JPWO2018216319A1 - Manufacturing method of titanium plated member - Google Patents
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Abstract
チタンめっき部材の製造方法は、導電性の表面を有する基材を準備する工程と、基材を、Li+およびNa+のうち少なくとも1つの第1族金属イオンと、F-と、Tin+とを含有する溶融塩チタンめっき液組成物に浸漬する工程と、上記溶融塩チタンめっき液組成物に浸漬された基材がカソードとなるように通電し、基材の表面をチタンで被覆することにより、上記表面上にチタンめっき膜を形成する工程と、チタンめっき膜を、アルカリ金属の塩化物、アルカリ土類金属の塩化物およびKFからなる群から選択される少なくとも1つの化合物を含有する洗浄用溶融塩と接触させて洗浄することにより、チタンめっき膜を形成する工程においてチタンめっき膜の表面に付着した第1の付着物を除去する工程と、チタンめっき膜を水洗して、洗浄用溶融塩により洗浄する工程においてチタンめっき膜の表面に付着した第2の付着物を除去する工程と、を含む。The method for producing a titanium-plated member includes a step of preparing a base material having a conductive surface, and forming the base material into at least one Group 1 metal ion of Li + and Na +, F −, and Tin + Step of immersing in the molten salt titanium plating solution composition containing, and energized so that the substrate immersed in the molten salt titanium plating solution composition becomes a cathode, by coating the surface of the substrate with titanium, Forming a titanium plating film on the surface; and cleaning the titanium plating film with at least one compound selected from the group consisting of alkali metal chlorides, alkaline earth metal chlorides and KF. A step of removing first deposits adhered to the surface of the titanium plating film in the step of forming the titanium plating film by contacting and washing with a salt; And a step of removing the second material adhering to the surface of the titanium plated film in the step of washing with molten salt, a.
Description
本開示は、チタンめっき部材の製造方法に関するものである。本開示は、2017年5月22日に出願した日本特許出願である特願2017−100758号に基づく優先権を主張する。当該日本特許出願に記載されたすべての記載内容は、参照によって本明細書に援用される。 The present disclosure relates to a method for manufacturing a titanium plated member. This disclosure claims the priority based on Japanese Patent Application No. 2017-100758 filed on May 22, 2017. The entire contents described in the Japanese patent application are incorporated herein by reference.
チタンめっきを行うための方法として、溶融塩中でのめっき法が検討されている。例えば特開2015−193899号公報(特許文献1)には、KF−KClにK2TiF6およびTiO2を添加しためっき浴を用いて、Fe線の表面にFeとTiとの合金膜を形成したことが記載されている。非特許文献1には、LiF−NaF−KFにK2TiF6を添加しためっき浴を用いてNiおよびFeの基材表面にチタン膜を形成する方法が記載されている。As a method for performing titanium plating, a plating method in a molten salt has been studied. For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-193899 (Patent Document 1), an alloy film of Fe and Ti is formed on the surface of an Fe wire using a plating bath obtained by adding K 2 TiF 6 and TiO 2 to KF-KCl. It is described that it did. Non-Patent
本開示の一態様に係るチタンめっき部材の製造方法は、導電性の表面を有する基材を準備する工程と、上記基材を、リチウムイオンおよびナトリウムイオンのうち少なくとも1つの第1族金属イオンと、フッ化物イオンと、チタニウムイオンと、を含有する溶融塩チタンめっき液組成物に浸漬する工程と、上記溶融塩チタンめっき液組成物に浸漬された上記基材がカソードとなるように通電し、上記基材の上記表面をチタンで被覆することにより、上記表面上にチタンめっき膜を形成する工程と、上記チタンめっき膜を、アルカリ金属の塩化物、アルカリ土類金属の塩化物およびフッ化カリウムからなる群より選択される少なくとも1つの化合物を含有する洗浄用溶融塩と接触させて上記チタンめっき膜を洗浄することにより、上記チタンめっき膜を形成する工程において上記チタンめっき膜の表面に付着した第1の付着物を除去する工程と、上記チタンめっき膜を水洗して、上記洗浄用溶融塩により洗浄する工程において上記チタンめっき膜の上記表面に付着した第2の付着物を除去する工程と、を含む。
A method for manufacturing a titanium-plated member according to one embodiment of the present disclosure includes a step of preparing a base material having a conductive surface, and forming the base material with at least one
[本開示が解決しようとする課題]
チタンめっきにおいて表面が平滑なチタンめっき膜を得るためには、めっき浴中にフッ化物イオンが存在することが重要である。しかし、フッ化物イオンは、めっき浴中に存在する金属イオンと結合して難水溶性の金属フッ化物を形成する場合がある。難水溶性の金属フッ化物がめっき部材のチタンめっき膜の表面に残留すると、水洗により充分に除去することが難しい。そのため、めっき部材表面の難水溶性フッ化物の残留量を低減できるチタンめっき部材の製造方法が望まれていた。[Problems to be solved by the present disclosure]
In order to obtain a titanium plating film having a smooth surface in titanium plating, it is important that fluoride ions exist in the plating bath. However, fluoride ions may combine with metal ions present in the plating bath to form poorly water-soluble metal fluoride. If the poorly water-soluble metal fluoride remains on the surface of the titanium plating film of the plating member, it is difficult to sufficiently remove it by washing with water. Therefore, there has been a demand for a method of manufacturing a titanium plated member that can reduce the residual amount of the poorly water-soluble fluoride on the surface of the plated member.
