. This member on the thin film side can adsorb VOC and has a large surface area, so that it has high activity as a photocatalyst. Further, the thin film side member may be used as it is, or may be used after being pulverized. The pulverized product of the thin film side member can easily adsorb VOC and has a large surface area, and therefore has high activity as a photocatalyst.

第2の多機能材においては、酸化チタン又はチタン合金酸化物からなる微細柱、又は、多数の連続した狭幅突起部及び該突起部上に林立している微細柱が炭素ドープされているので、紫外線は勿論、400nm以上の波長の可視光にも応答する。従って、光触媒として特に有効に作用し、可視光応答型光触媒として使用することができ、室外は勿論、室内でも光触媒機能を発現する。   In the second multifunctional material, fine columns made of titanium oxide or titanium alloy oxide, or many continuous narrow-width projections and fine columns standing on the projections are carbon-doped. It responds to visible light having a wavelength of 400 nm or more as well as ultraviolet rays. Therefore, it acts particularly effectively as a photocatalyst and can be used as a visible light responsive photocatalyst, and exhibits a photocatalytic function not only outdoors but also indoors.

第2の多機能材を構成する酸化チタン又はチタン合金酸化物からなる微細柱が林立している層の各々の微細柱の形状については、図10及び図13の顕微鏡写真から判断されるように、角柱状、円柱状、角錐状、円錐状、逆角錐状若しくは逆円錐状等で、基板の表面とは直角方向又は傾斜した方向に真っ直ぐ伸びているもの、湾曲又は屈曲しながら伸びているもの、枝状に分岐して伸びているもの、それらの複合体状のもの等がある。また、その全体形状としては、霜柱状、起毛カーペット状、珊瑚状、列柱状、積木で組み立てられた柱状等の種々の表現で示すことができる。また、それらの微細柱の太さ、高さ、その付け根(底面)の大きさ等は、加熱条件等により変化する。   The shape of each fine column of the layer in which the fine column made of titanium oxide or titanium alloy oxide constituting the second multifunctional material stands is determined from the micrographs of FIGS. 10 and 13. , Prismatic, cylindrical, pyramidal, conical, inverted pyramid or inverted conical, etc., extending straight or perpendicular to the surface of the substrate, extending while curving or bending , Branched and extended, and composites thereof. Moreover, as the whole shape, it can show by various expressions, such as a frost column shape, a raising carpet shape, a basket shape, a row column shape, and the column shape assembled with blocks. In addition, the thickness and height of the fine columns, the size of the base (bottom surface), and the like vary depending on heating conditions and the like.

第2の多機能材の内で、酸化チタン又はチタン合金酸化物からなる多数の連続した狭幅突起部及び該突起部上に林立している微細柱が露出している薄膜側の部材においては、図12の顕微鏡写真から判断されるように、その多数の連続した幅狭突起部はクルミの殻の外側の外見、軽石の外見をしていると見ることができ、また、各々の連続した狭幅突起部は湯じわやちぢみ状の模様が屈曲していると見ることができる。さらに、該突起部上に林立している微細柱の形状は上記した基体上の微細柱が林立している層の各々の微細柱の形状と同様であるが、微細柱と薄膜との接合部で切断されるものが多いので、該突起部上に林立している微細柱の密度は上記の基体上の微細柱が林立している層の微細柱の密度よりも一般的に小さくなる。   In the second multifunctional material, in the member on the thin film side where a large number of continuous narrow protrusions made of titanium oxide or titanium alloy oxide and fine columns standing on the protrusions are exposed. As can be seen from the photomicrograph of FIG. 12, the multiple consecutive narrow protrusions can be seen as the outer appearance of the walnut shell, the appearance of pumice, and each successive It can be seen that the narrow-width protrusions are bent in a hot water and stagnation pattern. Further, the shape of the fine pillars standing on the protrusions is the same as the shape of each of the fine pillars in the layer where the fine pillars on the base stand, but the junction between the fine pillars and the thin film. Therefore, the density of the fine columns standing on the protrusion is generally smaller than the density of the fine columns in the layer where the fine columns on the base are standing.

以下に、実施例及び比較例に基づいて本発明をさらに詳細に説明する。
実施例1〜3
アセチレンの燃焼炎を用い、厚さ0.3mmのチタン板をその表面温度が約1100℃となるように加熱処理することにより、表面層として炭素がTi−C結合の状態でドープされた炭素ドープ酸化チタン層を有するチタン板を形成した。1100℃での加熱処理時間をそれぞれ5秒(実施例1)、3秒(実施例2)、1秒(実施例3)に調整することにより炭素ドープ量及び炭素ドープ酸化チタン層の厚さが異なる炭素ドープ酸化チタン層を有するチタン板を形成した。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples and comparative examples.
Examples 1-3
Carbon dope in which carbon is doped in a Ti—C bond state as a surface layer by heat-treating a titanium plate having a thickness of 0.3 mm using an acetylene combustion flame so that its surface temperature is about 1100 ° C. A titanium plate having a titanium oxide layer was formed. By adjusting the heat treatment time at 1100 ° C. to 5 seconds (Example 1), 3 seconds (Example 2), and 1 second (Example 3), respectively, the amount of carbon doping and the thickness of the carbon-doped titanium oxide layer were reduced. Titanium plates with different carbon doped titanium oxide layers were formed.

この実施例1〜3で形成された炭素がTi−C結合の状態でドープされた炭素ドープ酸化チタン層について蛍光X線分析装置で炭素含有量を求めた。その炭素含有量に基づいてTiO2-xCxの分子構造を仮定すると、実施例1については炭素含有量8at%、TiO1.760.24、実施例2については炭素含有量約3.3at%、TiO1.900.10、実施例3については炭素含有量1.7at%、TiO1.950.05であった。また、実施例1〜3で形成された炭素がTi−C結合の状態でドープされた炭素ドープ酸化チタン層は、水滴との接触角が2°程度の超親水性であった。 The carbon content was calculated | required with the fluorescent-X-ray-analysis apparatus about the carbon dope titanium oxide layer with which the carbon formed in this Example 1-3 was doped in the state of Ti-C bond. Assuming the molecular structure of TiO 2 -xCx based on the carbon content, the carbon content of Example 1 is 8 at%, TiO 1.76 C 0.24 , the carbon content of Example 2 is about 3.3 at%, and TiO 1.90. Regarding C 0.10 and Example 3, the carbon content was 1.7 at% and TiO 1.95 C 0.05 . In addition, the carbon-doped titanium oxide layer in which the carbon formed in Examples 1 to 3 was doped in a Ti—C bond state was superhydrophilic with a contact angle of about 2 ° with water droplets.

比較例1
市販されている酸化チタンゾル(石原産業製STS−01)を厚さ0.3mmのチタン板にスピンコートした後、加熱して密着性を高めた酸化チタン被膜を有するチタン板を形成した。
比較例2
SUS板上に酸化チタンがスプレーコートされている市販品を比較例2の酸化チタン被膜を有する基体とした。
Comparative Example 1
A commercially available titanium oxide sol (STS-01 manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.) was spin-coated on a titanium plate having a thickness of 0.3 mm, and then a titanium plate having a titanium oxide coating with improved adhesion was formed by heating.
Comparative Example 2
A commercially available product in which titanium oxide was spray-coated on a SUS plate was used as the substrate having the titanium oxide coating of Comparative Example 2.

試験例1(ビッカース硬度)
実施例1の炭素がTi−C結合の状態でドープされた炭素ドープ酸化チタン層及び比較例1の酸化チタン被膜について、ナノハードネステスター(NHT)(スイスのCSM Instruments製)により、圧子:ベルコビッチタイプ、試験荷重:2mN、負荷除荷速度:4mN/minの条件下で被膜硬度を測定したところ、実施例1の炭素がTi−C結合の状態でドープされた炭素ドープ酸化チタン層はビッカース硬度が1340と高い値であった。一方、比較例1の酸化チタン被膜のビッカース硬度は160であった。
Test Example 1 (Vickers hardness)
The carbon-doped titanium oxide layer doped with the carbon of Example 1 in a Ti—C bond state and the titanium oxide film of Comparative Example 1 were subjected to indenter: Belkovic using a nanohard nester (NHT) (manufactured by CSM Instruments, Switzerland). When the coating hardness was measured under the conditions of type, test load: 2 mN, load unloading rate: 4 mN / min, the carbon-doped titanium oxide layer doped with carbon in the state of Ti—C bond in Example 1 had a Vickers hardness. Was a high value of 1340. On the other hand, the Vickers hardness of the titanium oxide film of Comparative Example 1 was 160.

これらの結果を図1に示す。なお、参考のため、硬質クロムメッキ層及びニッケルメッキ層のビッカース硬度の文献値(友野、「実用めっきマニュアル」、6章、オーム社(1971)から引用)を併せて示す。実施例1の炭素がTi−C結合の状態でドープされた炭素ドープ酸化チタン層は、ニッケルメッキ層や硬質クロムメッキ層よりも高硬度であることは明らかである。   These results are shown in FIG. For reference, the literature values of Vickers hardness of hard chrome plating layer and nickel plating layer (Tomono, “Practical Plating Manual”, Chapter 6, Ohmsha (1971)) are also shown. It is obvious that the carbon-doped titanium oxide layer in which the carbon of Example 1 is doped in a Ti—C bond state has higher hardness than the nickel plating layer and the hard chromium plating layer.

試験例2(耐スクラッチ性)
実施例1の炭素がTi−C結合の状態でドープされた炭素ドープ酸化チタン層及び比較例1の酸化チタン被膜について、マイクロスクラッチテスター(MST)(スイスのCSM Instruments製)により、圧子:ロックウェル(ダイヤモンド)、先端半径200μm、初期荷重:0N、最終荷重:30N、負荷速度:50N/min、スクラッチ長:6mm、ステージ速度:10.5mm/minの条件下で耐スクラッチ性試験を実施した。スクラッチ痕内に小さな膜の剥離が起こる「剥離開始」荷重及びスクラッチ痕全体に膜の剥離が起こる「全面剥離」荷重を求めた。その結果は第1表に示す通りであった。
Test Example 2 (Scratch resistance)
For the carbon-doped titanium oxide layer doped with the carbon of Example 1 in a Ti—C bond state and the titanium oxide film of Comparative Example 1, a microscratch tester (MST) (manufactured by CSM Instruments, Switzerland) was used as an indenter: Rockwell. The scratch resistance test was performed under the conditions of (diamond), tip radius 200 μm, initial load: 0 N, final load: 30 N, load speed: 50 N / min, scratch length: 6 mm, stage speed: 10.5 mm / min. A “peeling start” load at which a small film peels off within the scratch mark and an “overall peel” load at which the film peels across the scratch mark were determined. The results were as shown in Table 1.

試験例3(耐摩耗性)
実施例1の炭素がTi−C結合の状態でドープされた炭素ドープ酸化チタン層及び比較例1の酸化チタン被膜について、高温トライボメーター(HT−TRM)(スイスのCSM Instruments製)により、試験温度:室温及び470℃、ボール:直径12.4mmのSiC球、荷重:1N、摺動速度:20mm/sec、回転半径:1mm、試験回転数:1000回転の条件下で摩耗試験を実施した。
Test Example 3 (Abrasion resistance)
The carbon-doped titanium oxide layer in which the carbon of Example 1 was doped in a Ti—C bond state and the titanium oxide film of Comparative Example 1 were tested at a test temperature using a high-temperature tribometer (HT-TRM) (manufactured by CSM Instruments, Switzerland). A wear test was performed under the conditions of: room temperature and 470 ° C., ball: SiC sphere having a diameter of 12.4 mm, load: 1 N, sliding speed: 20 mm / sec, rotation radius: 1 mm, test rotation speed: 1000 rotations.

この結果、比較例1の酸化チタン被膜については、室温及び470℃の両方について剥離が発生したが、実施例1の炭素がTi−C結合の状態でドープされた炭素ドープ酸化チタン層については、室温及び470℃の両方の条件下で有意なトレース摩耗は検出されなかった。   As a result, for the titanium oxide film of Comparative Example 1, peeling occurred at both room temperature and 470 ° C., but for the carbon-doped titanium oxide layer in which the carbon of Example 1 was doped in a Ti—C bond state, No significant trace wear was detected under both room temperature and 470 ° C conditions.

試験例4(耐薬品性)
実施例1の炭素がTi−C結合の状態でドープされた炭素ドープ酸化チタン層を有するチタン板を1M硫酸水溶液及び1M水酸化ナトリウム水溶液にそれぞれ室温で1週間浸漬した後、上記の被膜硬度、耐摩耗性、及び後記する光電流密度を測定したところ、浸漬の前後で、結果に有意な差は認められなかった。即ち、実施例1の炭素がTi−C結合の状態でドープされた炭素ドープ酸化チタン層は高い耐薬品性を有することが認められた。
Test Example 4 (Chemical resistance)
After immersing the titanium plate having the carbon-doped titanium oxide layer doped with the carbon of Example 1 in a Ti—C bond state in a 1M sulfuric acid aqueous solution and a 1M sodium hydroxide aqueous solution for 1 week at room temperature, When the wear resistance and the photocurrent density described below were measured, no significant difference was observed in the results before and after immersion. That is, it was confirmed that the carbon-doped titanium oxide layer in which the carbon of Example 1 was doped in a Ti—C bond state had high chemical resistance.

試験例5(炭素がTi−C結合の状態でドープされた炭素ドープ酸化チタン層の構造)
実施例1の炭素がTi−C結合の状態でドープされた炭素ドープ酸化チタン層について、X線光電子分光分析装置(XPS)で、加速電圧:10kV、ターゲット:Alとし、2700秒間Arイオンスパッタリングを行い、分析を開始した。このスパッタ速度がSiO膜相当の0.64Å/sとすると、深度は約173nmとなる。そのXPS分析の結果を図2に示す。結合エネルギーが284.6eVである時に最も高いピークが現れる。これはCls分析に一般的に見られるC−H(C)結合であると判断される。次に高いピークが結合エネルギー281.7eVである時に見られる。Ti−C結合の結合エネルギーが281.6eVであるので、実施例1の炭素ドープ酸化チタン層中ではCがTi−C結合としてドープされていると判断される。なお、炭素ドープ酸化チタン層の深さ方向の異なる位置の11点でXPS分析を行った結果、全ての点で281.6eV近傍に同様なピークが現れた。
Test Example 5 (Structure of carbon-doped titanium oxide layer doped with carbon in a Ti-C bond state)
For the carbon-doped titanium oxide layer in which the carbon of Example 1 was doped in a Ti—C bond state, the acceleration voltage was 10 kV, the target was Al, and Ar ion sputtering was performed for 2700 seconds using an X-ray photoelectron spectrometer (XPS). Done and started the analysis. If this sputtering rate is 0.64 Å / s, which is equivalent to a SiO 2 film, the depth is about 173 nm. The result of the XPS analysis is shown in FIG. The highest peak appears when the binding energy is 284.6 eV. This is judged to be a C—H (C) bond commonly found in Cls analysis. The next highest peak is seen when the binding energy is 281.7 eV. Since the bond energy of the Ti—C bond is 281.6 eV, it is determined that C is doped as a Ti—C bond in the carbon-doped titanium oxide layer of Example 1. As a result of XPS analysis at 11 points at different positions in the depth direction of the carbon-doped titanium oxide layer, similar peaks appeared in the vicinity of 281.6 eV at all points.

