JPH0551784A - Ｔｉ−Ａｌ合金薄膜およびその製造方法 - Google Patents
Ｔｉ−Ａｌ合金薄膜およびその製造方法Info
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- JPH0551784A JPH0551784A JP21351491A JP21351491A JPH0551784A JP H0551784 A JPH0551784 A JP H0551784A JP 21351491 A JP21351491 A JP 21351491A JP 21351491 A JP21351491 A JP 21351491A JP H0551784 A JPH0551784 A JP H0551784A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】純チタンの性質に近いTi−Al合金薄膜およびそ
の製造方法の提供。 【構成】溶融塩から電析した５〜30原子％のアルミニ
ウムと70〜95原子％のチタンとからなるTi−Al合金薄
膜。 TiCl2 が 0.1〜５モル％、AlCl3 が0.01〜0.5 モル％
で、かつ TiCl2とAlCl3の比(TiCl2/AlCl3) が５〜40で
あるアルカリ金属またはアルカリ土類金属のハロゲン化
物系の溶融塩中において、陰極電解電位を−1.1 ボルト
よりも卑な電位で電解することを特徴とするのTi−Al
合金薄膜の製造方法。 【効果】平滑で均質な被膜であり、めっき被膜または独
立の薄膜として防食材料等に利用できる。
の製造方法の提供。 【構成】溶融塩から電析した５〜30原子％のアルミニ
ウムと70〜95原子％のチタンとからなるTi−Al合金薄
膜。 TiCl2 が 0.1〜５モル％、AlCl3 が0.01〜0.5 モル％
で、かつ TiCl2とAlCl3の比(TiCl2/AlCl3) が５〜40で
あるアルカリ金属またはアルカリ土類金属のハロゲン化
物系の溶融塩中において、陰極電解電位を−1.1 ボルト
よりも卑な電位で電解することを特徴とするのTi−Al
合金薄膜の製造方法。 【効果】平滑で均質な被膜であり、めっき被膜または独
立の薄膜として防食材料等に利用できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明はチタン (Ti) リッチの
Ti−Al (アルミニウム) 合金薄膜、およびその製造方法
に関する。
Ti−Al (アルミニウム) 合金薄膜、およびその製造方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】TiおよびTi合金は耐食性、耐熱性等の優
れた特性を有することから、化学工業をはじめとして多
方面に使用されるようになってきた。現在のところ、Ti
およびTi合金は管材、板材その他の形状で使用されるこ
とが多いが、Tiは高価な金属であるから、クラッド材と
して他の安価な金属と張り合わせて使用することも検討
されている。
れた特性を有することから、化学工業をはじめとして多
方面に使用されるようになってきた。現在のところ、Ti
およびTi合金は管材、板材その他の形状で使用されるこ
とが多いが、Tiは高価な金属であるから、クラッド材と
して他の安価な金属と張り合わせて使用することも検討
されている。
【０００３】TiまたはTi合金を、例えば鋼材にめっきし
て用いることができれば、Tiの耐食性あるいは特有の美
しさを生かした安価な構造材を製造することができる。
また、ごく薄いTiまたはTi合金の箔 (ここでは基材の上
に析出しためっき被膜と、基材から分離した単独の箔を
含めて薄膜と記す) を製造できれば、防食材料や装飾材
料等として多様な用途が期待できる。
て用いることができれば、Tiの耐食性あるいは特有の美
しさを生かした安価な構造材を製造することができる。
また、ごく薄いTiまたはTi合金の箔 (ここでは基材の上
に析出しためっき被膜と、基材から分離した単独の箔を
含めて薄膜と記す) を製造できれば、防食材料や装飾材
料等として多様な用途が期待できる。
【０００４】Tiは、きわめて活性な金属であるため、水
溶液から電解析出させることはできない。溶融塩電解法
によれば電析は可能であるが、純Tiの溶融塩電析物は樹
枝状ないしはスポンジ状であって、平滑な薄膜にはなら
ない。そこで、Tiと他の金属とを組み合わせて電析させ
る方法が検討され、鋼材のめっきに利用することが提案