そこで、チタンめっき膜表面の難水溶性フッ化物の残留量を低減できるチタンめっき部材の製造方法を提供することを目的の1つとする。 Therefore, it is an object to provide a method for manufacturing a titanium plated member that can reduce the residual amount of poorly water-soluble fluoride on the surface of a titanium plated film.
[本開示の効果]
上記チタンめっき部材の製造方法によれば、チタンめっき膜表面の難水溶性フッ化物の残留量を低減することが可能となる。[Effects of the present disclosure]
According to the method for manufacturing a titanium-plated member, it is possible to reduce the residual amount of the poorly water-soluble fluoride on the surface of the titanium-plated film.
[本開示の実施形態の説明]
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。[Description of Embodiment of the Present Disclosure]
First, embodiments of the present disclosure will be listed and described.
〔1〕本開示の一態様に係るチタンめっき部材の製造方法は、導電性の表面を有する基材を準備する工程と、上記基材を、リチウムイオンおよびナトリウムイオンのうち少なくとも1つの第1族金属イオンと、フッ化物イオンと、チタニウムイオンと、を含有する溶融塩チタンめっき液組成物に浸漬する工程と、上記溶融塩チタンめっき液組成物に浸漬された上記基材がカソードとなるように通電し、上記基材の上記表面をチタンで被覆することにより、上記表面上にチタンめっき膜を形成する工程と、上記チタンめっき膜を、アルカリ金属の塩化物、アルカリ土類金属の塩化物およびフッ化カリウムからなる群より選択される少なくとも1つの化合物を含有する洗浄用溶融塩と接触させて上記チタンめっき膜を洗浄することにより、上記チタンめっき膜を形成する工程において上記チタンめっき膜の表面に付着した第1の付着物を除去する工程と、上記チタンめっき膜を水洗して、上記洗浄用溶融塩により洗浄する工程において上記チタンめっき膜の上記表面に付着した第2の付着物を除去する工程と、を含む。
[1] In a method for manufacturing a titanium-plated member according to an embodiment of the present disclosure, a step of preparing a base material having a conductive surface, and forming the base material in at least one
チタンは酸素との結合力が強いため水と反応して酸化物および水酸化物を形成しやすく、水溶液からのめっきには適していない。そのため基材上にチタンのめっき膜を形成するためには、チタニウムイオンを含む溶融塩からなる溶融塩チタンめっき液組成物のめっき浴が用いられる。 Titanium has a strong bonding force with oxygen and easily reacts with water to form oxides and hydroxides, and is not suitable for plating from an aqueous solution. Therefore, in order to form a titanium plating film on a base material, a plating bath of a molten salt titanium plating solution composition composed of a molten salt containing titanium ions is used.
溶融塩チタンめっき液組成物から表面が平滑なチタンめっき膜を得るためには、溶融塩チタンめっき液組成物中にフッ化物イオンが存在することが重要であることが知られている。そのため溶融塩チタンメッキ液組成物として、フッ化物イオンの発生源となる金属フッ化物を所定量含むものが選択される。フッ化カリウムはフッ化物イオンの発生源となる金属フッ化物として用いられる。 It is known that the presence of fluoride ions in the molten salt titanium plating solution composition is important for obtaining a titanium plating film having a smooth surface from the molten salt titanium plating solution composition. Therefore, a molten salt titanium plating solution composition containing a predetermined amount of a metal fluoride as a source of fluoride ions is selected. Potassium fluoride is used as a metal fluoride serving as a source of fluoride ions.
さらに、フッ化物イオンの発生源となる代表的な金属フッ化物として、フッ化リチウム(LiF)およびフッ化ナトリウム(NaF)などのアルカリ金属フッ化物がある。フッ化リチウム(LiF)およびフッ化ナトリウム(NaF)は溶融塩中でリチウムイオン(LI+)またはナトリウムイオン(Na+)と、フッ化物イオン(F-)とに電離する。これらのLI+、Na+、F-は、めっきを行う溶融塩中では有効に作用するものの、めっき後に再形成されるLiFおよびNaFは難水溶性のため、水洗では充分に除去できないという課題がある。特にめっきされる基材が多孔質状の形状のような複雑な形状を有する構造物である場合、難水溶性の金属フッ化物を水洗のみで充分にめっき膜から除去するのは難しい。そのため、チタンめっき膜表面の難水溶性フッ化物の残留量の低減が求められている。Furthermore, alkali metal fluorides such as lithium fluoride (LiF) and sodium fluoride (NaF) are typical metal fluorides serving as sources of fluoride ions. Lithium fluoride (LiF) and sodium fluoride (NaF) lithium ion in the molten salt (LI +) or sodium ion (Na +), fluoride ions - ionized in the (F). Although these LI + , Na + , and F − effectively act in a molten salt to be plated, there is a problem that LiF and NaF reformed after plating are poorly water-soluble and thus cannot be sufficiently removed by washing with water. is there. In particular, when the substrate to be plated is a structure having a complicated shape such as a porous shape, it is difficult to sufficiently remove the poorly water-soluble metal fluoride from the plating film only by washing with water. Therefore, it is required to reduce the residual amount of poorly water-soluble fluoride on the surface of the titanium plating film.