また、炭素ドープ酸化チタン層と基体との境界でもTi−C結合が確認された。従って、炭素ドープ酸化チタン層中のTi−C結合により硬度が高くなっており、また、炭素ドープ酸化チタン層と基体との境界でのTi−C結合により被膜剥離強度が著しく大きくなっていることが予想される。   Ti-C bonds were also confirmed at the boundary between the carbon-doped titanium oxide layer and the substrate. Therefore, the hardness is increased due to the Ti—C bond in the carbon-doped titanium oxide layer, and the film peeling strength is significantly increased due to the Ti—C bond at the boundary between the carbon-doped titanium oxide layer and the substrate. Is expected.

試験例6(波長応答性)
実施例1〜3の炭素がTi−C結合の状態でドープされた炭素ドープ酸化チタン層及び比較例1、2の酸化チタン被膜の波長応答性をOriel社のモノクロメーターを用いて測定した。具体的には、それぞれの層、被膜に対し、0.05M硫酸ナトリウム水溶液中で対極との間に電圧を0.3V印加し、光電流密度を測定した。
Test Example 6 (wavelength response)
The wavelength responsiveness of the carbon-doped titanium oxide layer in which the carbons of Examples 1 to 3 were doped in a Ti—C bond state and the titanium oxide coatings of Comparative Examples 1 and 2 were measured using an Oriel monochromator. Specifically, a voltage of 0.3 V was applied to each layer and film between the counter electrode in a 0.05 M aqueous sodium sulfate solution, and the photocurrent density was measured.

その結果を図3に示す。図3には、得られた光電流密度jpを照射波長に対して示してある。実施例1〜3の炭素がTi−C結合の状態でドープされた炭素ドープ酸化チタン層の波長吸収端は、490nmに及んでおり、炭素ドープ量の増大に伴って光電流密度が増大することが認められた。なお、ここには示していないが、炭素ドープ量が10at%を越えると電流密度が減少する傾向になり、さらに15at%を越えるとその傾向は顕著になることがわかった。よって、炭素ドープ量が1at%〜10at%程度に最適値があることが認められた。一方、比較例1、2の酸化チタン被膜では、光電流密度が著しく小さく、且つ波長吸収端も410nm程度であることが認められた。   The result is shown in FIG. FIG. 3 shows the obtained photocurrent density jp with respect to the irradiation wavelength. The wavelength absorption edge of the carbon-doped titanium oxide layer in which the carbons of Examples 1 to 3 are doped in a Ti—C bond state extends to 490 nm, and the photocurrent density increases as the carbon doping amount increases. Was recognized. Although not shown here, it has been found that when the carbon doping amount exceeds 10 at%, the current density tends to decrease, and when the carbon doping amount exceeds 15 at%, the tendency becomes remarkable. Therefore, it was recognized that the carbon doping amount has an optimum value of about 1 at% to 10 at%. On the other hand, in the titanium oxide films of Comparative Examples 1 and 2, it was recognized that the photocurrent density was extremely small and the wavelength absorption edge was about 410 nm.

試験例7(光エネルギー変換効率)
実施例1〜3の炭素がTi−C結合の状態でドープされた炭素ドープ酸化チタン層及び比較例1、2の酸化チタン被膜について、次式によって定義される光エネルギー変換効率ηを求めた。
η=jp(Ews−Eapp)/I
ここで、Ewsは水の理論分解電圧(=1.23V)、Eappは印加電圧(=0.3V)、Iは照射光強度である。この結果を図4に示す。図4は光エネルギー変換効率ηを照射光波長に対して示してある。
Test example 7 (light energy conversion efficiency)
The light energy conversion efficiency η defined by the following formula was determined for the carbon-doped titanium oxide layers in which the carbons of Examples 1 to 3 were doped in a Ti—C bond state and the titanium oxide films of Comparative Examples 1 and 2.
η = jp (Ews−Eapp) / I
Here, Ews is the theoretical decomposition voltage of water (= 1.23 V), Eapp is the applied voltage (= 0.3 V), and I is the irradiation light intensity. The result is shown in FIG. FIG. 4 shows the light energy conversion efficiency η with respect to the irradiation light wavelength.

図4から明らかなように、実施例1〜3の炭素がTi−C結合の状態でドープされた炭素ドープ酸化チタン層の光エネルギー変換効率は著しく高く、波長450nm付近での変換効率が比較例1、2の酸化チタン被膜の紫外線領域(200nm〜380nm)での変換効率より優れていることが認められた。また、実施例1の炭素がTi−C結合の状態でドープされた炭素ドープ酸化チタン層の水分解効率は、波長370nmで約8%であり、350nm以下では10%を越える効率が得られることがわかった。   As is clear from FIG. 4, the carbon-doped titanium oxide layer in which the carbons of Examples 1 to 3 are doped in a Ti—C bond state has extremely high light energy conversion efficiency, and the conversion efficiency in the vicinity of a wavelength of 450 nm is a comparative example. It was recognized that the conversion efficiency in the ultraviolet region (200 nm to 380 nm) of the titanium oxide films 1 and 2 was superior. Further, the water decomposition efficiency of the carbon-doped titanium oxide layer in which the carbon of Example 1 is doped in a Ti—C bond state is about 8% at a wavelength of 370 nm, and an efficiency exceeding 10% can be obtained at 350 nm or less. I understood.

試験例8(消臭試験)
実施例1及び2の炭素がTi−C結合の状態でドープされた炭素ドープ酸化チタン層及び比較例1の酸化チタン被膜について、消臭試験を実施した。具体的には、消臭試験に一般的に用いられるアセトアルデヒドを炭素ドープ酸化チタン層を有する基体と共に1000mlのガラス容器に封入し、初期の吸着による濃度減少の影響が無視できるようになってから、UVカットフィルタ付き蛍光灯にて可視光を照射し、所定の照射時間毎にアセトアルデヒド濃度をガスクロマトグラフィーで測定した。なお、各被膜の表面積は8.0cmとした。
Test Example 8 (Deodorization test)
A deodorizing test was performed on the carbon-doped titanium oxide layer in which the carbons of Examples 1 and 2 were doped in a Ti-C bond state and the titanium oxide film of Comparative Example 1. Specifically, after acetaldehyde generally used in deodorization tests is enclosed in a 1000 ml glass container together with a substrate having a carbon-doped titanium oxide layer, the influence of concentration reduction due to initial adsorption can be ignored. Visible light was irradiated with a fluorescent lamp with a UV cut filter, and the acetaldehyde concentration was measured by gas chromatography at every predetermined irradiation time. In addition, the surface area of each coating film was 8.0 cm 2 .

この結果を図5に示す。図5には、アセトアルデヒド濃度を可視光照射後の経過時間に対して示してある。実施例1及び2の炭素ドープ酸化チタン層のアセトアルデヒド分解速度は、比較例1の酸化チタン被膜のアセトアルデヒド分解速度の約2倍以上の高い値となっており、また、炭素ドープ量が多く、光エネルギー変換効率の高い実施例1の炭素ドープ酸化チタン層の方が、実施例2の炭素ドープ酸化チタン層と比較して分解速度が高いことがわかった。   The result is shown in FIG. FIG. 5 shows the acetaldehyde concentration with respect to the elapsed time after irradiation with visible light. The acetaldehyde decomposition rate of the carbon-doped titanium oxide layers of Examples 1 and 2 is higher than the acetaldehyde decomposition rate of the titanium oxide film of Comparative Example 1 by a high value, and the carbon doping amount is large. It was found that the carbon-doped titanium oxide layer of Example 1 having a higher energy conversion efficiency has a higher decomposition rate than the carbon-doped titanium oxide layer of Example 2.

試験例9(防汚試験)
実施例1の炭素ドープ酸化チタン層及び比較例1の酸化チタン被膜について、防汚試験を実施した。各被膜を(財)電力中央研究所内の喫煙室内に設置し、145日後の表面の汚れを観察した。なお、この喫煙室内には太陽光の直接の入射はない。
この結果を示す写真を図6に示す。比較例1の酸化チタン被膜の表面には脂が付着し、薄い黄色を呈していたが、実施例1の炭素ドープ酸化チタン層の表面は特に変化がみられず、清浄に保たれており、防汚効果が十分に発揮されたことが認められた。
Test example 9 (antifouling test)
An antifouling test was conducted on the carbon-doped titanium oxide layer of Example 1 and the titanium oxide film of Comparative Example 1. Each coating was placed in a smoking room in the Central Research Institute of Electric Power Co., Ltd., and surface contamination after 145 days was observed. There is no direct incidence of sunlight in the smoking room.
A photograph showing the results is shown in FIG. Fat adhered to the surface of the titanium oxide film of Comparative Example 1 and had a pale yellow color, but the surface of the carbon-doped titanium oxide layer of Example 1 was not particularly changed and was kept clean, It was confirmed that the antifouling effect was sufficiently exhibited.

実施例4〜7
実施例1〜3と同様にアセチレンの燃焼炎を用い、厚さ0.3mmのチタン板を、第2表に示す表面温度で第2表に示す時間の間加熱処理することにより、表面層として炭素ドープ酸化チタン層を有するチタン板を形成した。
Examples 4-7
By using an acetylene combustion flame in the same manner as in Examples 1 to 3, a titanium plate having a thickness of 0.3 mm was heated at the surface temperature shown in Table 2 for the time shown in Table 2, thereby forming a surface layer. A titanium plate having a carbon-doped titanium oxide layer was formed.

比較例3
天然ガスの燃焼炎を用い、厚さ0.3mmのチタン板を、第2表に示す表面温度で第2表に示す時間の間加熱処理した。
試験例10
実施例4〜7の炭素ドープ酸化チタン層及び比較例3の被膜について、上記の試験例1と同様にしてビッカース硬度(HV)を測定した。それらの結果を第2表に示す。また、実施例4〜7で形成された炭素ドープ酸化チタン層は、水滴との接触角が2°程度の超親水性であった。
Comparative Example 3
Using a natural gas combustion flame, a 0.3 mm thick titanium plate was heat-treated at the surface temperature shown in Table 2 for the time shown in Table 2.
Test Example 10
With respect to the carbon-doped titanium oxide layers of Examples 4 to 7 and the coating film of Comparative Example 3, Vickers hardness (HV) was measured in the same manner as in Test Example 1 above. The results are shown in Table 2. Moreover, the carbon dope titanium oxide layer formed in Examples 4-7 was super hydrophilicity whose contact angle with a water droplet was about 2 degrees.

第2表に示すデータから明らかなように、天然ガスの燃焼ガスで表面温度が850℃になるように加熱処理した場合にはビッカース硬度160の被膜しか得られなかったが、表面温度が1000℃以上になるようにアセチレンの燃焼ガスを用いて加熱処理した実施例4〜7の場合にはビッカース硬度1200の炭素ドープ酸化チタン層が得られた。   As is apparent from the data shown in Table 2, when the heat treatment was performed with natural gas combustion gas so that the surface temperature was 850 ° C., only a film having a Vickers hardness of 160 was obtained, but the surface temperature was 1000 ° C. In Examples 4 to 7 where heat treatment was performed using acetylene combustion gas as described above, a carbon-doped titanium oxide layer having a Vickers hardness of 1200 was obtained.

試験例11
実施例4〜7の炭素ドープ酸化チタン層及び比較例1及び3の酸化チタン被膜について、試験例6と同様に、0.05M硫酸ナトリウム水溶液中で対極との間に電圧を0.3V印加し、300nm〜520nmの光を照射して光電流密度を測定した。その結果を図7に示す。図7には、得られた光電流密度jpを電位ECP(V vs. SSE)に対して示してある。
Test Example 11
For the carbon-doped titanium oxide layers of Examples 4 to 7 and the titanium oxide coatings of Comparative Examples 1 and 3, as in Test Example 6, a voltage of 0.3 V was applied between the counter electrode in a 0.05 M sodium sulfate aqueous solution. The photocurrent density was measured by irradiating with light of 300 nm to 520 nm. The result is shown in FIG. FIG. 7 shows the obtained photocurrent density jp with respect to the potential ECP (V vs. SSE).

アセチレンの燃焼ガスを用いて表面温度が1000℃〜1200℃になるように加熱処理して得た実施例4〜6の炭素ドープ酸化チタン層は、相対的に光電流密度が大きく優れていることがわかった。一方、表面温度が850℃になるように加熱処理して得た比較例3の酸化チタン及び表面温度が1500℃になるように加熱処理して得た実施例7の炭素ドープ酸化チタン層は光電流密度が相対的に小さいことがわかった。   The carbon-doped titanium oxide layers of Examples 4 to 6 obtained by heat treatment using an acetylene combustion gas so that the surface temperature is 1000 ° C. to 1200 ° C. are relatively excellent in photocurrent density. I understood. On the other hand, the titanium oxide of Comparative Example 3 obtained by heat treatment so that the surface temperature becomes 850 ° C. and the carbon-doped titanium oxide layer of Example 7 obtained by heat treatment so that the surface temperature becomes 1500 ° C. It was found that the current density was relatively small.

実施例8
アセチレンの燃焼炎を用い、厚さ0.3mmのTi−6Al−4V合金板をその表面温度が約1100℃となるように加熱処理することにより、表面層が炭素ドープ酸化チタンを含有するチタン合金からなる合金板を形成した。1100℃での加熱処理時間を60秒とした。このようにして形成された炭素ドープ酸化チタンを含有する層は水滴との接触角が2°程度の超親水性であり、また実施例4で得られた炭素ドープ酸化チタン層と同様な光触媒活性を示した。
Example 8
A titanium alloy whose surface layer contains carbon-doped titanium oxide by heat treatment of a Ti-6Al-4V alloy plate having a thickness of 0.3 mm using an acetylene combustion flame so that its surface temperature is about 1100 ° C. An alloy plate made of The heat treatment time at 1100 ° C. was 60 seconds. The layer containing carbon-doped titanium oxide thus formed is superhydrophilic with a contact angle with water droplets of about 2 °, and has the same photocatalytic activity as that of the carbon-doped titanium oxide layer obtained in Example 4. showed that.