されている。例えば、特開昭61−261492号公報には、Al
−Ti−Mn合金のめっき材料が提案されており、また特開
昭61−261492号公報には、かかるめっきを行うための電
析方法が開示されている。これらの公報に示されている
のは、Al−Ti−Mnの三元系合金めっきであり、良好なめ
っき被膜のTiの含有量は高々80重量％程度である。
溶液から電解析出させることはできない。溶融塩電解法
によれば電析は可能であるが、純Tiの溶融塩電析物は樹
枝状ないしはスポンジ状であって、平滑な薄膜にはなら
ない。そこで、Tiと他の金属とを組み合わせて電析させ
る方法が検討され、鋼材のめっきに利用することが提案
されている。例えば、特開昭61−261492号公報には、Al
−Ti−Mn合金のめっき材料が提案されており、また特開
昭61−261492号公報には、かかるめっきを行うための電
析方法が開示されている。これらの公報に示されている
のは、Al−Ti−Mnの三元系合金めっきであり、良好なめ
っき被膜のTiの含有量は高々80重量％程度である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、Tiの
含有量が高く、純Tiに近い性質を有し、しかも平滑な薄
膜を提供すること、およびそのような薄膜を製造する電
解析出方法を提供することにある。
含有量が高く、純Tiに近い性質を有し、しかも平滑な薄
膜を提供すること、およびそのような薄膜を製造する電
解析出方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、 溶融塩から電析した５〜30原子％のアルミニウムと70
〜95原子％のチタンとからなるTi−Al合金薄膜、および TiCl2 が 0.1〜５モル％、AlCl3 が0.01〜0.5 モル％
で、かつ TiCl2とAlCl3の比(TiCl2/AlCl3) が５〜40で
あるアルカリ金属またはアルカリ土類金属ハロゲン化物
系の溶融塩中において、陰極電解電位をAg／AgCl（0.1)
電極基準で−1.1ボルトよりも卑な電位で電解すること
を特徴とする上記のTi−Al合金薄膜の製造方法、にあ
る。
〜95原子％のチタンとからなるTi−Al合金薄膜、および TiCl2 が 0.1〜５モル％、AlCl3 が0.01〜0.5 モル％
で、かつ TiCl2とAlCl3の比(TiCl2/AlCl3) が５〜40で
あるアルカリ金属またはアルカリ土類金属ハロゲン化物
系の溶融塩中において、陰極電解電位をAg／AgCl（0.1)
電極基準で−1.1ボルトよりも卑な電位で電解すること
を特徴とする上記のTi−Al合金薄膜の製造方法、にあ
る。
【０００７】上記の薄膜とは、前述のとおり適当な基
材（母材）の上に電析した被膜、またはこの被膜を基材
から分離した箔を意味する。
材（母材）の上に電析した被膜、またはこの被膜を基材
から分離した箔を意味する。
【０００８】上記の製造方法において、アルカリ金属
ハロゲン化物とは、Na、Ｋ、Li等のアルカリ金属の塩化
物またはフッ化物であり、代表的なものはNaCl、ＫCl、
LiClであり、アルカリ土類金属のハロゲン化物として
は、CaCl2 、BaCl2 が代表的なものである。これらは単
独でも、また混合してでも使用できるが 100％フッ化物
浴は取扱いが面倒であるから、塩化物にＫＦ、LiＦ、Na
Ｆを混合して用いるのがよい。
ハロゲン化物とは、Na、Ｋ、Li等のアルカリ金属の塩化
物またはフッ化物であり、代表的なものはNaCl、ＫCl、
LiClであり、アルカリ土類金属のハロゲン化物として
は、CaCl2 、BaCl2 が代表的なものである。これらは単
独でも、また混合してでも使用できるが 100％フッ化物
浴は取扱いが面倒であるから、塩化物にＫＦ、LiＦ、Na
Ｆを混合して用いるのがよい。
【０００９】溶融塩電解は 400〜500 ℃程度の温度で、
例えば、Tiを陽極とし、Ni (ニッケル) を陰極として行
うことができる。その場合は、Ni陰極上に析出した合金
が上記のTi−Al合金薄膜であり、これはそのままめっ
き被膜として、あるいは基材のNiから分離して、箔とし
て利用することができる。基材からのめっき被膜の分離
はドラム型陰極を使用する機械的剥離法等で簡単にでき
る。
例えば、Tiを陽極とし、Ni (ニッケル) を陰極として行
うことができる。その場合は、Ni陰極上に析出した合金