本開示のチタンめっき部材の製造方法は、チタンめっき膜を形成した後、そのチタンめっき膜を、アルカリ金属の塩化物、アルカリ土類金属の塩化物およびフッ化カリウムからなる群から選択される少なくとも1つの化合物を含有する洗浄用溶融塩と接触させてチタンめっき膜を洗浄することにより、チタンめっき膜を形成する工程においてチタンめっき膜の表面に付着した第1の付着物を除去する工程を含む。第1の付着物は難水溶性のLiFおよびNaFのいずれか一方または両方を含む。上記洗浄用溶融塩に含まれる上記化合物はLiFおよびNaFに対し水よりも高い相溶性を有するため、洗浄用溶融塩で洗浄して上記第1の付着物を除去する工程を経ることにより、チタンめっき膜の表面に残留するLiFおよびNaFの量を低減することができる。 The method for manufacturing a titanium-plated member of the present disclosure includes, after forming a titanium-plated film, forming the titanium-plated film at least selected from the group consisting of alkali metal chlorides, alkaline earth metal chlorides, and potassium fluoride. A step of forming a titanium plating film by removing the first deposit attached to the surface of the titanium plating film by washing the titanium plating film by contacting with a cleaning molten salt containing one compound; . The first deposit contains either or both of poorly water-soluble LiF and NaF. Since the compound contained in the molten salt for cleaning has higher compatibility with LiF and NaF than water, the compound is washed with the molten salt for cleaning to remove the first deposit, thereby obtaining titanium. The amount of LiF and NaF remaining on the surface of the plating film can be reduced.
本開示のチタンめっき部材の製造方法は、さらに、チタンめっき膜を水洗して、上記洗浄用溶融塩により洗浄する工程においてチタンめっき膜の表面に付着した第2の付着物を除去する工程を含む。上記洗浄用溶融塩に含まれるアルカリ金属の塩化物、アルカリ土類金属の塩化物、およびフッ化カリウムは、LiFおよびNaFに比べて水に対する溶解性が高い。そのため、上記の洗浄用溶融塩により洗浄する工程を経た後、さらにチタンめっき膜表面を水洗して上記第2の付着物を除去することで、チタンめっき膜表面の残留物の量を低減することができる。 The method for manufacturing a titanium-plated member according to the present disclosure further includes a step of washing the titanium-plated film with water and removing the second deposit attached to the surface of the titanium-plated film in the step of washing with the molten salt for washing. . Alkali metal chloride, alkaline earth metal chloride, and potassium fluoride contained in the cleaning molten salt have higher solubility in water than LiF and NaF. Therefore, after the step of washing with the molten salt for washing, the surface of the titanium plating film is further washed with water to remove the second deposit, thereby reducing the amount of residues on the surface of the titanium plating film. Can be.
〔2〕上記第1の付着物を除去する工程において、上記チタンめっき膜の洗浄用溶融塩への接触は、上記チタンめっき膜が形成された上記基材を上記洗浄用溶融塩に浸漬することにより行ってもよい。チタンめっき膜の洗浄用溶融塩への接触方法として、チタンめっき膜が形成された基材を洗浄用溶融塩に浸漬する方法を採用することで、チタンめっき膜の表面全体にわたって充分に洗浄用溶融塩を接触させることができる。その結果、チタンめっき膜表面のLiFおよびNaFなどの難水溶性物質の残留量をより好適に低減することができる。 [2] In the step of removing the first deposit, the contact of the titanium plating film with the molten salt for cleaning may be performed by immersing the substrate on which the titanium plated film is formed in the molten salt for cleaning. May be performed. As a method of contacting the titanium plating film with the molten salt for cleaning, a method of immersing the substrate on which the titanium plated film is formed in the molten salt for cleaning is employed, so that the entire surface of the titanium plating film is sufficiently molten for cleaning. Salt can be contacted. As a result, the residual amount of poorly water-soluble substances such as LiF and NaF on the surface of the titanium plating film can be more suitably reduced.
〔3〕上記溶融塩チタンめっき液組成物は、塩化物イオンをさらに含有してもよい。フッ化物イオンと共に塩化物イオンを含有することにより、融点降下により溶融塩チタンめっき液組成物の融点を低下させることができる。その結果、より低い温度でチタンめっきを行うことが可能となる。 [3] The molten salt titanium plating solution composition may further contain chloride ions. By containing chloride ions together with fluoride ions, it is possible to lower the melting point of the molten salt titanium plating solution composition by lowering the melting point. As a result, titanium plating can be performed at a lower temperature.
〔4〕上記溶融塩チタンめっき液組成物は、上記塩化物イオンと上記フッ化物イオンとの合計100mol%に対するフッ化物イオンの量が30mol%以上50mol%以下であってもよい。このような範囲であれば、溶融塩チタンめっき液組成物の融点をより低下させることができる。その結果、さらにより低い温度でチタンめっきを行うことが可能となる。 [4] In the molten salt titanium plating solution composition, the amount of fluoride ions may be 30 mol% or more and 50 mol% or less based on a total of 100 mol% of the chloride ions and the fluoride ions. Within such a range, the melting point of the molten salt titanium plating solution composition can be further reduced. As a result, it is possible to perform titanium plating at a still lower temperature.