実施例9
厚さ0.3mmのステンレス鋼板(SUS316)の表面にスパッタリングによって膜厚が約500nmのチタン薄膜を形成した。アセチレンの燃焼炎を用い、その表面温度が約900℃となるように加熱処理することにより、表面層として炭素ドープ酸化チタン層を有するステンレス鋼板を形成した。900℃での加熱処理時間を15秒とした。このようにして形成された炭素ドープ酸化チタン層は水滴との接触角が2°程度の超親水性であり、また、実施例4で得られた炭素ドープ酸化チタン層と同様な光触媒活性を示した。
Example 9
A titanium thin film having a thickness of about 500 nm was formed on the surface of a stainless steel plate (SUS316) having a thickness of 0.3 mm by sputtering. A stainless steel sheet having a carbon-doped titanium oxide layer as a surface layer was formed by heat treatment using an acetylene combustion flame so that the surface temperature was about 900 ° C. The heat treatment time at 900 ° C. was 15 seconds. The carbon-doped titanium oxide layer thus formed is superhydrophilic with a contact angle with water droplets of about 2 °, and exhibits the same photocatalytic activity as the carbon-doped titanium oxide layer obtained in Example 4. It was.

実施例10
粒径20μmの酸化チタン粉末をアセチレンの燃焼炎中に供給し、燃焼炎中に所定時間滞留させてその表面温度が約1000℃となるように加熱処理することにより、表面層として炭素ドープ酸化チタン層を有するチタン粉末を形成した。1000℃での加熱処理時間を4秒とした。このようにして形成された炭素ドープ酸化チタン層を有するチタン粉末、実施例4で得られた炭素ドープ酸化チタン層と同様な光触媒活性を示した。
Example 10
A titanium oxide powder having a particle size of 20 μm is supplied into an acetylene combustion flame, and is retained in the combustion flame for a predetermined time, and heat-treated so that the surface temperature is about 1000 ° C. A titanium powder having a layer was formed. The heat treatment time at 1000 ° C. was 4 seconds. The titanium powder having the carbon-doped titanium oxide layer formed as described above showed the same photocatalytic activity as that of the carbon-doped titanium oxide layer obtained in Example 4.

実施例11〜12
厚さ1mmのガラス板(パイレックス(登録商標))の表面にスパッタリングによって膜厚が約100nmのチタン薄膜を形成した。アセチレンの燃焼炎を用い、その表面温度が1100℃(実施例11)、又は1500℃(実施例12)となるように加熱処理することにより、表面層として炭素ドープ酸化チタン層を有するガラス板を形成した。1100℃、又は1500℃での加熱処理時間を10秒とした。このようにして形成された炭素ドープ酸化チタン層は表面温度が1100℃の場合には図8(a)に写真で示すように透明であったが、表面温度が1500℃の場合には図9に示すように海に浮かぶ多数の小島状の起伏が表面に生じており、図8(b)に示すように半透明となった。
Examples 11-12
A titanium thin film having a thickness of about 100 nm was formed by sputtering on the surface of a 1 mm thick glass plate (Pyrex (registered trademark)). A glass plate having a carbon-doped titanium oxide layer as a surface layer is obtained by heat treatment using an acetylene combustion flame so that the surface temperature is 1100 ° C. (Example 11) or 1500 ° C. (Example 12). Formed. The heat treatment time at 1100 ° C. or 1500 ° C. was 10 seconds. The carbon-doped titanium oxide layer thus formed was transparent as shown in the photograph in FIG. 8A when the surface temperature was 1100 ° C., but when the surface temperature was 1500 ° C., FIG. As shown in FIG. 8, many small island-like undulations floating in the sea are generated on the surface, and it became translucent as shown in FIG.

実施例13〜16
厚さ0.3mmのチタン板の表面を、アセチレンの燃焼炎により、第3表に示す表面層温度で第3表に示す時間加熱処理した。その後その燃焼炎を当てた表面を厚さ30mmのステンレスブロックの平らな面と接触させて冷却すると、チタン板表面の大部分に白色の酸化チタンからなる微細柱が林立している層が露出している部材と、薄膜上に白色の酸化チタンからなる多数の連続した狭幅突起部及び該突起部上に林立している微細柱が露出している小片部材とに分離した。即ち、加熱処理で表面層内部に形成された酸化チタンからなる微細柱が林立している層がその後の冷却で該微細柱が林立している層が該表面層に沿う方向で切断された。このようにして実施例13〜16の多機能材を得た。
Examples 13-16
The surface of the titanium plate having a thickness of 0.3 mm was subjected to heat treatment with an acetylene combustion flame at the surface layer temperature shown in Table 3 for the time shown in Table 3. After that, when the surface to which the flame is applied is brought into contact with a flat surface of a stainless steel block having a thickness of 30 mm and cooled, a layer in which fine columns made of white titanium oxide stand on the most part of the titanium plate surface is exposed. And a small piece member in which a large number of continuous narrow protrusions made of white titanium oxide on the thin film and fine columns standing on the protrusions are exposed. That is, the layer in which the fine columns made of titanium oxide formed in the surface layer by heat treatment are erected is cut in the direction along the surface layer by the subsequent cooling. Thus, the multifunctional material of Examples 13-16 was obtained.

図10は、実施例13で得られた多機能材の顕微鏡写真であり、チタン板表面1上に白色の酸化チタンからなる微細柱が林立している層2が露出しており、薄膜上に白色の酸化チタンからなる多数の連続した狭幅突起部及び該突起部上に林立している微細柱が露出している小片部材3がその層2上の一部に残っている状態を示している。なお、実施例13〜16の製造法ではチタン板表面1は露出しないが、図10の顕微鏡写真は微細柱が林立している層2の一部を除去した状態を示している。図11は薄膜上に白色の酸化チタンからなる多数の連続した狭幅突起部及び該突起部上に林立している微細柱が露出している小片部材3の薄膜側表面の状態を示す顕微鏡写真であり、図12は薄膜上に白色の酸化チタンからなる多数の連続した狭幅突起部及び該突起部上に林立している微細柱が露出している小片部材3の多数の連続した狭幅突起部及び該突起部上に林立している微細柱が露出している側の表面の状態示す顕微鏡写真であり、図13は白色の酸化チタンからなる微細柱が林立している層2の状態を示す顕微鏡写真である。   FIG. 10 is a photomicrograph of the multifunctional material obtained in Example 13, in which a layer 2 in which fine columns made of white titanium oxide stand on the titanium plate surface 1 is exposed, and on the thin film. A state in which a small piece member 3 in which a large number of continuous narrow protrusions made of white titanium oxide and fine columns standing on the protrusions are exposed remains in a part on the layer 2 is shown. Yes. In addition, in the manufacturing method of Examples 13-16, although the titanium plate surface 1 is not exposed, the micrograph of FIG. 10 has shown the state which removed a part of layer 2 in which the fine pillar stands. FIG. 11 is a photomicrograph showing the state of the surface on the thin film side of the small piece member 3 in which a large number of continuous narrow protrusions made of white titanium oxide and thin columns standing on the protrusions are exposed on the thin film. FIG. 12 shows a number of continuous narrow widths of small piece members 3 in which a large number of continuous narrow-width projections made of white titanium oxide are exposed on a thin film and fine columns standing on the projections are exposed. FIG. 13 is a photomicrograph showing the state of the protrusion and the surface on the side where the fine pillar standing on the protrusion is exposed, and FIG. 13 is the state of the layer 2 where the fine pillar made of white titanium oxide is standing FIG.

実施例17
厚さ0.3mmのTi−6Al−4V合金板の表面を、アセチレンの燃焼炎により、第3表に示す表面層温度で第3表に示す時間加熱処理した。その後その燃焼炎を当てた表面を厚さ30mmのステンレスブロックの平らな面と接触させて冷却すると、チタン合金板表面の大部分にチタン合金酸化物からなる微細柱が林立している層が露出している部材と、薄膜上にチタン合金酸化物からなる多数の連続した狭幅突起部及び該突起部上に林立している微細柱が露出している小片部材とに分離した。
Example 17
The surface of a Ti-6Al-4V alloy plate having a thickness of 0.3 mm was heat-treated with an acetylene combustion flame at the surface layer temperature shown in Table 3 for the time shown in Table 3. After that, when the surface to which the flame is applied is brought into contact with a flat surface of a stainless steel block having a thickness of 30 mm and cooled, a layer in which fine columns made of titanium alloy oxide stand on most of the surface of the titanium alloy plate is exposed. And a small piece member in which a number of continuous narrow protrusions made of titanium alloy oxide on the thin film and fine columns standing on the protrusions are exposed.

実施例18
厚さ0.3mmのステンレス鋼板(SUS316)の表面に電子ビーム蒸着によって膜厚が約3μmのチタン薄膜を形成した。その薄膜表面を、アセチレンの燃焼炎により、第3表に示す表面層温度で第3表に示す時間加熱処理した。その後その燃焼炎を当てた表面を厚さ30mmのステンレスブロックの平らな面と接触させて冷却すると、ステンレス鋼板表面の大部分に白色の酸化チタンからなる微細柱が林立している層が露出している部材と、薄膜上に白色の酸化チタンからなる多数の連続した狭幅突起部及び該突起部上に林立している微細柱が露出している小片部材とに分離した。
Example 18
A titanium thin film having a thickness of about 3 μm was formed on the surface of a stainless steel plate (SUS316) having a thickness of 0.3 mm by electron beam evaporation. The surface of the thin film was heat-treated with an acetylene combustion flame at the surface layer temperature shown in Table 3 for the time shown in Table 3. After that, when the surface to which the combustion flame is applied is brought into contact with a flat surface of a 30 mm thick stainless steel block and cooled, a layer in which fine columns made of white titanium oxide are forested is exposed on the majority of the surface of the stainless steel plate. And a small piece member in which a large number of continuous narrow protrusions made of white titanium oxide on the thin film and fine columns standing on the protrusions are exposed.

比較例4
市販されている酸化チタンゾル(石原産業製STS−01)を厚さ0.3mmのチタン板にスピンコートした後、加熱して密着性を高めた酸化チタン被膜を有するチタン板を形成した。
Comparative Example 4
A commercially available titanium oxide sol (STS-01 manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.) was spin-coated on a titanium plate having a thickness of 0.3 mm, and then a titanium plate having a titanium oxide coating with improved adhesion was formed by heating.

試験例12(引っかき硬度試験:鉛筆法)
実施例13〜18で得られた基板表面に微細柱が林立している層が露出している部材の微細柱側表面について、JIS K 5600−5−4(1999)に基づき、三菱鉛筆株式会社製ユニ1H〜9H鉛筆を用いて鉛筆引っかき硬度試験を実施した。その結果は第3表に示す通りであった。即ち、全ての試験片について9Hの鉛筆を用いた場合にも損傷は認められなかった。
Test Example 12 (Scratch hardness test: pencil method)
Mitsubishi Pencil Co., Ltd., based on JIS K 5600-5-4 (1999), on the surface of the fine column side of the member in which the layer in which the fine column is grown is exposed on the substrate surface obtained in Examples 13 to 18 A pencil scratch hardness test was carried out using Uni 1H-9H pencils. The results were as shown in Table 3. That is, no damage was observed when a 9H pencil was used for all the test pieces.

試験例13(耐薬品性試験)
実施例13〜18で得られた基板表面に微細柱が林立している層が露出している部材を1M硫酸水溶液及び1M水酸化ナトリウム水溶液にそれぞれ室温で1週間浸漬し、水洗し、乾燥させた後、上記の引っかき硬度試験:鉛筆法を実施した。その結果は第3表に示す通りであった。即ち、全ての試験片について9Hの鉛筆を用いた場合にも損傷は認められず、高い耐薬品性を有することが認められた。
Test Example 13 (Chemical resistance test)
The members having exposed layers with fine pillars exposed on the substrate surfaces obtained in Examples 13 to 18 were immersed in 1M sulfuric acid aqueous solution and 1M sodium hydroxide aqueous solution for 1 week at room temperature, washed with water and dried. Then, the above scratch hardness test: the pencil method was carried out. The results were as shown in Table 3. That is, even when a 9H pencil was used for all the test pieces, no damage was observed, and it was confirmed that the test pieces had high chemical resistance.

試験例14(耐熱性試験)
実施例13〜18で得られた基板表面に微細柱が林立している層が露出している部材を管状炉内に入れ、大気雰囲気下で室温から1時間かけて500℃まで昇温させ、500℃の恒温で2時間保持し、更に1時間かけて室温まで静置冷却した後、上記の引っかき硬度試験:鉛筆法を実施した。その結果は第3表に示す通りであった。即ち、全ての試験片について9Hの鉛筆を用いた場合にも損傷は認められず、高い耐熱性を有することが認められた。
Test example 14 (heat resistance test)
A member in which a layer in which fine columns are erected is exposed on the surface of the substrate obtained in Examples 13 to 18 is placed in a tubular furnace, and the temperature is raised from room temperature to 500 ° C. in an air atmosphere over 1 hour. After holding at a constant temperature of 500 ° C. for 2 hours and further allowing to cool to room temperature over 1 hour, the above-described scratch hardness test: pencil method was performed. The results were as shown in Table 3. That is, no damage was observed even when a 9H pencil was used for all the test pieces, and it was confirmed that the specimen had high heat resistance.