が上記のTi−Al合金薄膜であり、これはそのままめっ
き被膜として、あるいは基材のNiから分離して、箔とし
て利用することができる。基材からのめっき被膜の分離
はドラム型陰極を使用する機械的剥離法等で簡単にでき
る。
【００１０】
【作用】前述のとおり、Tiは水溶液から電析させること
は不可能である。また、溶融塩から電析させた場合でも
純Tiでは樹枝状またはスポンジ状に析出し、平滑な薄膜
にはならない。
は不可能である。また、溶融塩から電析させた場合でも
純Tiでは樹枝状またはスポンジ状に析出し、平滑な薄膜
にはならない。
【００１１】本発明者は、平滑な薄膜を得るための電析
方法を追求し、少量のAlを共析させTi−Al合金とすれ
ば、溶融塩から平滑で均一な薄膜が電析することを確認
した。
方法を追求し、少量のAlを共析させTi−Al合金とすれ
ば、溶融塩から平滑で均一な薄膜が電析することを確認
した。
【００１２】なお、析出物はTiとAlの微細混合物の形態
にもなり得るが、ここではかかる混合物も合金に含め
る。
にもなり得るが、ここではかかる混合物も合金に含め
る。
【００１３】TiとAlの共析電位は近く、Tiの析出電位で
Alも析出する。Ti源としてTiCl2 を含む溶融塩に、AlCl
3 を少しづつ添加しながら種々条件を変えて電解を行っ
たところ、析出した被膜中のAlが５〜30原子％のとき
に、被膜は平滑になることがわかった。とくに、Alが10
〜20原子％の場合に、きわめて平滑で均質な被膜にな
る。Alが５原子％より少ない場合には析出物は樹枝状に
なり、一方、30原子％より多い場合には凹凸の激しい粗
面の析出物になる。
Alも析出する。Ti源としてTiCl2 を含む溶融塩に、AlCl
3 を少しづつ添加しながら種々条件を変えて電解を行っ
たところ、析出した被膜中のAlが５〜30原子％のとき
に、被膜は平滑になることがわかった。とくに、Alが10
〜20原子％の場合に、きわめて平滑で均質な被膜にな
る。Alが５原子％より少ない場合には析出物は樹枝状に
なり、一方、30原子％より多い場合には凹凸の激しい粗
面の析出物になる。
【００１４】上記のような組成を有する平滑な被膜を析
出させる電解条件は次のとおりである。
出させる電解条件は次のとおりである。
【００１５】まず、溶融塩は、TiCl2 が 0.1〜５モル
％、AlCl3 が0.01〜0.5 モル％で、かつ TiCl2とAlCl3
の比、即ちTiCl2/AlCl3 が５〜40でなければならない。
次に、陰極電解電位は、Ag／AgCl（0.1)電極・・( )内
の 0.1はAgClが10モル％であることを示す・・を基準と
して−1.1 ボルトよりも卑な電位でなければならない。
％、AlCl3 が0.01〜0.5 モル％で、かつ TiCl2とAlCl3
の比、即ちTiCl2/AlCl3 が５〜40でなければならない。
次に、陰極電解電位は、Ag／AgCl（0.1)電極・・( )内
の 0.1はAgClが10モル％であることを示す・・を基準と
して−1.1 ボルトよりも卑な電位でなければならない。
【００１６】これらの条件をはずれた場合には、析出物
が樹枝状になって平滑な被膜は得られない。
が樹枝状になって平滑な被膜は得られない。
【００１７】溶融塩中のTiCl2 の濃度が 0.1モル％未満
であれば電流密度が小さくなり、電着効率が悪くなって
実用的でないだけでなく浴濃度の管理も難しい。一方、
５モル％超えると、電流密度は大きくなるが、析出物は
Al含有量が５〜30原子％の範囲にあっても、凹凸の激し
い粗面の析出物になる。
であれば電流密度が小さくなり、電着効率が悪くなって
実用的でないだけでなく浴濃度の管理も難しい。一方、
５モル％超えると、電流密度は大きくなるが、析出物は
Al含有量が５〜30原子％の範囲にあっても、凹凸の激し
い粗面の析出物になる。
【００１８】TiCl2/AlCl3を５〜40とするのは、析出す
るTi−Al合金中のAl量を５〜30原子％にするためには、
浴中のTi2+/Al3+ の比を５〜40にすることが必要だから
である。Ti2+/Al3+ の比を一定にしても、TiおよびAlの
濃度が変わると析出物の組成は変わってくる。AlはTiよ
りも析出しやすいから、例えば、AlCl3 の濃度を２倍に
するとTiCl2 は２倍以上の濃度にしなければ析出物の組
成は同じにならない。なお、電解は定電位で行う方が容
易であるが、パルス電解も可能である。パルス電解の場
合は、Alが析出しやすくなるから、電解条件等の調整が