〔5〕上記溶融塩チタンめっき液組成物中に含まれる全カチオン100mol%に対する上記チタニウムイオンの含有量は、0.1mol%以上12mol%以下であることが好ましい。これにより高硬度を有し、表面平滑性が高く、かつ耐腐食性、耐摩耗性に優れた保護膜としてのチタンめっき膜を有するチタンめっき部材を歩留まりよく製造することができる。 [5] The content of the titanium ion is preferably 0.1 mol% or more and 12 mol% or less based on 100 mol% of all cations contained in the molten salt titanium plating solution composition. Thereby, a titanium plated member having a titanium plated film as a protective film having high hardness, high surface smoothness, and excellent corrosion resistance and wear resistance can be manufactured with high yield.
〔6〕上記チタンめっき部材は、不溶性電極であることが好ましい。これにより、表面の残留物の量が低減されたチタンめっき膜を有する不溶性電極を提供することが可能となる。 [6] The titanium-plated member is preferably an insoluble electrode. This makes it possible to provide an insoluble electrode having a titanium plating film in which the amount of residue on the surface is reduced.
〔7〕上記チタンめっき部材は、集電体であることが好ましい。これにより、表面の残留物の量が低減されたチタンめっき膜を有する集電体を提供することが可能となる。 [7] The titanium plating member is preferably a current collector. Thereby, it is possible to provide a current collector having a titanium plating film in which the amount of residue on the surface is reduced.
〔8〕上記チタンめっき部材は、生体材料であることが好ましい。これにより、表面の残留物の量が低減されたチタンめっき膜を有する生体材料を提供することが可能となる。このような生体材料は、耐食性にも優れることができる。 [8] The titanium-plated member is preferably a biomaterial. This makes it possible to provide a biomaterial having a titanium plating film with a reduced amount of residue on the surface. Such a biomaterial can also be excellent in corrosion resistance.
[本開示の実施形態の詳細]
次に、図面を参照して本開示のチタンめっき部材の製造方法の一実施の形態の詳細を以下に説明する。本明細書において「A〜B」という形式の表記は、範囲の上限下限(すなわちA以上B以下)を意味し、Aにおいて単位の記載がなく、Bにおいてのみ単位が記載されている場合、Aの単位とBの単位とは同じである。[Details of Embodiment of the Present Disclosure]
Next, with reference to the drawings, details of one embodiment of a method for manufacturing a titanium plated member of the present disclosure will be described below. In the present specification, the notation of the form “A to B” means the upper and lower limits of the range (that is, A or more and B or less), and when a unit is not described in A and a unit is described only in B, A And the unit of B are the same.
[チタンめっき部材の製造方法]
図1〜図3を参照して、本実施の形態におけるチタンめっき部材の製造方法について説明する。図1は、チタンめっき部材の一部の一例を示す概略断面図である。図2は、チタンめっき部材を製造するための手順を示すフローチャートである。図3は溶融塩チタンめっき液組成物に基材を浸漬した状態の一例を示す概略断面図である。[Production method of titanium plated member]
With reference to FIGS. 1 to 3, a method for manufacturing a titanium plated member in the present embodiment will be described. FIG. 1 is a schematic sectional view showing an example of a part of a titanium plating member. FIG. 2 is a flowchart showing a procedure for manufacturing a titanium plated member. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an example of a state in which a substrate is immersed in a molten salt titanium plating solution composition.
図1を参照して、チタンめっき部材1は、基材10と、基材10の表面に形成されたチタンめっき膜20(以下、単に「めっき膜20」ともいう)とからなる。めっき膜20はチタンからなる膜である。チタンめっき部材1は、図2に示すS10〜S50のステップを経て製造される。
Referring to FIG. 1, titanium-plated
本実施の形態に係るチタンめっき部材1の製造方法は、導電性の表面を有する基材10を準備する工程(S10)と、基材10を、リチウムイオンおよびナトリウムイオンのうち少なくとも1つの第1族金属イオンと、フッ化物イオンと、チタニウムイオンと、を含有する溶融塩チタンめっき液組成物(以下、「めっき液組成物」とも呼ぶ)50に浸漬する工程(S20)と、溶融塩チタンめっき液組成物50に浸漬された基材10がカソードとなるように通電し、基材10の表面をチタンで被覆することにより、上記表面上にチタンめっき膜20を形成する工程(S30)と、チタンめっき膜20の表面を洗浄溶融塩で洗浄する工程(S40)と、チタンめっき膜20の表面を水洗する工程(S50)とを含む。
In the method for manufacturing the titanium-plated