試験例15(防汚試験)
試料として、実施例16で得られた基板表面に微細柱が林立している層が露出している表面積8cm2の部材及び比較例4で得られた酸化チタン皮膜を有する表面積8cm2のチタン板を用いて防汚試験を実施した。具体的には、それらの試料をそれぞれ、約10μmol/Lの濃度に調整したメチレンブルー水溶液80mL中に浸漬し、初期の吸着による濃度減少の影響が無視できるようになってから、松下電器産業株式会社製のUVカットフィルター付き蛍光灯により可視光を照射し、所定の照射時間毎に波長660nmにおけるメチレンブルー水溶液の吸光度をHACH社製水質検査装置DR/2400で測定した。その結果は図14に示す通りであった。
Test Example 15 (Anti-fouling test)
As a sample, an 8 cm 2 surface area member having a surface area of 8 cm 2 exposed from the surface of the substrate obtained in Example 16 and a layer having fine pillars and a titanium oxide film having a surface area of 8 cm 2 obtained in Comparative Example 4. An antifouling test was conducted using Specifically, each of these samples was immersed in 80 mL of an aqueous methylene blue solution adjusted to a concentration of about 10 μmol / L, and the influence of the decrease in concentration due to initial adsorption became negligible. Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Visible light was irradiated with a fluorescent lamp with a UV cut filter manufactured, and the absorbance of the methylene blue aqueous solution at a wavelength of 660 nm was measured with a water quality inspection apparatus DR / 2400 manufactured by HACH at every predetermined irradiation time. The result was as shown in FIG.

図14から、実施例16で得られた基板表面に微細柱が林立している層が露出している部材は、比較例4で得られた酸化チタン皮膜を有するチタン板に比較して、メチレンブルーの分解速度が速く、防汚効果が高いことが分かる。   From FIG. 14, the member in which the layer with the fine pillars exposed on the surface of the substrate obtained in Example 16 is exposed to methylene blue as compared with the titanium plate having the titanium oxide film obtained in Comparative Example 4. It can be seen that the decomposition speed of is high and the antifouling effect is high.

試験例16(結晶構造と結合状態)
実施例15で得られた基板表面に微細柱が林立している層が露出している部材の微細柱から得た試料についてX線解析(XRD)を行った結果、ルチル型の結晶構造を有することが判明した。
Test Example 16 (Crystal structure and bonding state)
As a result of performing X-ray analysis (XRD) on the sample obtained from the fine column of the member in which the layer with the fine column grown on the substrate surface obtained in Example 15 is exposed, it has a rutile crystal structure. It has been found.

また、実施例15で得られた基板表面に微細柱が林立している層が露出している部材の微細柱部分について、X線光電子分光分析装置(XPS)で、加速電圧:10kV、ターゲット:Alとし、2700秒間Arイオンスパッタリングを行い、分析を開始した。このスパッタ速度がSiO2膜相当の0.64Å/sとすると、深度は約173nmとなる。そのXPS分析の結果は図15に示す通りであった。結合エネルギーが284.6eVである時に最も高いピークが現れる。これはCls分析に一般的に見られるC−H(C)結合であると判断される。次に高いピークが結合エネルギー281.6eVである時に見られる。Ti−C結合の結合エネルギーが281.6eVであるので、実施例15の微細柱中ではCがTi−C結合としてドープされていると判断される。なお、微細柱の高さ位置の異なる位置の14点でXPS分析を行った結果、全ての点で281.6eV近傍に同様なピークが現れた。 Further, with respect to the fine column portion of the member in which the layer with the fine columns grown on the surface of the substrate obtained in Example 15 is exposed, an X-ray photoelectron spectrometer (XPS) is used to accelerate voltage: 10 kV, target: Al was used for Ar sputtering for 2700 seconds, and analysis was started. If this sputtering rate is 0.64 Å / s corresponding to the SiO 2 film, the depth is about 173 nm. The result of the XPS analysis was as shown in FIG. The highest peak appears when the binding energy is 284.6 eV. This is judged to be a C—H (C) bond commonly found in Cls analysis. The next highest peak is seen when the binding energy is 281.6 eV. Since the bond energy of the Ti—C bond is 281.6 eV, it is determined that C is doped as a Ti—C bond in the fine column of Example 15. As a result of XPS analysis at 14 points at different heights of the fine columns, similar peaks appeared in the vicinity of 281.6 eV at all points.

実施例19
試験片として直径32mm、厚さ0.3mmの円板を用い、その表面を表面温度が約1150℃に維持されるようにアセチレンの燃焼炎により加熱した。第一の試験片については加熱時間120秒の時点で加熱を止めて放冷した。第二の試験片については180秒の時点で加熱を止めて放冷した。第三の試験片については480秒間加熱し、直ちにその燃焼炎を当てた表面を厚さ30mmのステンレスブロックの平らな面と接触させて冷却した。この冷却によりチタン板表面から薄膜が剥離し、その下から白色の酸化チタンからなる微細柱が林立している層が露出している部材が得られた。これらの3枚の試験片について、セイコーインスツルメンツ社製FIB−SEM装置SMI8400SEを用いて試験片表面に3μm×12μmで深さ10μmの穴を掘り、その側面及び底面をキーエンス社製SEM装置VE7800により観察を行った。120秒後の試験片のSEM写真は図16であり、180秒後の試験片のSEM写真は図17であり、480秒後の試験片のSEM写真は図18である。180秒後の図17では皮膜下部に微細柱構造の兆候が現れ始めており、更に火炎処理を続けることで微細柱長く伸びて本発明で目的とするような微細柱構造が形成されると考えられる。
Example 19
A disc having a diameter of 32 mm and a thickness of 0.3 mm was used as a test piece, and the surface thereof was heated by an acetylene combustion flame so that the surface temperature was maintained at about 1150 ° C. About the 1st test piece, the heating was stopped at the time of the heating time of 120 seconds, and it stood to cool. About the 2nd test piece, the heating was stopped at the time of 180 second and it stood to cool. The third test piece was heated for 480 seconds, and immediately the surface to which the flame was applied was brought into contact with the flat surface of a 30 mm thick stainless steel block and cooled. By this cooling, a thin film was peeled off from the surface of the titanium plate, and a member in which a layer in which fine columns made of white titanium oxide were erected was exposed. With respect to these three test pieces, a hole of 3 μm × 12 μm and a depth of 10 μm was dug on the surface of the test piece using a FIB-SEM apparatus SMI8400SE manufactured by Seiko Instruments Inc., and the side and bottom surfaces thereof were observed with a SEM apparatus VE7800 manufactured by Keyence Corporation. Went. The SEM photograph of the test piece after 120 seconds is FIG. 16, the SEM photograph of the test piece after 180 seconds is FIG. 17, and the SEM photograph of the test piece after 480 seconds is FIG. In FIG. 17 after 180 seconds, signs of a fine column structure begin to appear in the lower part of the film, and it is considered that by continuing the flame treatment, the fine column is elongated and a fine column structure as intended in the present invention is formed. .

次に、本発明の第1〜第5の実施形態に係る資器材について説明する。これらの実施形態において、炭素ドープ酸化チタン又はチタン合金酸化物を含む層又は被膜とは、先に説明した第1又は第2の多機能材における炭素ドープ酸化チタン又はチタン合金酸化物(望ましくは、Ti−C結合を有する)の層又は膜と同様の構造を有するものである。   Next, the equipment according to the first to fifth embodiments of the present invention will be described. In these embodiments, the layer or coating containing carbon-doped titanium oxide or titanium alloy oxide refers to the carbon-doped titanium oxide or titanium alloy oxide (desirably, the first or second multifunctional material described above) And a layer or film having a Ti-C bond).

まず、本発明の第1の実施形態に係る資器材について、図19を参照しながら説明する。本実施形態に係る資器材は、漁網である。
図19は、本実施形態に係る資器材たる漁網の一部を示す一部断面斜視図である。この漁網は、チタン、チタン合金、酸化チタン、又は、チタン合金酸化物によって形成されている心材層101と、心材層101の表面を覆っている表面層102とを含んでいる。表面層102は、先に説明した第1又は第2の多機能材における炭素ドープ酸化チタン又はチタン合金酸化物を含む層によって形成されている。
First, the equipment according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The equipment according to the present embodiment is a fishing net.
FIG. 19 is a partial cross-sectional perspective view showing a part of a fishing net as an equipment material according to the present embodiment. This fishing net includes a core material layer 101 formed of titanium, a titanium alloy, titanium oxide, or a titanium alloy oxide, and a surface layer 102 covering the surface of the core material layer 101. The surface layer 102 is formed of a layer containing carbon-doped titanium oxide or titanium alloy oxide in the first or second multifunctional material described above.

このような漁網は、次のようにして製造される。まず、チタン、チタン合金、酸化チタン、又は、チタン合金酸化物によって、漁網の成形体を作製する。この漁網の成形体を、第1又は第2の多機能材の製造方法において説明したのと同様に、所定の条件の下で熱処理する。それにより、成形体の表面に炭素ドープ酸化チタン又はチタン合金酸化物を含む層(即ち、表面層102)が形成される。さらに、熱処理された成形体に対して必要に応じて後処理を施し、自然冷却させることにより、図19に示す漁網が完成する。なお、この後処理には、第2の多機能材を形成するための熱処理によって同時に形成される薄膜側の部材の剥離等が含まれる。   Such a fishing net is manufactured as follows. First, a fishing net compact is made of titanium, a titanium alloy, titanium oxide, or a titanium alloy oxide. The fishing net compact is heat-treated under predetermined conditions in the same manner as described in the first or second multifunctional material production method. Thereby, a layer containing carbon-doped titanium oxide or titanium alloy oxide (that is, the surface layer 102) is formed on the surface of the molded body. Furthermore, the fishing net shown in FIG. 19 is completed by subjecting the heat-treated molded body to post-treatment as necessary and naturally cooling. Note that this post-treatment includes peeling of a member on the thin film side that is simultaneously formed by heat treatment for forming the second multifunctional material.

或いは、上記の方法により炭素ドープ酸化チタン又はチタン合金酸化物を含む被膜が形成されたワイヤーロープを作製し、そのワイヤーロープを用いて漁網を形成しても良い。   Or the wire rope in which the film containing carbon dope titanium oxide or a titanium alloy oxide was formed by said method may be produced, and a fishing net may be formed using the wire rope.

このように、チタン等の成形体の表面に、炭素ドープ酸化チタン又はチタン合金酸化物を含む層を形成することにより、軽量で剛性が高く、且つ、被膜が有する光触媒機能により汚れが付着し難い漁網を得ることができる。特に、本実施形態においては、チタン等の成形体(基体)の一部を炭素ドープ酸化チタン又はチタン合金酸化物に変化させるので、基体と表面層との間に光電流の流れを妨げる明確な界面は存在せず、電気的コンダクタンスは高い。従って、基材の電位を低下させて孔食や腐食を抑制したり、酸化力により汚れを分解する効果が、非常に効率良く発現する。   In this way, by forming a layer containing carbon-doped titanium oxide or titanium alloy oxide on the surface of a molded body such as titanium, it is lightweight and highly rigid, and dirt is difficult to adhere due to the photocatalytic function of the coating. You can get a fishing net. In particular, in the present embodiment, a part of a molded body (substrate) such as titanium is changed to carbon-doped titanium oxide or titanium alloy oxide, so that it is clear that the flow of photocurrent is prevented between the substrate and the surface layer. There is no interface and the electrical conductance is high. Therefore, the effect of reducing the potential of the base material to suppress pitting corrosion and corrosion, or to decompose dirt by oxidizing power is exhibited very efficiently.

ここで、漁業用資器材は、通常の使用時に海水等に晒されているので、魚介類の汚れが付着したり、水棲生物やバクテリア類が付着して繁殖して微生物性腐食が生じ易い。このような汚れ等は除去し難いが、放置しておくと、外観が損ねられるだけでなく、衛生上の問題が生じたり、汚れのぬめりによって作業が妨げられたり、塩素性腐食や微生物性腐食により破損が生じるので耐用年数が短くなってしまう。また、塩害による腐食も大きな問題となっている。チタンは、塩素に対しては耐久性を有しているので、従来においては、チタンによって漁網を作製したり、漁網に光触媒機能を有する物質をコーティングすることにより防汚性能を付与することも試みられた。しかしながら、漁網の通常の使用状態においては、部材同士の接触点においてフレッティング磨耗が生じるので、コーティングが剥離したり、漁網そのものが削れたりして、いずれにしても高い効果は得られないことがわかった。ここで、フレッティング磨耗とは、微小な相対往復すべり運動(フレッティング運動)に伴って生じる損傷のことである。   Here, since fishery equipment is exposed to seawater or the like during normal use, it tends to cause microbial corrosion due to the contamination of fish and shellfish, or the growth of aquatic organisms and bacteria. Such stains are difficult to remove, but if left unattended, not only the appearance will be impaired, but also hygiene problems will occur, the work will be hindered by dirt contamination, chloric corrosion and microbial corrosion As a result of damage, the service life is shortened. Corrosion due to salt damage is also a major problem. Titanium has durability against chlorine, so in the past, it was tried to produce anti-fouling performance by making fishing nets with titanium or coating the fishing nets with a substance having a photocatalytic function. It was. However, in the normal use state of fishing nets, fretting wear occurs at the contact points between members, so that the coating peels off or the fishing net itself is shaved, and any high effect may not be obtained. all right. Here, fretting wear is damage caused by a minute relative reciprocating sliding motion (fretting motion).

しかしながら、本実施形態に係る資器材の表面層に含まれる炭素ドープ酸化チタン又はチタン合金酸化物は、高い光触媒機能を有しているだけでなく、耐磨耗性を含む高い機械的強度を有している。特に、先に説明した第1の多機能材においては、被膜表面の剛性や、耐磨耗性や、耐スクラッチ性が非常に高い。従って、フレッティング磨耗による表面層が削れや剥離を防止できるので、漁網において、光触媒機能によって生じる防汚効果を、長期に渡って得ることができる。その結果、魚介類の汚れが資器材に付着し難くなるので、資器材のヌメリがなくなり、作業員が衛生的に作業に従事できるようになると共に、作業の安全性も向上する。また、第1の多機能材の表面は極めて平滑なので、物理的にも海洋生物等が付着し難くなるという利点もある。   However, the carbon-doped titanium oxide or titanium alloy oxide contained in the surface layer of the equipment according to this embodiment has not only a high photocatalytic function but also high mechanical strength including wear resistance. is doing. In particular, the first multifunctional material described above has very high rigidity, abrasion resistance, and scratch resistance of the coating surface. Therefore, since the surface layer due to fretting wear can be prevented from being scraped or peeled off, the antifouling effect produced by the photocatalytic function can be obtained over a long period in the fishing net. As a result, it is difficult for fish and shellfish to be attached to the equipment, so that the equipment is not lost, workers can be engaged in work hygienically, and work safety is improved. In addition, since the surface of the first multifunctional material is extremely smooth, there is an advantage that marine organisms and the like are difficult to adhere physically.