必要である。
るTi−Al合金中のAl量を５〜30原子％にするためには、
浴中のTi2+/Al3+ の比を５〜40にすることが必要だから
である。Ti2+/Al3+ の比を一定にしても、TiおよびAlの
濃度が変わると析出物の組成は変わってくる。AlはTiよ
りも析出しやすいから、例えば、AlCl3 の濃度を２倍に
するとTiCl2 は２倍以上の濃度にしなければ析出物の組
成は同じにならない。なお、電解は定電位で行う方が容
易であるが、パルス電解も可能である。パルス電解の場
合は、Alが析出しやすくなるから、電解条件等の調整が
必要である。
【００１９】溶融塩を構成する他の塩としては、前記の
ようにアルカリ金属、アルカリ土類金属のハロゲン化物
を組合せて使用できるが、特にLiCl−ＫClの共晶塩が望
ましい。この共晶塩(LiCl 59モル％−ＫCl 41 モル％)
の融点は 352℃と低いからである。溶融塩中のTiイオン
はTi2+であるのが望ましい。Ti3+があると電流効率が低
下する。なお、実際の操業においては、Tiイオンの供給
をTiCl3 および金属Ti（スポンジチタン) で行ってもよ
い。352 ℃以上の温度では 2 TiCl3 ＋ Ti → 3 TiCl2 の反応によってTiはTi2+になるからである。
ようにアルカリ金属、アルカリ土類金属のハロゲン化物
を組合せて使用できるが、特にLiCl−ＫClの共晶塩が望
ましい。この共晶塩(LiCl 59モル％−ＫCl 41 モル％)
の融点は 352℃と低いからである。溶融塩中のTiイオン
はTi2+であるのが望ましい。Ti3+があると電流効率が低
下する。なお、実際の操業においては、Tiイオンの供給
をTiCl3 および金属Ti（スポンジチタン) で行ってもよ
い。352 ℃以上の温度では 2 TiCl3 ＋ Ti → 3 TiCl2 の反応によってTiはTi2+になるからである。
【００２０】電解は、溶融塩および析出物の酸化防止の
ために非酸化性の雰囲気、例えばアルゴンガス雰囲気中
で行うのがよい。
ために非酸化性の雰囲気、例えばアルゴンガス雰囲気中
で行うのがよい。
【００２１】
【実施例１】使用する溶融塩と反応しない高純度のアル
ミナるつぼを用い、次に示す条件でアルゴン雰囲気中で
電解を行った。
ミナるつぼを用い、次に示す条件でアルゴン雰囲気中で
電解を行った。
【００２２】 1) 浴組成 TiCl2 ： 0.45 モル％ (TiCl3とスポンジチタン
を添加) AlCl3 ： 0.06 モル％ TiCl2/AlCl3 ： 7.5 LiCl−ＫCl共晶：残部 2) 浴温度 ： 450 ℃ 3) 陽 極 ： 金属チタン 4) 陰 極 ： 金属ニッケル 5) 電解電位： −1.2 V Ag／AgCl（0.1)電極基準、
定電位保持 6) 電流密度：約 1.0 A/dm2 上記の条件で 20 分間の電解を行ったところ、ニッケル
陰極上に約６μm 厚の平滑な被膜が析出した。その被膜
を分析したところ、Alが11.3原子％(6.7重量％) で残り
がTiであった。
を添加) AlCl3 ： 0.06 モル％ TiCl2/AlCl3 ： 7.5 LiCl−ＫCl共晶：残部 2) 浴温度 ： 450 ℃ 3) 陽 極 ： 金属チタン 4) 陰 極 ： 金属ニッケル 5) 電解電位： −1.2 V Ag／AgCl（0.1)電極基準、
定電位保持 6) 電流密度：約 1.0 A/dm2 上記の条件で 20 分間の電解を行ったところ、ニッケル
陰極上に約６μm 厚の平滑な被膜が析出した。その被膜
を分析したところ、Alが11.3原子％(6.7重量％) で残り
がTiであった。
【００２３】
【実施例２】実施例１と同じく高純度のアルミナるつぼ
を用い、次に示す条件で電解を行った。
を用い、次に示す条件で電解を行った。
【００２４】 1) 浴組成 TiCl2 ： 0.6 モル％ (TiCl3とスポンジチタン
を添加) AlCl3 ： 0.1 モル％ TiCl2/AlCl3 ： 6 LiCl−ＫCl共晶：残部 2) 浴温度 ： 450 ℃ 3) 陽 極 ： 金属チタン 4) 陰 極 ： 金属ニッケルの平滑板 5) 電解電位： −1.2 V Ag／AgCl（0.1)電極基準、
定電位保持 6) 電流密度：約 1.2 A/dm2 上記の条件で 15 分間の電解を行った結果、ニッケル陰
極上に約５μm 厚の平滑な被膜が析出した。その被膜を
分析したところ、Alが15.9原子％(9.6重量％)で残りがT