チタンめっき膜20の表面を洗浄溶融塩で洗浄する工程(S40)は、チタンめっき膜20を、アルカリ金属の塩化物、アルカリ土類金属の塩化物およびフッ化カリウムからなる群から選択される少なくとも1つの化合物を含有する洗浄用溶融塩と接触させてチタンめっき膜20を洗浄することにより、チタンめっき膜20を形成する工程においてチタンめっき膜20の表面に付着した第1の付着物を除去する工程である。チタンめっき膜20の表面を水洗する工程(S50)は、チタンめっき膜20を水洗して、洗浄用溶融塩により洗浄する工程においてチタンめっき膜20の表面に付着した第2の付着物を除去する工程である。なお、本実施の形態のチタンめっき部材1の製造方法には、S10、S20、S30、S40およびS50以外の工程が含まれていてもよい。以下、これらの各工程について説明する。
In the step (S40) of cleaning the surface of the
まず導電性の表面を有する基材10を準備する(S10)。基材10を構成する材料は導電性の表面を有する材料である限り特に限定されない。基材10としては、例えば鉄またはニッケル製の基材、あるいはそれらの合金製の基材、鉄またはニッケル、あるいはそれらの合金の層を表面に有する多層基材などが挙げられる。
First, a
基材10の形状は特に限定されない。例えば基材10としては、板状、柱状、パイプ状、網目状などの種々の形状を有する基材10を採用することができる。
The shape of the
次に上記基材10を、めっき液組成物50に浸漬する(S20)。図3を参照して、上記めっき液組成物50は、リチウムイオン(Li+)およびナトリウムイオン(Na+)のうち少なくとも1つの第1族金属イオンと、フッ化物イオン(F-)と、チタニウムイオン(Tin+(nは2以上4以下の整数。以下において同じ。))と、を含有する。この場合においてめっき液組成物50は、チタニウムイオンとして価数が相違する複数種を含有することができる。めっき液組成物50は、さらに塩化物イオン(Cl-)を含有することが好ましい。Next, the
上記めっき液組成物50は、例えば、フッ化リチウム(LiF)およびフッ化ナトリウム(NaF)のうち少なくとも一つと、塩化リチウム(LiCl)および塩化ナトリウム(NaCl)のうち少なくとも一つとの混合物中に、Tin+の供給源であるチタン化合物を溶解させることにより溶融塩として調製することができる。The
Tin+の供給源となるチタン化合物の例としては、ヘキサフルオロチタン酸(H2TiF6)、チタンフッ化カリウム(K2TiF6)、チタンフッ化アンモニウム((NH4)2TiF6)、チタンフッ化ソーダ(Na2TiF6)、シュウ酸チタンカリウム2水和物(K2TiO(C2O4)2・2H2O)、塩化チタン(III)(TiCl3)、塩化チタン(IV)(TiCl4)等が挙げられる。Examples of Ti n + source and becomes titanium compound, hexafluoro titanic acid (H 2 TiF 6), potassium Chitanfu' of (K 2 TiF 6), Chitanfu' ammonium ((NH 4) 2 TiF 6 ), Chitanfu' of Soda (Na 2 TiF 6 ), potassium potassium oxalate dihydrate (K 2 TiO (C 2 O 4 ) 2 .2H 2 O), titanium chloride (III) (TiCl 3 ), titanium chloride (IV) (TiCl 4 ) and the like.
めっき液組成物50は、Li+およびNa+以外のカチオンを含んでいてもよい。例えば、めっき液組成物50はカリウムイオン(K+)を含んでいてもよい。但し、めっき液組成物50にK+が大量に含まれると、めっき時にカリウムの金属霧が発生する場合がある。そのため、めっき液組成物中の全イオン成分100mol%に対するカリウムイオンの含有量は5mol%以下であるのが好ましい。上記チタンフッ化カリウム(K2TiF6)およびシュウ酸チタンカリウム2水和物(K2TiO(C2O4)2・2H2O)はカリウムイオンを含むため、これらのチタン化合物をTin+の供給源として使用する場合には、めっき液組成物50に含まれる全イオン成分100mol%に対するK+の含有量が5mol%以下となるような量で用いられるか、あるいはK+を発生させない他のチタン化合物(例えば塩化チタン(IV)など)と併用されるのが好ましい。The
溶融塩である上記めっき液組成物中においては、LiF、NaF、LiClおよびNaClはそれぞれ電離して、Li+、Na+、F-およびCl-の状態で存在している。チタン化合物も同様に電離してTin+の状態で存在している。このようにして、Li+およびNa+のうち少なくとも1つの第1族金属イオンと、F-と、Cl-と、Tin+と、を含有するめっき液組成物を溶融塩として調製することが好ましい。In the plating solution composition are molten salt, LiF, NaF, LiCl and NaCl are ionized respectively, Li +, Na +, F - is present in the state - and Cl. Similarly, the titanium compound is ionized and exists in the state of Ti n + . Thus, it is preferable to prepare a plating solution composition containing at least one
本実施の形態のめっき液組成物50中にLi+、Na+、F-、Cl-およびTin+が存在することは、例えば、めっき液組成物50を硝酸とフッ酸との混合液に溶解させ、その溶液をICP発光分光分析(Inductively Coupled Plasma Spectrometry)で分析することにより確認することができる。ICP発光分光分析装置としては、例えば、サーモフィッシャーサイエンティフィック株式会社製のiCAP6200などを用いることができる。The presence of Li + , Na + , F − , Cl −, and Tin + in the
上記めっき液組成物50は、Cl-とF-との合計100mol%に対するF-の量が30mol%以上50mol%以下であるのが好ましい。F-に対するCl-の割合を増加させると、融点降下により一旦溶融塩の融点は降下した後、再び上昇する。Cl-とF-との合計100mol%に対するF-の割合が所定の範囲にある場合には融点降下効果が大きい。具体的には、Cl-とF-との合計100mol%に対するF-の量が30mol%以上50mol%以下の範囲であれば融点の降下量が大きく、より低い温度でもめっきを行なうことが容易となる。Cl-とF-との合計100mol%に対するF-の量が30mol%以上45mol%以下の範囲であれば、融点の降下量がより大きいため、より好ましい。The
本実施の形態のめっき液組成物50におけるF-のアニオン分率(全アニオン量に占めるF-の割合(モル比))は、0.1以上0.9以下であることが好ましく、0.25以上0.75以下であることがより好ましい。F-のアニオン分率が0.1以上、特に0.25以上である場合、表面平滑性の高いめっき膜20を有するチタンめっき部材1をより確実に得ることができる。一方、F-のアニオン分率が0.9以下である場合、特に0.75以下である場合には、めっき膜20の形成後の残留物質の除去が容易となる傾向にある。そのため、F-のアニオン分率は上記範囲内であることが好ましい。In the