加えて、表面層が有する高い機械的強度により、漁網の耐用年数が長くなるので、長期的にはコストの低下につながる。また、本実施形態におけるように、内部までチタンによって形成されている資器材は比較的軽量なので、漁網の引き上げ作業等の負担が軽減されるという利点もある。   In addition, the high mechanical strength of the surface layer increases the service life of the fishing net, leading to cost reduction in the long run. Further, as in the present embodiment, since the equipment made of titanium up to the inside is relatively lightweight, there is also an advantage that a burden such as fishing net lifting work is reduced.

本実施形態に係る資器材と同様の構造、即ち、チタン、チタン合金、酸化チタン、又は、チタン合金酸化物の表面に、被膜として炭素ドープ酸化チタン又はチタン合金酸化物を含む層が形成された構造は、その他にも様々な資器材に適用することができる。例えば、漁業分野においては、釣り竿用管材や釣り針が挙げられる。この場合には、チタンによって形成された管材等を用意し、所定の条件の下で熱処理を施すことにより、管材の表面に、被膜として炭素ドープ酸化チタン又はチタン合金酸化物を含む層を形成する。このような管材を用いた釣り竿は、高い剛性及び防汚性能を有していると共に軽量なので、幅広い利用者にとって使い勝手が良くなるものと考えられる。   The same structure as the equipment according to the present embodiment, that is, a layer containing carbon-doped titanium oxide or titanium alloy oxide as a film was formed on the surface of titanium, titanium alloy, titanium oxide, or titanium alloy oxide. The structure can be applied to various other equipment. For example, in the fishery field, pipes for fishing rods and fishing hooks can be mentioned. In this case, a tube material or the like formed of titanium is prepared, and a layer containing carbon-doped titanium oxide or a titanium alloy oxide is formed as a coating on the surface of the tube material by heat treatment under predetermined conditions. . A fishing rod using such a pipe material has high rigidity and antifouling performance and is lightweight, so it is considered that the usability is improved for a wide range of users.

或いは、本実施形態に係る資器材と同様の構造を、園芸又は農業分野において用いられるシャベル、スコップ、熊手、鎌、園芸用鋏等の資器材に適用しても良い。図21は、図20に示すシャベルの断面図である。このシャベルは、チタン、チタン合金、酸化チタン、又は、チタン合金酸化物によって形成されている心材層111と、心材層111の表面を覆っている表面層112とを含んでいる。表面層112は、先に説明した第1又は第2の多機能材における炭素ドープ酸化チタン又はチタン合金酸化物を含む層によって形成されている。このような資器材は、本実施形態に係る資器材と同様に、チタン等によって成形体を作製して、所定の条件の下でその成形体を熱処理すれば良い。   Or you may apply the structure similar to the equipment which concerns on this embodiment to equipment, such as a shovel, a scoop, a rake, a sickle, and a gardening basket used in the field of gardening or agriculture. 21 is a cross-sectional view of the shovel shown in FIG. This shovel includes a core material layer 111 formed of titanium, titanium alloy, titanium oxide, or titanium alloy oxide, and a surface layer 112 covering the surface of the core material layer 111. The surface layer 112 is formed of a layer containing carbon-doped titanium oxide or titanium alloy oxide in the first or second multifunctional material described above. In the same manner as the equipment according to the present embodiment, such an equipment may be formed by using titanium or the like and heat-treating the formed body under predetermined conditions.

ここで園芸又は農業用資器材には土や汚れが残留し易いが、それを放置しておくと、土中の微生物や農薬等の影響により器具の腐食を招いてしまう。そこで、チタン等によって形成された心材の表面に、被膜として炭素ドープ酸化チタン又はチタン合金酸化物を含む層を形成することにより、メンテナンスが容易で、耐用年数の長い資器材を得ることができる。特に、第1の多機能材における炭素ドープ酸化チタン又はチタン合金酸化物を含む層は、表面が極めて平滑であると共に、超親水性及び光触媒機能による高い酸化分解力により高いセルフクリーニング効果を発揮する。従って、そのような被膜が形成された資器材においては、汚れが付着し難く、水洗いのみで手入れが済むという利点がある。   Here, soil and dirt are likely to remain in the horticulture or agricultural equipment, but if left untreated, the equipment will be corroded by the influence of microorganisms, agricultural chemicals, etc. in the soil. Therefore, by forming a layer containing carbon-doped titanium oxide or titanium alloy oxide as a coating on the surface of the core material made of titanium or the like, an equipment material that is easy to maintain and has a long service life can be obtained. In particular, the layer containing carbon-doped titanium oxide or titanium alloy oxide in the first multifunctional material has a very smooth surface, and exhibits a high self-cleaning effect due to superhydrophilicity and high oxidative decomposition power due to the photocatalytic function. . Therefore, the equipment provided with such a film has the advantage that it is difficult for dirt to adhere and it can be cleaned only by washing with water.

或いは、本実施形態に係る資器材と同様の構造を、電設工事において用いられる電設資材に適用しても良い。具体的には、断熱ボックス、L字ブラケット、ケーブルブラケット、機器取付用アングル、スタンドパイプ等の電気配管用部品が挙げられる。ここで、屋外に配置される電気配管用部品や、屋外において使用される電設工事機材には汚れが付着しやすいが、汚れを放置しておくと、腐食によりそれらの部品や機材の耐久性が低下してしまう。一般に、そのような電設資材には硬質クロムメッキが施されるが、その替わりに本実施形態における多機能材を用いることにより、硬質クロムメッキに勝る耐久性(高硬度、耐スクラッチ性、耐磨耗性、耐薬品性、耐熱性)及び防汚性能を得ることができる。   Or you may apply the structure similar to the equipment which concerns on this embodiment to the electrical equipment used in electrical construction. Specifically, parts for electric piping such as a heat insulating box, an L-shaped bracket, a cable bracket, a device mounting angle, a stand pipe, and the like can be given. Here, dirt is likely to adhere to electrical piping parts placed outdoors and electrical construction equipment used outdoors, but if the dirt is left untreated, the durability of those parts and equipment will be increased due to corrosion. It will decline. In general, hard chrome plating is applied to such electrical equipment materials, but by using the multifunctional material in this embodiment instead, durability superior to hard chrome plating (high hardness, scratch resistance, abrasion resistance) Wear resistance, chemical resistance, heat resistance) and antifouling performance can be obtained.

なお、本実施形態に係る資器材と同様の構造を、電設資材のように、高い機械的強度が要求される分野に適用する場合には、被膜として、第1の多機能材における炭素ドープ酸化チタン又はチタン合金酸化物を含む層を形成することがより好ましい。この炭素ドープ酸化チタン又はチタン合金酸化物においては、表面のビッカース硬度を、硬質クロムよりも硬い1000Hv以上とすることが可能だからである。   In addition, when applying the same structure as the equipment according to the present embodiment to a field where high mechanical strength is required, such as electrical equipment materials, the carbon-doped oxidation in the first multifunctional material is performed as a coating. It is more preferable to form a layer containing titanium or a titanium alloy oxide. This is because in this carbon-doped titanium oxide or titanium alloy oxide, the surface Vickers hardness can be 1000 Hv or higher, which is harder than hard chromium.

さらに、本実施形態に係る資器材と同様の構造を、建築用部材に適用しても良い。具体的には、外壁用パネル、内装用パネル、屋根瓦、建具用部材(例えば、ドア用框、スライディングドア用パネル、シャッター、窓枠)、組立物置、組立車庫、ベランダ、バルコニー、窓用さく、固定金具、吊り具、継ぎ手、カーテンレール、及び、それらの付属品(例えば、連結金具)等に適用できる。   Furthermore, you may apply the structure similar to the equipment which concerns on this embodiment to the member for construction. Specifically, panels for exterior walls, interior panels, roof tiles, furniture components (for example, door fences, sliding door panels, shutters, window frames), assembly rooms, assembly garages, verandas, balconies, window panels It can be applied to fixing brackets, suspensions, joints, curtain rails, and their accessories (for example, connecting brackets).

炭素ドープ酸化チタン又はチタン合金酸化物を含む層は高い剛性及び耐スクラッチ性を有しているので、被膜としてそのような層が形成された資器材を用いることにより、建築物の外装や内装の美観を長期に渡って保つことが可能となる。また、この炭素ドープ酸化チタン又はチタン合金酸化物を含む層は、シックハウス症候群の原因となるアセトアルデヒドを、従来の光触媒製品より高速に分解することができると共に、波長が400nm以上の可視光にも十分に応答する。従って、資器材を屋外に設置する場合には勿論、室内においても効率良く光触媒機能を発現するので、内装用部材としても適切である。さらに、先にも述べたように、本実施形態に係る資器材は、熱処理時における処理温度や処理時間を制御することにより、表面の質感や色を変化させることができるので、意匠的な面からも、内装用部材に適している。   Since the layer containing carbon-doped titanium oxide or titanium alloy oxide has high rigidity and scratch resistance, the use of equipment with such a layer as a coating makes it possible to improve the exterior and interior of a building. It is possible to keep the aesthetic for a long time. In addition, this carbon-doped titanium oxide or titanium alloy oxide layer can decompose acetaldehyde, which causes sick house syndrome, at a higher speed than conventional photocatalytic products, and is sufficient for visible light having a wavelength of 400 nm or more. Respond to. Therefore, when the equipment is installed outdoors, the photocatalytic function can be efficiently expressed indoors, so that it is also suitable as an interior member. Furthermore, as described above, the equipment according to the present embodiment can change the texture and color of the surface by controlling the processing temperature and processing time during the heat treatment, so that the design surface Therefore, it is suitable for interior parts.

なお、本実施形態に係る資器材と同様の構造を、機械的強度が高いことはあまり要求されない内装用部材に適用する場合には、第2の多機能材における炭素ドープ酸化チタン又はチタン合金酸化物を含む層を形成することがより好ましい。ミクロには、そのような層の表面に形成されている微細な柱状構造物により、資器材全体の表面積が大きくなるので、光触媒機能がより効率良く発現するからである。   In addition, when the same structure as the equipment according to the present embodiment is applied to an interior member that is not required to have high mechanical strength, carbon-doped titanium oxide or titanium alloy oxidation in the second multifunctional material It is more preferable to form a layer containing an object. Micro is because the surface area of the entire equipment is increased by the fine columnar structure formed on the surface of such a layer, so that the photocatalytic function is more efficiently expressed.

さらに、近年においては、女性や高齢者が建築工事現場において作業に従事する場合が増えている。そこで、本実施形態におけるように、資器材の強度を保ちつつ軽量化することにより、作業従事者の負担を減らしつつ、作業の効率化及び質の向上を図ることが可能となる。   Furthermore, in recent years, the number of women and elderly people working on construction sites is increasing. Therefore, as in the present embodiment, by reducing the weight while maintaining the strength of the equipment, it is possible to improve the efficiency and quality of the work while reducing the burden on the worker.

或いは、本実施形態に係る資器材と同様の構造を、園芸又は農業分野において用いられる組立温室やビニールハウスの枠や支柱や連結具に適用しても良い。この場合には、本実施形態に係る資器材が有する光触媒機能によって生じる防汚効果や耐食性により、長期に渡ってそれらの機材を使用できるのに加えて、軽量であるために、組立や持ち運びが容易である等の利点がある。   Or you may apply the structure similar to the equipment which concerns on this embodiment to the frame, support | pillar, and connection tool of the assembly greenhouse used in the horticulture or the agricultural field, a greenhouse. In this case, due to the antifouling effect and corrosion resistance caused by the photocatalytic function of the equipment according to this embodiment, in addition to being able to use these equipment for a long period of time, it is lightweight, so it is easy to assemble and carry There are advantages such as being easy.

次に、本発明の第2の実施形態に係る資器材について、図22を参照しながら説明する。本実施形態に係る資器材は、漁業において用いられる機材であり、具体的には養殖用支柱である。
図22は、本実施形態に係る資器材たる養殖用支柱を示す断面図である。この養殖用支柱は、心材201と、心材201の外側に配置されている表面層202とを含んでいる。心材201は、例えば、鉄、鉄合金、非鉄合金等によって形成されている。また、表面層202は、チタン、チタン合金、酸化チタン、又は、チタン合金酸化物を含んでおり、少なくともその最表面には、先に説明した第1又は第2の多機能材における炭素ドープ酸化チタン又はチタン合金酸化物を含む層が形成されている。なお、図22においては、表面層202の全体が炭素ドープ酸化チタン又はチタン合金酸化物を含む層となっている。
Next, equipment according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The equipment according to the present embodiment is equipment used in the fishing industry, specifically, aquaculture props.
FIG. 22 is a cross-sectional view showing an aquaculture prop as an equipment according to the present embodiment. This culture support post includes a core material 201 and a surface layer 202 disposed outside the core material 201. The core material 201 is made of, for example, iron, an iron alloy, a non-ferrous alloy, or the like. The surface layer 202 includes titanium, a titanium alloy, titanium oxide, or a titanium alloy oxide, and at least the outermost surface thereof is carbon-doped oxidized in the first or second multifunctional material described above. A layer containing titanium or a titanium alloy oxide is formed. In FIG. 22, the entire surface layer 202 is a layer containing carbon-doped titanium oxide or titanium alloy oxide.

このような漁業用支柱は、次のようにして製造される。まず、心材201として、鉄、鉄合金、非鉄合金等によって支柱の成形体を作製する。この心材201の表面に、チタン、チタン合金、酸化チタン、又は、チタン合金酸化物を含む被膜を形成する。この被膜は、例えば、スパッタリング、蒸着、溶射等の公知の方法を用いて形成することができる。また、市販の酸化チタンゾルをスプレーコーティング、スピンコーティング、又は、ディッピングしても良い。或いは、チタン等の薄膜や薄板を圧接等により接合しても良い。次に、被膜が形成された支柱の成形体を、第1又は第2の多機能材の製造方法において説明したのと同様に、所定の条件の下で熱処理する。この熱処理は、被膜の少なくとも表面に炭素ドープ酸化チタン又はチタン合金酸化物を含む層が形成されるまで行われる。言い換えれば、表面層202の深層(心材201側の部分)においては、チタン又はチタン合金、或いは、炭素ドープされていない酸化チタン又はチタン合金酸化物の層(中間層)が残留していても構わない。それにより、表面層202が形成される。さらに、熱処理された被膜に対して必要に応じて後処理を施し、自然冷却させることにより、図22に示す養殖用支柱が完成する。   Such a fishing support is manufactured as follows. First, as a core material 201, a support pillar molded body is made of iron, an iron alloy, a non-ferrous alloy, or the like. A film containing titanium, a titanium alloy, titanium oxide, or a titanium alloy oxide is formed on the surface of the core material 201. This coating can be formed using a known method such as sputtering, vapor deposition, or thermal spraying. Further, a commercially available titanium oxide sol may be spray-coated, spin-coated, or dipped. Alternatively, a thin film such as titanium or a thin plate may be joined by pressure welding or the like. Next, the molded body of the column on which the film is formed is heat-treated under a predetermined condition in the same manner as described in the first or second multifunctional material manufacturing method. This heat treatment is performed until a layer containing carbon-doped titanium oxide or titanium alloy oxide is formed on at least the surface of the coating. In other words, in the deep layer of the surface layer 202 (portion on the core material 201 side), titanium or a titanium alloy, or a titanium oxide or titanium alloy oxide layer (intermediate layer) that is not carbon-doped may remain. Absent. Thereby, the surface layer 202 is formed. Furthermore, the post for a culture | cultivation shown in FIG. 22 is completed by performing a post-process as needed with respect to the heat-processed film, and making it cool naturally.