iであった。
を添加) AlCl3 ： 0.1 モル％ TiCl2/AlCl3 ： 6 LiCl−ＫCl共晶：残部 2) 浴温度 ： 450 ℃ 3) 陽 極 ： 金属チタン 4) 陰 極 ： 金属ニッケルの平滑板 5) 電解電位： −1.2 V Ag／AgCl（0.1)電極基準、
定電位保持 6) 電流密度：約 1.2 A/dm2 上記の条件で 15 分間の電解を行った結果、ニッケル陰
極上に約５μm 厚の平滑な被膜が析出した。その被膜を
分析したところ、Alが15.9原子％(9.6重量％)で残りがT
iであった。
【００２５】この例では析出した被膜の陰極からの剥離
を試みた。上記のように陰極として平滑な金属ニッケル
板を使用したので、被膜は容易に剥離でき、５μm の均
一な厚さの箔が採取できた。
を試みた。上記のように陰極として平滑な金属ニッケル
板を使用したので、被膜は容易に剥離でき、５μm の均
一な厚さの箔が採取できた。
【００２６】
【発明の効果】本発明のTi−Al合金薄膜は、平滑で均一
な厚みをもつものである。しかもTi濃度が高いから、純
チタンに近い特性を有する。このような薄膜は、めっき
被膜として他の金属材料の防食等に利用できるだけでな
く、独立した薄膜として多様な用途に活用できる。
な厚みをもつものである。しかもTi濃度が高いから、純
チタンに近い特性を有する。このような薄膜は、めっき
被膜として他の金属材料の防食等に利用できるだけでな
く、独立した薄膜として多様な用途に活用できる。
【００２７】本発明のTi−Al合金薄膜は、前述した溶融
塩電解法で簡単に、かつ比較的安価に製造できる。
塩電解法で簡単に、かつ比較的安価に製造できる。
【００２８】
フロントページの続き (72)発明者 川上 正博 愛知県豊橋市高師本郷町字北沢２番地の７
Claims (2)
- 【請求項１】溶融塩から電析した５〜30原子％のアルミ
ニウムと70〜95原子％のチタンとからなるTi−Al合金薄
膜。 - 【請求項２】TiCl2 が 0.1〜５モル％、AlCl3 が0.01〜
0.5 モル％で、かつ TiCl2とAlCl3の比(TiCl2/AlCl3)
が５〜40であるアルカリ金属またはアルカリ土類金属の
ハロゲン化物系の溶融塩中において、陰極電解電位を−
1.1 ボルトよりも卑として電解することを特徴とする請
求項１のTi−Al合金薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21351491A JPH0551784A (ja) | 1991-08-26 | 1991-08-26 | Ｔｉ−Ａｌ合金薄膜およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21351491A JPH0551784A (ja) | 1991-08-26 | 1991-08-26 | Ｔｉ−Ａｌ合金薄膜およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0551784A true JPH0551784A (ja) | 1993-03-02 |
Family
ID=16640453
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21351491A Pending JPH0551784A (ja) | 1991-08-26 | 1991-08-26 | Ｔｉ−Ａｌ合金薄膜およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0551784A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015193899A (ja) * | 2013-11-19 | 2015-11-05 | 住友電気工業株式会社 | 電析用電解質および金属膜の製造方法 |
-
1991
- 1991-08-26 JP JP21351491A patent/JPH0551784A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015193899A (ja) * | 2013-11-19 | 2015-11-05 | 住友電気工業株式会社 | 電析用電解質および金属膜の製造方法 |
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