めっき液組成物中のTin+の含有量は特に限定されず、めっき条件に応じて適宜設定される。しかしながら、Tin+の含有量が多すぎると不要な沈殿物が形成され電流効率の低下が大きくなる。一方、Tin+の含有量が少なすぎるとチタンめっき膜が充分に形成されない。そのため、Tin+の含有量は、めっき液組成物中の全カチオン100mol%に対して20mol%以下であることが好ましく、12mol%以下であることがより好ましい。Tin+の含有量は、めっき液組成物中の全カチオン100mol%に対して、好ましくは0.1mol%以上であり、より好ましくは0.5mol%以上である。すなわち、溶融塩チタンめっき液組成物中に含まれる全カチオン100mol%に対する上記チタニウムイオンの含有量は、0.1mol%以上12mol%以下であることが好ましい。The content of Tin + in the plating solution composition is not particularly limited, and is appropriately set according to plating conditions. However, when the content of T in + is too large, an unnecessary precipitate is formed, and the current efficiency is greatly reduced. On the other hand, if the content of Tin + is too small, the titanium plating film cannot be formed sufficiently. Therefore, the content of Tin + is preferably 20 mol% or less, more preferably 12 mol% or less, based on 100 mol% of all cations in the plating solution composition. The content of Tin + is preferably at least 0.1 mol%, more preferably at least 0.5 mol%, based on 100 mol% of all cations in the plating solution composition. That is, the content of the titanium ion with respect to 100 mol% of all cations contained in the molten salt titanium plating solution composition is preferably 0.1 mol% or more and 12 mol% or less.
次にめっき液組成物50に浸漬された基材10がカソードとなるように通電し、基材10の表面をチタンで被覆することにより、上記表面上にチタンめっき膜20を形成する(S30)。めっき膜20を形成する工程は、基材10をめっき液組成物50に浸漬した状態で、めっき液組成物50中に浸漬されたアノード30、およびカソードとしての基材10との間に電圧を印加して通電し、めっき液組成物50の電解を行なうことによって実施される。これにより、カソードである基材10の表面においてチタニウムイオンがチタンに還元され、基材10の表面がチタンで被覆されることにより、基材10の表面上にめっき膜20が形成される。
Next, a current is applied so that the
めっき液組成物50の電解は、アノード30と基材10との間に流れる電流の基材10上での電流密度の絶対値が1mA/cm2以上500mA/cm2以下となるように行なうことが好ましく、電流密度の絶対値が1mA/cm2以上300mA/cm2以下となるように行なうことがより好ましい。アノード30と基材10との間に流れる電流の電流密度の絶対値が1mA/cm2以上となるようにめっき液組成物50の電解を行なった場合には、基材10の表面上におけるめっき膜20の形成をより短時間で行なうことができる。一方、アノード30と基材10との間に流れる電流の電流密度の絶対値を500mA/cm2以下、特に300mA/cm2以下となるようにめっき液組成物50の電解を行なった場合には、より表面の平滑性が高いめっき膜20を形成することができる。The electrolysis of the
次に、めっき膜20の表面を洗浄溶融塩で洗浄する(S40)。具体的には、チタンめっき膜20を、アルカリ金属の塩化物、アルカリ土類金属の塩化物およびフッ化カリウムからなる群から選択される少なくとも1つの化合物を含有する洗浄用溶融塩と接触させてチタンめっき膜20を洗浄することにより、チタンめっき膜20を形成する工程においてチタンめっき膜20の表面に付着した第1の付着物を洗浄用溶融塩で洗浄して除去する。
Next, the surface of the
第1の付着物は難水溶性のLiFおよびNaFのいずれか一方または両方を含む。上記洗浄用溶融塩に含まれる上記化合物はLiFおよびNaFに対し水よりも高い相溶性を有するため、洗浄用溶融塩により洗浄する工程を経ることにより、めっき膜20の表面に残留するLiFおよびNaFの量を低減することができる。
The first deposit contains either or both of poorly water-soluble LiF and NaF. Since the compound contained in the molten salt for cleaning has higher compatibility with water than LiF and NaF, the LiF and NaF remaining on the surface of the
上記アルカリ金属の塩化物の例としては、塩化リチウム(LiCl)、塩化ナトリウム(NaCl)、および塩化カリウム(KCl)などが挙げられる。アルカリ土類金属の塩化物としては、塩化マグネシウム(MgCl2)、および塩化カルシウム(CaCl2)などが挙げられる。上記溶融塩は、これらのアルカリ金属の塩化物、アルカリ土類金属の塩化物およびフッ化カリウムを単独で含んでもよく、2種以上含んでもよい。上記溶融塩は、これらのアルカリ金属の塩化物、アルカリ土類金属の塩化物およびフッ化カリウム以外の他の塩を含んでもよい。Examples of the alkali metal chloride include lithium chloride (LiCl), sodium chloride (NaCl), and potassium chloride (KCl). Examples of the alkaline earth metal chloride include magnesium chloride (MgCl 2 ) and calcium chloride (CaCl 2 ). The molten salt may contain these alkali metal chlorides, alkaline earth metal chlorides and potassium fluoride alone or in combination of two or more. The molten salt may contain salts other than these alkali metal chlorides, alkaline earth metal chlorides and potassium fluoride.