このように、心材の表面に、被膜として炭素ドープ酸化チタン又はチタン合金酸化物を含む層を形成することにより、資器材において、被膜が有する光触媒機能によって生じる防汚効果を得ることができる。
ここで、漁網用沈子、漁網用浮き、養殖いかだ、養殖用支柱、養殖用給餌器、養魚槽、生け簀、釣用足場板、ワイヤーロープ等の漁業用資器材は、先にも述べたように、魚介類の汚れや水棲生物やバクテリア類の付着及び繁殖による微生物性腐食や塩素製腐食により、耐用年数が短い。また、このような汚れ等を放置しておくと、外観が損ねられるだけでなく、衛生上の問題が生じたり、汚れのぬめりによって作業が妨げられてしまう。
In this way, by forming a layer containing carbon-doped titanium oxide or titanium alloy oxide as a coating on the surface of the core material, the antifouling effect produced by the photocatalytic function of the coating can be obtained in the equipment.
Here, fishery equipment such as fishing net sinks, fishing net floats, aquaculture rafts, aquaculture props, aquaculture feeders, fish tanks, ginger, fishing scaffolding boards, wire ropes, etc. In addition, the service life is short due to microbial corrosion and chlorine corrosion due to the contamination of fish and shellfish, aquatic organisms and bacteria and the propagation of bacteria. In addition, if such dirt is left unattended, not only the appearance is impaired, but also hygiene problems occur, and the work is hindered by dirt smearing.

しかしながら、表面に炭素ドープ酸化チタン又はチタン合金酸化物を含む被膜が形成された漁業用資器材においては、被膜が有する光触媒機能によって生じる防汚効果により、魚介類の汚れが資器材に付着し難くなる。それにより、資器材のヌメリがなくなるので、作業員が衛生的に作業に従事できるようになると共に、作業の安全性も向上する。また、そのような漁業用資器材においては、光触媒機能による消臭効果も期待できるので、作業における快適性も向上する。なお、資器材において比較的高い機械的強度が要求される場合には、被膜として、第1の多機能材における炭素ドープ酸化チタン又はチタン合金酸化物を含む層を形成することがより好ましい。そのような被膜は、耐スクラッチ性や耐磨耗性を含む非常に高い機械的耐久性を有しているので、漁業用資器材の使用中に被膜が削れたり剥離することはないからである。その結果、金属や合金によって形成されている心材が塩害により破損することもなくなり、資器材の耐用年数が長期化する。従って、長期的にはコスト低減を図ることができる。さらに、この膜の表面は極めて平滑なので、物理的にも海洋生物等が付着し難くなるという利点もある。   However, in fishery equipment having a coating film containing carbon-doped titanium oxide or titanium alloy oxide on the surface, dirt from fish and shellfish is less likely to adhere to the equipment due to the antifouling effect produced by the photocatalytic function of the coating film. Become. Thereby, since there is no waste of equipment, the worker can be engaged in the work in a sanitary manner, and the safety of the work is also improved. Moreover, in such fishery equipment, the deodorizing effect due to the photocatalytic function can be expected, so that the comfort in work is improved. In addition, when a comparatively high mechanical strength is requested | required in an equipment, it is more preferable to form the layer containing the carbon dope titanium oxide or titanium alloy oxide in a 1st multifunctional material as a film. This is because such a coating has a very high mechanical durability including scratch resistance and abrasion resistance, so that the coating does not scrape or peel off during use of fishery equipment. . As a result, the core material made of metal or alloy is not damaged by salt damage, and the useful life of the equipment is prolonged. Therefore, cost reduction can be achieved in the long term. Further, since the surface of the membrane is extremely smooth, there is an advantage that marine organisms are hardly attached physically.

本実施形態に係る資器材と同様の構造、即ち、金属又は合金等の心材と、炭素ドープ酸化チタン又はチタン合金酸化物を含む被膜とを有する構造は、この他にも様々な分野に適用することができる。例えば、本実施形態に係る資器材におけるのと同様の構造を、船底に適用しても良い。ここで、船底に水棲生物やバクテリア類が付着して繁殖すると、船底の表面が粗くなって船速の低下や燃費の悪化を招いてしまう。また、付着した汚れを放置しておけば、船底の表面塗装の腐食を招くので、船全体の機能が低下してしまう。しかしながら、船底から汚れを除去する作業は大きな手間となっている。そのような船底の構成部材として、防汚性能を有する多機能材を適用することにより、船底への汚れ付着を防止することができるので、メンテナンスの負担を大幅に軽減することが可能となる。特に、先に述べた第1の多機能材における炭素ドープ酸化チタン又はチタン合金酸化物を含む層は、表面が極めて平滑であると共に、高いセルフクリーニング効果を発揮するので、物理的にも汚れが付着し難く、水洗いだけで簡単に除去できるという利点がある。船底に炭素ドープ酸化チタン又はチタン合金酸化物を含む被膜を形成するためには、例えば、酸化チタンゾルをスプレーコーティングすることによって酸化チタンの膜を船底に形成し、ガスバーナー等を用いて所定の成分を含む燃焼炎を該被膜に当てて熱処理すれば良い。   The structure similar to the equipment according to the present embodiment, that is, the structure having a core material such as a metal or an alloy and a film containing carbon-doped titanium oxide or titanium alloy oxide is applied to various other fields. be able to. For example, the same structure as that in the equipment according to this embodiment may be applied to the ship bottom. Here, if aquatic organisms and bacteria adhere to the bottom of the ship and propagate, the surface of the bottom of the ship becomes rough, leading to a reduction in ship speed and a deterioration in fuel consumption. Further, if the adhered dirt is left unattended, the surface paint on the bottom of the ship will be corroded, and the function of the entire ship will deteriorate. However, the work of removing dirt from the ship bottom is a great effort. By applying a multifunctional material having antifouling performance as a constituent member of such a ship bottom, it is possible to prevent dirt from adhering to the ship bottom, thereby greatly reducing the maintenance burden. In particular, the layer containing carbon-doped titanium oxide or titanium alloy oxide in the first multifunctional material described above has a very smooth surface and exhibits a high self-cleaning effect. There is an advantage that it is difficult to adhere and can be easily removed only by washing with water. In order to form a film containing carbon-doped titanium oxide or titanium alloy oxide on the bottom of the ship, for example, a titanium oxide film is formed on the bottom of the ship by spray-coating a titanium oxide sol, and predetermined components are used using a gas burner or the like. What is necessary is just to heat-process by applying the combustion flame containing this to this film.

さらに、本実施形態に係る資器材と同様の構造を、例えば、塗装工事用資器材に適用しても良い。具体的には、塗料缶を保持するための治具又は工具や、ハツリ具が挙げられる。ここで、塗装工事の分野においては、使用される治具や工具に汚れが付着しやすい半面、除去し難く、さらに、有機溶剤が直接触れる場合が多いので腐食し易いという問題がある。そこで、それらの治具や工具の表面に炭素ドープ酸化チタン又はチタン合金酸化物を含む被膜を形成する。それにより、被膜が有する光触媒機能によって生じる防汚効果を得ることができる。また、そのような被膜が有する高い耐薬品性により、塗装工事用の治具や工具の耐用年数を長期化させることが可能となる。   Furthermore, you may apply the structure similar to the equipment which concerns on this embodiment, for example to the equipment for painting construction. Specifically, a jig or tool for holding the paint can and a chiseling tool can be used. Here, in the field of painting work, there is a problem that dirt is likely to adhere to the jigs and tools to be used, but it is difficult to remove, and the organic solvent is often directly touched, so that it is easily corroded. Therefore, a film containing carbon-doped titanium oxide or titanium alloy oxide is formed on the surface of the jig or tool. Thereby, the antifouling effect produced by the photocatalytic function of the coating can be obtained. Further, the high chemical resistance of such a coating makes it possible to extend the service life of jigs and tools for painting work.

或いは、本実施形態に係る資器材と同様の構造を、ボルト、ナット、ビス等を含むボルト類やベアリングに適用しても良い。ここで、ボルト類やベアリングにおいては、かじりが問題となっている。かじりとは、滑り面等に生じる微小な焼付きの集成によって生じる表面の損傷のことである。例えば、ボルトのねじ山にかじりが生じると、締め付けたボルトが動かなくなってしまう。或いは、ベアリングにおいては、精密な動作が妨げられてしまう。そこで、それらの部材の表面に、炭素ドープ酸化チタン又はチタン合金酸化物を含む被膜を形成する。特に、第1の多機能材における炭素ドープ酸化チタン又はチタン合金酸化物を含む層は、表面が極めて平滑であるので、精密機器の構成部品の表面形成層に適していると共に、耐スクラッチ性を含む機械的強度が極めて高いので、かじりの発生を抑制できるという利点を有している。   Alternatively, the same structure as the equipment according to the present embodiment may be applied to bolts and bearings including bolts, nuts, screws, and the like. Here, galling is a problem in bolts and bearings. The galling refers to surface damage caused by the assembly of minute seizures generated on a sliding surface or the like. For example, if the thread of the bolt is galling, the tightened bolt will not move. Or in a bearing, precise operation will be prevented. Therefore, a film containing carbon-doped titanium oxide or titanium alloy oxide is formed on the surfaces of these members. In particular, the layer containing carbon-doped titanium oxide or titanium alloy oxide in the first multifunctional material is extremely smooth in surface, and thus is suitable as a surface forming layer for components of precision equipment and has scratch resistance. Since the mechanical strength is extremely high, there is an advantage that the occurrence of galling can be suppressed.

加えて、本実施形態に係る資器材と同様の構造を、先にも述べた公共施設や介護施設等における水回りの設備に適用しても良い。具体的には、汚れが付着し易い調理台や、洗面台や、水洗金具等のように、一般に金属や合金が用いられる備品を、本実施形態に係る資器材と同様の製造方法によって作製する。それにより、炭素ドープ酸化チタン又はチタン合金酸化物を含む層が有する光触媒機能によって生じる防汚効果によって、衛生的な環境を容易に維持することが可能となる。また、光触媒機能によって生じる消臭効果及び空気清浄効果を期待することもできる。さらに、先にも述べたように、炭素ドープ酸化チタン又はチタン合金酸化物を含む層においては、熱処理時における処理温度や処理時間を制御することにより、表面の質感や色を変化させることができるので、そのような意匠的な面からも、公共施設や介護施設等における備品の構造材に適している。   In addition, the same structure as the equipment according to the present embodiment may be applied to water-related equipment in public facilities and care facilities as described above. Specifically, equipment that generally uses metal or an alloy, such as a cooking table, a washstand, and a water-fitting bracket, which are easily contaminated, is produced by the same manufacturing method as the equipment according to the present embodiment. . Thereby, a hygienic environment can be easily maintained by the antifouling effect produced by the photocatalytic function of the layer containing carbon-doped titanium oxide or titanium alloy oxide. Moreover, the deodorizing effect and air cleaning effect which arise by a photocatalyst function can also be anticipated. Furthermore, as described above, in the layer containing carbon-doped titanium oxide or titanium alloy oxide, the texture and color of the surface can be changed by controlling the treatment temperature and treatment time during the heat treatment. Therefore, from such a design aspect, it is suitable as a structural material for equipment in public facilities and nursing care facilities.

或いは、本実施形態に係る資器材と同様の構造を、浚渫工事において用いられる器具や、舗装工事において用いられる器具(例えば、シャベル、つるはし等)等に適用しても良い。ここで、航路やダムの浚渫工事において用いられる器具には、汚泥や残渣等の汚れが付着する。また、舗装工事においても同様に、除去するのが困難な汚れが器具に付着する。そのような汚れを放置しておくと、器具において孔食や全面腐食が生じ、破損を招くおそれがある。そのため、浚渫工事用器具の耐用年数の短期化を防止するためには、汚れの除去等のメンテナンスが重要であるが、器具にこびりついた汚泥等を除去することは大変な手間であり、除去しきれないのが問題となっている。   Or you may apply the structure similar to the equipment which concerns on this embodiment to the instrument (for example, shovel, a pickaxe, etc.) used in the equipment used in dredging construction, pavement construction, etc. Here, dirt such as sludge and residue adheres to the equipment used in the dredging construction of the channel and dam. Similarly, in pavement construction, dirt that is difficult to remove adheres to the appliance. If such dirt is left unattended, there is a risk that pitting corrosion or general corrosion will occur in the instrument, causing damage. Therefore, in order to prevent the shortening of the service life of dredging equipment, maintenance such as removal of dirt is important, but removing sludge stuck to the equipment is a lot of work and is difficult to remove. The problem is not being able to complete.

そこで、そのような器具の表面に、被膜として炭素ドープ酸化チタン又はチタン合金酸化物を含む層を形成することにより、それらの器具において高い防汚効果を得ることができる。従って、メンテナンスの手間を軽減しつつ、腐食等を抑制して器具の耐用年数を長期化させることが可能となる。特に、先に述べた第1の多機能材における炭素ドープ酸化チタン又はチタン合金酸化物を含む層は、表面が極めて平滑であると共に、高いセルフクリーニング効果を発揮するので、物理的にも汚れが付着し難く、水洗いだけで汚れを簡単に除去できるという利点を有している。従って、浚渫業や舗装業等の分野における用途には、より適切である。さらに、炭素ドープ酸化チタン又はチタン合金酸化物を含む層は高い剛性及び耐スクラッチ性を有しているので、浚渫工事や舗装工事における通常の使用状態において、器具の表面層が剥離したり削れることはない。   Therefore, by forming a layer containing carbon-doped titanium oxide or titanium alloy oxide as a coating on the surface of such devices, a high antifouling effect can be obtained in those devices. Therefore, it is possible to prolong the service life of the appliance by reducing corrosion and the like while reducing maintenance work. In particular, the layer containing carbon-doped titanium oxide or titanium alloy oxide in the first multifunctional material described above has a very smooth surface and exhibits a high self-cleaning effect. It has the advantage that it is difficult to adhere and dirt can be easily removed only by washing with water. Therefore, it is more suitable for applications in the fields such as the dredging industry and the paving industry. In addition, the layer containing carbon-doped titanium oxide or titanium alloy oxide has high rigidity and scratch resistance, so that the surface layer of the device can be peeled off or scraped under normal use in dredging and paving work. There is no.