アルカリ金属の塩化物、アルカリ土類金属の塩化物およびフッ化カリウム(KF)は、LiFおよびNaFに対し水よりも高い相溶性を有する。そのため、めっき膜20を上記洗浄用溶融塩と接触させることにより、めっき膜20の表面のLiFおよびNaFの量を低減することができる。
Alkali metal chlorides, alkaline earth metal chlorides and potassium fluoride (KF) have higher compatibility with LiF and NaF than water. Therefore, the amount of LiF and NaF on the surface of the
めっき膜20を洗浄用溶融塩と接触させる方法は特に限定されず、例えばめっき膜20が形成された基材10を洗浄用溶融塩に浸漬する方法、めっき膜20の表面に溶融塩を流したりスプレーしたりしてめっき膜20の表面を洗浄する方法などが挙げられる。このうち、めっき膜20を洗浄用溶融塩と接触させる方法は、めっき膜20が形成された基材10を洗浄用溶融塩に浸漬することにより行うのが好ましい。上記接触させる方法として、めっき膜20が形成された基材10を洗浄用溶融塩に浸漬することで、めっき膜20の表面全体にわたって充分に洗浄用溶融塩を接触させることができる。その結果、めっき膜20の表面のLiFおよびNaFなどの難水溶性物質をより効果的に洗浄することができる。
The method of bringing the
最後に、めっき膜20の表面を水洗する(S50)。この工程においては、チタンめっき膜20を水洗して、洗浄用溶融塩により洗浄する工程(S40)においてめっき膜20の表面に付着した第2の付着物を除去する。
Finally, the surface of the
上述のめっき膜20の表面を洗浄溶融塩により洗浄する工程(S40)を経ることで、めっき膜20の表面における、難水溶性のLiFおよびNaFの残留量は低減する。上記洗浄溶融塩により洗浄する工程の後、めっき膜20の表面に付着した第2の付着物は、主に洗浄溶融塩に含まれる各成分、すなわちアルカリ金属の塩化物、アルカリ土類金属の塩化物およびKFからなる。アルカリ金属の塩化物、アルカリ土類金属の塩化物およびKFは、LiFおよびNaFに対して相溶性を有するだけでなく、水溶性も高い。そのため、第2の付着物は水洗によってLiFおよびNaFよりも容易に除去することができる。2段階の洗浄工程(S40およびS50)を経ることにより、めっき膜20の表面に残留する残留物質を低減することができる。その結果、残留不純物量の少ない高品質のチタンめっき部材1を製造することができる。
Through the step of cleaning the surface of the
水洗においては、水とともに、アルコールなどの水溶性の溶剤、界面活性剤などの他の洗浄剤を併用してもよい。このようにして、基材10の表面上にめっき膜20が形成されたチタンめっき部材1が製造される。
In washing with water, a water-soluble solvent such as alcohol and another detergent such as a surfactant may be used together with water. Thus, the
[チタンめっき部材]
このようにして製造されたチタンめっき部材1は、高硬度を有し、表面平滑性が高く、かつ耐腐食性、耐摩耗性に優れた保護膜を有する部材である。さらに、めっき膜20上の残留不純物量が少ない高品質なチタンめっき部材1である。そのため、種々の分野において使用することができる。[Titanium plated members]
The titanium-plated
上記製造方法により製造されるチタンめっき部材1におけるめっき膜20の平均厚さRに対する表面平均粗さRaの割合((Ra/R)×100(%))は、10%以下であることが好ましく、5%以下であることがより好ましい。このような範囲であれば、充分に表面平滑性が高いめっき膜20を有するチタンめっき部材1を提供することができる。
The ratio ((Ra / R) × 100 (%)) of the surface average roughness Ra to the average thickness R of the
めっき膜20の表面平均粗さRaは、SEM(Scanning Electron Microscope)による断面観察、または表面粗さ計を用いて測定することができる。さらに、めっき膜20の平均厚さRはSEMによる断面観察によって求めることができる。めっき膜20の表面平均粗さRaは、JIS B 0601(2001)に規定された算術平均粗さRaを意味している。めっき膜20の平均厚さRは、例えばSEM像の任意の10点におけるめっき膜20の厚みの算術平均を意味している。
The surface average roughness Ra of the
このように、本実施の形態にかかるチタンめっき部材1の製造方法によれば、チタンめっき膜表面の難水溶性フッ化物の残留量を低減することが可能となる。
As described above, according to the method for manufacturing the titanium plated
上記実施の形態においては、塩化物イオン(Cl-)を含有する溶融塩チタンめっき液組成物50について説明したが、Cl-を含まずに溶融塩チタンめっき液組成物50を調製することもできる。Cl-を含まない場合には、代わりに他のアニオンを含むように溶融塩チタンめっき液組成物50を調製することができる。この場合、上記他のアニオンは、めっき温度においても安定で、かつめっき後に除去が困難な塩などの残留物を形成しないように選定することが望ましい。In the above embodiment, the molten salt titanium
ここで上記チタンめっき部材は、不溶性電極であることが好ましい。これにより、表面の残留物の量が低減されたチタンめっき膜を有する不溶性電極を提供することが可能となる。 Here, the titanium plating member is preferably an insoluble electrode. This makes it possible to provide an insoluble electrode having a titanium plating film in which the amount of residue on the surface is reduced.