次に、本発明の第3の実施形態に係る資器材について、図23は、本発明の第1の実施形態に係る資器材を示す断面図である。本実施形態に係る資器材は、園芸又は農業において用いられる栽培容器である。
図23に示す栽培容器は、心材301と、心材301の外側に配置された表面層302とを含んでいる。心材301は、例えば、セラミックスによって形成されている。また、表面層302は、チタン、チタン合金、酸化チタン、又は、チタン合金酸化物によって形成されており、少なくともその最表面には、先に説明した第1又は第2の多機能材における炭素ドープ酸化チタン又はチタン合金酸化物を含む層が形成されている。なお、図23においては、表面層302の全体が炭素ドープ酸化チタン又はチタン合金酸化物層となっている。
Next, about the equipment which concerns on the 3rd Embodiment of this invention, FIG. 23 is sectional drawing which shows the equipment which concerns on the 1st Embodiment of this invention. The equipment according to the present embodiment is a cultivation container used in horticulture or agriculture.
The cultivation container shown in FIG. 23 includes a core material 301 and a surface layer 302 disposed outside the core material 301. The core material 301 is made of ceramics, for example. The surface layer 302 is made of titanium, titanium alloy, titanium oxide, or titanium alloy oxide, and at least the outermost surface thereof is doped with carbon in the first or second multifunctional material described above. A layer containing titanium oxide or a titanium alloy oxide is formed. In FIG. 23, the entire surface layer 302 is a carbon-doped titanium oxide or titanium alloy oxide layer.

このような栽培容器は、次のようにして製造される。まず、心材301として、セラミックスの栽培容器の成形体を作製する。この心材301の表面に、チタン、チタン合金、酸化チタン、又は、チタン合金酸化物を含む被膜を形成する。被膜の形成方法については、第2の実施形態におけるのと同様である。次に、チタン等の被膜が形成されたセラミックスの栽培容器を、先に第1又は第2の多機能材の製造方法において説明したのと同様に、所定の条件の下で熱処理する。それにより、表面層302が形成される。この熱処理は、被膜の少なくとも表面に炭素ドープ酸化チタン又はチタン合金酸化物を含む層が形成されるまで行われる。
さらに、熱処理後の栽培容器に対して必要に応じて後処理を施し、自然冷却させることにより、図23に示す栽培容器が完成する。
Such a cultivation container is manufactured as follows. First, as a core material 301, a molded body of a ceramic cultivation container is produced. A film containing titanium, a titanium alloy, titanium oxide, or a titanium alloy oxide is formed on the surface of the core material 301. The method for forming the coating is the same as in the second embodiment. Next, the ceramic cultivation container on which the coating film of titanium or the like is formed is heat-treated under predetermined conditions in the same manner as described in the first or second multifunctional material production method. Thereby, the surface layer 302 is formed. This heat treatment is performed until a layer containing carbon-doped titanium oxide or titanium alloy oxide is formed on at least the surface of the coating.
Furthermore, the cultivation container shown in FIG. 23 is completed by performing a post-process as needed with respect to the cultivation container after heat processing, and making it cool naturally.

このように、心材の表面に、被膜として炭素ドープ酸化チタン又はチタン合金酸化物を含む層を形成することにより、資器材において、被膜が有する光触媒機能によって生じる防汚効果を得ることができる。従って、植木鉢、プランター、育苗箱、もやし栽培器等の栽培容器を清潔に保つことができると共に、汚れの付着に起因する栽培容器の劣化を防いで、長期間、美観を損なうことなく使用することが可能となる。また、そのような被膜の高いセルフクリーニング効果により、使用後の栽培容器を簡単に水洗いするだけで付着物を容易に落とすことができ、次に使用する時期まで衛生的に保管することが可能となる。さらに、先にも述べたように、炭素ドープ酸化チタン又はチタン合金酸化物を含む層においては、熱処理時における処理温度や処理時間を制御することにより、表面の質感や色を変化させることができるので、本実施形態に係る資器材は、意匠的な面から、室内用栽培容器への用途にも適している。   In this way, by forming a layer containing carbon-doped titanium oxide or titanium alloy oxide as a coating on the surface of the core material, the antifouling effect produced by the photocatalytic function of the coating can be obtained in the equipment. Therefore, it is possible to keep the cultivation containers such as flower pots, planters, seedling boxes, bean sprouts, etc. clean, and prevent the cultivation containers from deteriorating due to the adhesion of dirt, and use them for a long time without impairing the beauty. Is possible. In addition, such a high self-cleaning effect of the coating makes it possible to easily remove deposits by simply washing the used cultivation container with water and storing it hygienically until the next use. Become. Furthermore, as described above, in the layer containing carbon-doped titanium oxide or titanium alloy oxide, the texture and color of the surface can be changed by controlling the treatment temperature and treatment time during the heat treatment. Therefore, the equipment which concerns on this embodiment is suitable also for the use to the indoor cultivation container from a design surface.

本実施形態に係る資器材と同様の構造、即ち、セラミックスや高温耐熱性ガラス等を含む非金属の心材と、炭素ドープ酸化チタン又はチタン合金酸化物を含む被膜とを有する構造は、この他にも様々な分野に適用することができる。例えば、道路用の舗装材の1つである舗装用ブロックや、駅構内に配設される敷石や、建築材料である外壁用レンガが挙げられる。図24に示す舗装用ブロックは、セラミックス等により形成された心材311と、炭素ドープ酸化チタン又はチタン合金酸化物を含む表面層312とを有している。表面層312は、必ずしも心材311の表面全体に形成する必要はなく、少なくとも、設置されたときに道路側に露出する面に形成すればよい。このような舗装用ブロックを用いて舗装道路形成すれば、表面層312の光触媒機能により生じる防汚効果及びセルフクリーニング効果によって道路清掃が容易となるので、メンテナンスに要するコストを削減することが可能となる。また、光触媒機能によって生じる消臭効果や空気清浄効果により、都市環境の改善を期待することができる。   In addition to this, the structure having the same structure as the equipment according to the present embodiment, that is, the structure having a non-metallic core material including ceramics, high-temperature heat-resistant glass, and the like, and a film including carbon-doped titanium oxide or titanium alloy oxide, Can also be applied to various fields. For example, paving blocks that are one of road paving materials, paving stones arranged in station premises, and bricks for outer walls that are building materials. The paving block shown in FIG. 24 has a core material 311 formed of ceramics or the like, and a surface layer 312 containing carbon-doped titanium oxide or titanium alloy oxide. The surface layer 312 does not necessarily have to be formed on the entire surface of the core material 311, and may be formed on at least a surface exposed to the road when installed. If a paved road is formed using such a paving block, road cleaning is facilitated by the antifouling effect and self-cleaning effect produced by the photocatalytic function of the surface layer 312, so that the cost required for maintenance can be reduced. Become. Moreover, improvement of the urban environment can be expected by the deodorizing effect and the air cleaning effect produced by the photocatalytic function.

或いは、本実施形態に係る資器材と同様の構造を、常に衛生的な環境が求められる公共施設や介護施設等における水回りの設備に適用しても良い。具体的には、特に汚れが付着し易いトイレの便器、トイレタンク、浴槽、壁面又は床面のタイル等のように、一般にセラミックス材料が用いられる備品を、本実施形態に係る資器材と同様に作製する。それにより、表面層が有する光触媒機能により生じる防汚効果及びセルフクリーニング効果によって、施設の衛生的な環境を容易に維持することが可能となる。また、光触媒機能によって生じる消臭効果及び空気清浄効果を得ることもできる。なお、先に例示した備品のように、機械的強度が高いことはあまり要求されない資器材においては、被膜として、第2の多機能材における炭素ドープ酸化チタン又はチタン合金酸化物を含む層を形成することがより好ましい。ミクロには、第2の多機能材の表面に形成されている微細な柱状構造物により、資器材全体の表面積が大きくなるので、光触媒機能がより効率良く発現するからである。   Or you may apply the structure similar to the equipment which concerns on this embodiment to the equipment around the water in a public facility, a nursing care facility, etc. in which a sanitary environment is always calculated | required. Specifically, in the same manner as the equipment according to the present embodiment, fixtures that generally use ceramic materials, such as toilet bowls, toilet tanks, bathtubs, wall surfaces or floor tiles that are particularly susceptible to contamination, are used. Make it. Thereby, the hygienic environment of the facility can be easily maintained by the antifouling effect and the self-cleaning effect generated by the photocatalytic function of the surface layer. Moreover, the deodorizing effect and air cleaning effect which arise by a photocatalyst function can also be acquired. In the case of equipment that is not required to have high mechanical strength, such as the equipment exemplified above, a layer containing carbon-doped titanium oxide or titanium alloy oxide in the second multifunctional material is formed as a coating. More preferably. Micro is because the surface area of the entire equipment is increased by the fine columnar structure formed on the surface of the second multifunctional material, so that the photocatalytic function is more efficiently expressed.

以上説明した第1〜第3の実施形態に係る資器材の製造方法においては、炭素ドープ酸化チタン又はチタン合金酸化物を含む層を形成するために、心材に対しても熱処理を行っている。従って、心材を構成する物質の融点又はガラス転移点と、熱処理温度との関係が問題となるおそれがある。しかしながら、熱処理温度よりも融点又はガラス転移点が低い物質を用いる場合においても、熱処理をごく短時間に限られた領域のみに対して行うようにしたり、熱処理面とは反対側から心材を冷却しながら熱処理を行うことにより、上記の問題は回避できる。   In the manufacturing method of equipment according to the first to third embodiments described above, the core material is also heat-treated in order to form a layer containing carbon-doped titanium oxide or titanium alloy oxide. Therefore, the relationship between the melting point or glass transition point of the substance constituting the core material and the heat treatment temperature may be a problem. However, even when a substance having a melting point or glass transition point lower than the heat treatment temperature is used, the heat treatment is performed only in a limited area or the core material is cooled from the side opposite to the heat treatment surface. However, the above problem can be avoided by performing the heat treatment.

次に、本発明の第4の実施形態に係る資器材について、図25を参照しながら説明する。本実施形態に係る資器材は、内装用タイルである。
図25は、本実施形態に係る資器材の製造方法を説明するための図である。本実施形態に係る資器材は、次のようにして製造される。
Next, the equipment which concerns on the 4th Embodiment of this invention is demonstrated, referring FIG. The equipment according to the present embodiment is an interior tile.
FIG. 25 is a view for explaining the method for manufacturing the equipment according to the present embodiment. The equipment according to the present embodiment is manufactured as follows.

まず、図25の(a)に示すように、チタン、チタン合金、酸化チタン、又は、チタン合金酸化物を含む薄板401を用意する。或いは、チタン等の薄板の代わりにチタン等の薄膜を用意しても良い。このチタン等の薄板401に対して、第1又は第2の多機能材の製造方法において説明したのと同様に、所定の条件の下で熱処理を施すことにより、炭素ドープ酸化チタン又はチタン合金酸化物を含む層を形成する。さらに、熱処理された薄板に対して必要に応じて後処理を施すことにより、図25の(b)に示す多機能材402が作製される。なお、炭素ドープ酸化チタン又はチタン合金酸化物を含む層は、多機能材402の少なくとも一部(例えば、図25の(b)の上面)に形成されていれば良い。   First, as shown in FIG. 25A, a thin plate 401 containing titanium, a titanium alloy, titanium oxide, or a titanium alloy oxide is prepared. Alternatively, a thin film such as titanium may be prepared instead of a thin plate such as titanium. The thin plate 401 such as titanium is oxidized with carbon-doped titanium oxide or titanium alloy by performing heat treatment under predetermined conditions in the same manner as described in the first or second method for producing a multifunctional material. A layer containing an object is formed. Further, the multi-functional material 402 shown in FIG. 25B is manufactured by subjecting the heat-treated thin plate to post-processing as necessary. Note that the layer containing carbon-doped titanium oxide or titanium alloy oxide may be formed on at least a part of the multifunctional material 402 (for example, the upper surface in FIG. 25B).

次に、図25の(c)に示すように、多機能材402を心材403に接合する。接合方法としては、圧接、接着剤を用いた貼り付け等、公知の方法を用いることができる。それにより、図25の(d)に示す資器材が完成する。なお、薄板401を心材の形状に合わせて予め成形しておいても良いし、薄板の加熱処理後に、多機能材402を心材の形状に合わせて成形しても良い。   Next, as shown in FIG. 25C, the multifunctional material 402 is joined to the core material 403. As a joining method, a known method such as pressure welding or pasting using an adhesive can be used. Thereby, the equipment shown in (d) of FIG. 25 is completed. The thin plate 401 may be formed in advance according to the shape of the core material, or the multifunctional material 402 may be formed according to the shape of the core material after the heat treatment of the thin plate.

このように、本実施形態においては、予め作製された多機能材を心材の表面に接合するので、タイルを構成するセラミックスはもちろん、比較的融点が低い等、熱処理に耐えることができない心材に対しても、非常に高い光触媒機能を付与することができる。また、本実施形態においては、心材の表面において、多機能材が配置される領域を自由にレイアウトできる。そのため、部分的に多機能材を配置したり、色や質感の異なる複数種類の多機能材を用いることにより、資器材の表面をデザインすることも可能である。なお、多機能材の色や質感を変化させるためには、薄板401を熱処理する工程において、熱処理温度や時間等の処理条件を変更すれば良い。
或いは、本実施形態に係る資器材の製造方法の変形例として、先に説明した第2の多機能材を作製し、基体から剥離された薄膜側の部材を心材に接合しても良い。
Thus, in this embodiment, since the multifunctional material prepared in advance is joined to the surface of the core material, not only the ceramics constituting the tile but also the core material that cannot withstand heat treatment such as a relatively low melting point. However, a very high photocatalytic function can be imparted. Moreover, in this embodiment, the area | region where a multifunctional material is arrange | positioned can be laid out freely on the surface of a core material. For this reason, it is possible to design the surface of the equipment by partially arranging the multifunctional material or using a plurality of types of multifunctional materials having different colors and textures. In order to change the color and texture of the multifunctional material, the processing conditions such as the heat treatment temperature and time may be changed in the step of heat treating the thin plate 401.
Alternatively, as a modification of the method for manufacturing an equipment material according to the present embodiment, the second multifunctional material described above may be produced, and the thin-film side member peeled off from the substrate may be joined to the core material.

次に、本発明の第5の実施形態に係る資器材について説明する。本実施形態に係る資器材は、内装用タイルである。
図26は、本実施形態に係る資器材の製造方法を説明するための図である。本実施形態に係る資器材は、次のようにして製造される。
Next, the equipment which concerns on the 5th Embodiment of this invention is demonstrated. The equipment according to the present embodiment is an interior tile.
FIG. 26 is a diagram for explaining the method for manufacturing the equipment according to the present embodiment. The equipment according to the present embodiment is manufactured as follows.

まず、粉末状の多機能材を作製する。例えば、粉末状の第1の多機能材は、チタンを含む粉末状の基体に所定の条件の下で熱処理を施すことにより得られる。また、粉末状の第2の多機能材は、薄板等の基体を用いて第2の多機能材を作製し、基体から剥離された薄膜側の部材を粉砕することにより得られる。   First, a powdery multifunctional material is produced. For example, the powdery first multifunctional material can be obtained by subjecting a powdery substrate containing titanium to a heat treatment under predetermined conditions. The powdery second multifunctional material can be obtained by producing a second multifunctional material using a substrate such as a thin plate and pulverizing the member on the thin film side separated from the substrate.

次に、図26に示すように、多機能材の粉末501を、タイル状に成形された心材502の表面に配置して固定する。この固定方法としては、公知の方法を用いることができ、例えば、心材502の表面に接着剤を塗布し、その上から多機能材の粉末501を散布する方法が考えられる。   Next, as shown in FIG. 26, the multi-functional material powder 501 is arranged and fixed on the surface of the core material 502 formed in a tile shape. As this fixing method, a known method can be used. For example, a method in which an adhesive is applied to the surface of the core material 502 and the powder 501 of the multi-functional material is dispersed thereon can be considered.

このように、本実施形態においては、予め作製された多機能材の粉末を心材の表面に配置するので、タイルを形成するセラミックスはもちろん、熱処理に耐えることができない物質によって構成されている心材に対しても、非常に高い光触媒機能を付与することができる。また、心材502の表面において、粉末が配置される領域を自由にレイアウトできるようになるので、部分的に多機能材を配置したり、色や質感の異なる複数種類の多機能材を用いることにより、資器材の表面をデザインすることも可能となる。   As described above, in this embodiment, since the powder of the multifunctional material prepared in advance is arranged on the surface of the core material, not only the ceramic forming the tile but also the core material made of a material that cannot withstand heat treatment. In contrast, a very high photocatalytic function can be imparted. In addition, since the area where the powder is arranged can be freely laid out on the surface of the core material 502, it is possible to partially arrange the multifunctional material or use a plurality of types of multifunctional materials having different colors and textures. It is also possible to design the surface of equipment.

或いは、多機能材の粉末を心材に固定させる方法として、心材の表面を加熱して軟化させ、その上から多機能材の粉末を散布して押圧しても良い。この方法は、心材を樹脂やガラス等によって形成する場合に用いることができる。   Alternatively, as a method of fixing the multifunctional material powder to the core material, the surface of the core material may be heated and softened, and the multifunctional material powder may be sprayed and pressed from the surface. This method can be used when the core material is formed of resin, glass or the like.

本発明は、園芸又は農業用資器材、漁業用資器材、浚渫用資器材、舗装用資器材、建築工事用資器材、建設工事用資器材、塗装用資器材、施設用備品、及び、電設資材において利用可能である。   The present invention relates to horticultural or agricultural equipment, fishing equipment, dredging equipment, paving equipment, building construction equipment, construction equipment, painting equipment, facility equipment, and electrical equipment. It can be used in materials.

試験例1の被膜硬度試験の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the film hardness test of Test Example 1. 試験例5のXPS分析の結果を示す図である。10 is a diagram showing the results of XPS analysis in Test Example 5. FIG. 試験例6の光電流密度の波長応答性を示す図である。It is a figure which shows the wavelength response of the photocurrent density of Test Example 6. 試験例7の光エネルギー変換効率の試験結果を示す図である。It is a figure which shows the test result of the light energy conversion efficiency of Test Example 7. 試験例8の消臭試験の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the deodorizing test of Test Example 8. 試験例9の防汚試験の結果を示す写真である。10 is a photograph showing the results of an antifouling test in Test Example 9. 試験例11の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of Test Example 11. 実施例11及び12で得られた炭素ドープ酸化チタン層の光透過状態を示す写真である。It is a photograph which shows the light transmission state of the carbon dope titanium oxide layer obtained in Example 11 and 12. 実施例11で得られた炭素ドープ酸化チタン層の表面状態を示す写真である。6 is a photograph showing the surface state of the carbon-doped titanium oxide layer obtained in Example 11. FIG. 実施例13で得られた多機能材の状態を示す顕微鏡写真である。14 is a photomicrograph showing the state of the multifunctional material obtained in Example 13. 薄膜上に白色の酸化チタンからなる多数の連続した狭幅突起部及び突起部上に林立している微細柱が露出している小片部材3の薄膜側表面の状態を示す顕微鏡写真である。It is a microscope picture which shows the state of the thin film side surface of the small piece member 3 which has exposed many fine narrow protrusions which consist of white titanium oxide on a thin film, and the fine pillar standing on a protrusion part. 薄膜上に白色の酸化チタンからなる多数の連続した狭幅突起部及び突起部上に林立している微細柱が露出している小片部材3の多数の連続した狭幅突起部及び突起部上に林立している微細柱が露出している側の表面の状態示す顕微鏡写真である。On a large number of continuous narrow-width projections and projections of the small piece member 3 in which a large number of continuous narrow-width projections made of white titanium oxide on the thin film and fine columns standing on the projections are exposed It is a microscope picture which shows the state of the surface of the side where the fine pillar which stands is exposed. 白色の酸化チタンからなる微細柱が林立している層2の状態を示す顕微鏡写真である。It is a microscope picture which shows the state of the layer 2 in which the micro pillar which consists of white titanium oxide stands. 試験例15(防汚試験)の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of Test Example 15 (antifouling test). 試験例16(結晶構造と結合状態)の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of Test Example 16 (crystal structure and bonding state). 実施例19における加熱時間120秒後のSEM写真である。It is a SEM photograph after a heating time of 120 seconds in Example 19. 実施例19における加熱時間180秒後のSEM写真である。It is a SEM photograph after a heating time of 180 seconds in Example 19. 実施例19における加熱時間480秒後のSEM写真である。It is a SEM photograph after the heating time of 480 seconds in Example 19. 本発明の第1の実施形態に係る資器材たる漁網を示す一部断面斜視図である。It is a partial cross section perspective view which shows the fishing net which is an equipment material which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る資器材と同様の構造が適用されるシャベルを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the shovel to which the structure similar to the equipment which concerns on the 1st Embodiment of this invention is applied. 図20の一点鎖線XXI-XXIにおける断面図である。It is sectional drawing in the dashed-dotted line XXI-XXI of FIG. 本発明の第2の実施形態に係る資器材たる養殖用支柱を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the culture | cultivation support | pillar which is an equipment material concerning the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係る資器材たる栽培容器を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the cultivation container which is an equipment material which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係る資器材と同様の構造が適用された舗装用ブロックを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the block for paving to which the structure similar to the equipment which concerns on the 3rd Embodiment of this invention was applied. 本発明の第4の実施形態に係る資器材の製造方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the equipment which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施形態に係る資器材の製造方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the equipment which concerns on the 5th Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 チタン板表面
2 微細柱が林立している層
3 狭幅突起部が露出している小片部材
201、301、311、403、502 心材
102、112、202、302、312 表面層
101、111 心材層
401 チタン、チタン合金、酸化チタン、又は、チタン合金酸化物を含む薄板
402 多機能材
501 多機能材の粉末
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Titanium plate surface 2 Layer in which fine pillars are erected 3 Small piece member 201, 301, 311, 403, 502 in which narrow projection is exposed Core material 102, 112, 202, 302, 312 Surface layer 101, 111 Core material Layer 401 Titanium, titanium alloy, titanium oxide, or thin plate 402 containing titanium alloy oxide Multifunctional material 501 Multifunctional material powder

Claims (11)

チタン又はチタン合金によって形成されている心材と、
前記心材の表面に形成されている表面層であって、前記心材の表面を、炭化水素を主成分とするガスの燃焼炎を用いて前記心材の表面温度が900℃〜1500℃となる条件で400秒以下の加熱時間だけ加熱処理するか、又は、炭化水素を主成分とするガスの燃焼ガス雰囲気中で前記心材の表面温度が900℃〜1500℃となる条件で400秒以下の加熱時間だけ加熱処理することにより、Ti−C結合の状態で炭素がドープされている酸化チタン又はチタン合金酸化物とした前記表面層と、
を具備する資器材。
A core formed of titanium or a titanium alloy;
A surface layer formed on the surface of the core material, wherein the surface temperature of the core material is 900 ° C. to 1500 ° C. using a combustion flame of a gas containing hydrocarbon as a main component. Heat treatment is performed for a heating time of 400 seconds or less , or only for a heating time of 400 seconds or less under the condition that the surface temperature of the core material is 900 ° C. to 1500 ° C. in a combustion gas atmosphere of a gas containing hydrocarbon as a main component. By the heat treatment, the surface layer made of titanium oxide or titanium alloy oxide doped with carbon in a Ti-C bond state;
Equipment equipped with.
心材と、
前記心材の外側に形成されている表面層であって、チタン又はチタン合金の表面を、炭化水素を主成分とするガスの燃焼炎を用いて前記チタン又はチタン合金の表面温度が900℃〜1500℃となる条件で400秒以下の加熱時間だけ加熱処理するか、又は、炭化水素を主成分とするガスの燃焼ガス雰囲気中で前記チタン又はチタン合金の表面温度が900℃〜1500℃となる条件で400秒以下の加熱時間だけ加熱処理することにより、少なくとも最表面を、Ti−C結合の状態で炭素がドープされている酸化チタン又はチタン合金酸化物とした前記表面層と、
を具備する資器材。
With heartwood,
A surface layer formed on the outside of the core material, wherein the surface temperature of the titanium or titanium alloy is 900 ° C. to 1500 ° C. using a gas combustion flame mainly composed of hydrocarbon. A condition in which the surface temperature of the titanium or titanium alloy is 900 ° C. to 1500 ° C. in a combustion gas atmosphere of a gas containing hydrocarbon as a main component, or heat treatment for 400 seconds or less under the condition of The surface layer is made of titanium oxide or titanium alloy oxide in which at least the outermost surface is doped with carbon in a Ti-C bond state by heat treatment for 400 seconds or less at
Equipment equipped with.
前記表面層のビッカース硬度が300以上である、請求項1又は2記載の資器材。   The equipment according to claim 1 or 2, wherein the surface layer has a Vickers hardness of 300 or more. 前記表面層のビッカース硬度が1000以上である、請求項3記載の資器材。   The equipment according to claim 3, wherein the surface layer has a Vickers hardness of 1000 or more. 前記心材が、金属又は合金によって形成されている、請求項2記載の資器材。 It said core is formed of a metal or alloy, according to claim 2 Symbol mounting materials and equipment of. 前記心材が、非金属によって形成されている、請求項2記載の資器材。 The core is formed by non-metal, according to claim 2 Symbol mounting materials and equipment of. 前記心材が、セラミックスによって形成されている、請求項記載の資器材。 The equipment according to claim 6 , wherein the core material is made of ceramics. 前記心材が、予め完成品の形状に成形されている、請求項1〜のいずれか1項記載の資器材。 The equipment according to any one of claims 1 to 7 , wherein the core material is previously formed into a finished product shape. 前記表面層が、炭素を0.3at%〜15at%含有している、請求項1〜のいずれか1項記載の資器材。 The equipment according to any one of claims 1 to 8 , wherein the surface layer contains carbon at 0.3 to 15 at%. 前記チタン合金が、Ti−6Al−4V、Ti−6Al−6V−2Sn、Ti−6Al−2Sn−4Zr−6Mo、Ti−10V−2Fe−3Al、Ti−7Al−4Mo、Ti−5Al−2.5Sn、Ti−6Al−5Zr−0.5Mo−0.2Si、Ti−5.5Al−3.5Sn−3Zr−0.3Mo−1Nb−0.3Si、Ti−8Al−1Mo−1V、Ti−6Al−2Sn−4Zr−2Mo、Ti−5Al−2Sn−2Zr−4Mo−4Cr、Ti−11.5Mo−6Zr−4.5Sn、Ti−15V−3Cr−3Al−3Sn、Ti−15Mo−5Zr−3Al、Ti−15Mo−5Zr、又は、Ti−13V−11Cr−3Alを含む、請求項1〜のいずれか1項記載の資器材。 The titanium alloy is Ti-6Al-4V, Ti-6Al-6V-2Sn, Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo, Ti-10V-2Fe-3Al, Ti-7Al-4Mo, Ti-5Al-2.5Sn. Ti-6Al-5Zr-0.5Mo-0.2Si, Ti-5.5Al-3.5Sn-3Zr-0.3Mo-1Nb-0.3Si, Ti-8Al-1Mo-1V, Ti-6Al-2Sn -4Zr-2Mo, Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr, Ti-11.5Mo-6Zr-4.5Sn, Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn, Ti-15Mo-5Zr-3Al, Ti-15Mo The equipment according to any one of claims 1 to 9 , comprising -5Zr or Ti-13V-11Cr-3Al. 前記資器材が、園芸又は農業用資器材、漁業用資器材、浚渫用資器材、舗装用資器材、建築工事用資器材、建設工事用資器材、塗装用資器材、施設用備品、又は、電設資材を含む、請求項1〜10のいずれか1項記載の資器材。 The equipment is horticultural or agricultural equipment, fishery equipment, dredging equipment, paving equipment, building construction equipment, construction equipment, painting equipment, facility equipment, or The equipment according to any one of claims 1 to 10 , comprising an electrical equipment material.
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