このような不溶性電極は、水素製造用であることが好ましい。不溶性電極が水素製造用である場合、抵抗の低い水素製造用不溶性電極として提供することができる。これにより純度の高い水素を製造することが可能になる。 Such an insoluble electrode is preferably used for producing hydrogen. When the insoluble electrode is used for producing hydrogen, it can be provided as a low-resistance insoluble electrode for producing hydrogen. This makes it possible to produce high-purity hydrogen.
上記チタンめっき部材は、集電体であることが好ましい。これにより、表面の残留物の量が低減されたチタンめっき膜を有する集電体を提供することが可能となる。 The titanium plating member is preferably a current collector. Thereby, it is possible to provide a current collector having a titanium plating film in which the amount of residue on the surface is reduced.
このような集電体は、燃料電池用であることが好ましい。集電体が燃料電池用である場合、良好な電気伝導性を備えた燃料電池用集電体として提供することができる。特に集電体が燃料電池用である場合、固体高分子型燃料電池用であることがより好ましい。 Such a current collector is preferably for a fuel cell. When the current collector is for a fuel cell, it can be provided as a fuel cell current collector having good electric conductivity. In particular, when the current collector is for a fuel cell, it is more preferable that the current collector is for a polymer electrolyte fuel cell.
上記チタンめっき部材は、生体材料であることが好ましい。これにより、表面の残留物の量が低減されたチタンめっき膜を有する生体材料を提供することが可能となる。このような生体材料は、耐食性にも優れることができる。 It is preferable that the titanium plating member is a biomaterial. This makes it possible to provide a biomaterial having a titanium plating film with a reduced amount of residue on the surface. Such a biomaterial can also be excellent in corrosion resistance.
生体材料の用途は、脊柱固定器具、骨折固定材、人工関節、人工弁、血管内ステント、義歯床、人工歯根および歯列矯正用ワイヤからなる群より選ばれることが好ましい。 The use of the biomaterial is preferably selected from the group consisting of a spinal fixation device, a fracture fixation material, an artificial joint, an artificial valve, an intravascular stent, a denture base, an artificial root, and an orthodontic wire.
以下において、実施例を参照して上記実施の形態をより具体的に説明する。本開示はこれらの実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the embodiment will be described more specifically with reference to examples. The present disclosure is not limited to these examples.
≪実施例1≫
[溶融塩チタンめっき液組成物の調製およびチタンめっき部材の作製]
試験体となるチタンめっき部材を作製するため、下記の表1に示す溶融塩チタンめっき液組成物の主剤100molに対し、チタン源としてK2TiF6粉末を2molまたはTiCl4を13mol溶解させることによって、まず試料No.1〜No.4の溶融塩チタンめっき液組成物を調製した。<< Example 1 >>
[Preparation of molten salt titanium plating solution composition and preparation of titanium plating member]
In order to prepare a titanium-plated member to be a test body, 2 mol of K 2 TiF 6 powder or 13 mol of TiCl 4 as a titanium source was dissolved in 100 mol of a base material of a molten salt titanium plating solution composition shown in Table 1 below. First, the sample No. 1 to No. A molten salt titanium plating solution composition of No. 4 was prepared.
表1に示すように、試料No.1〜No.4の溶融塩チタンめっき液組成物は、いずれも当該組成物に含まれる全イオン成分100mol%に対するカリウムイオンの含有量が5mol%以下である。さらに試料No.1の溶融塩チタンめっき液組成物は、塩化物イオンとフッ化物イオンとの合計100mol%に対するフッ化物イオンの量が50mol%超(51mol%)となる試料である。試料No.2の溶融塩チタンめっき液組成物は、塩化物イオンを含まない試料である。試料No.3およびNo.4の溶融塩チタンめっき液組成物は、塩化物イオンとフッ化物イオンとの合計100mol%に対するフッ化物イオンの量が30mol%以上50mol%以下となる試料である。なお、試料No.1〜No.4の溶融塩チタンめっき液組成物は、いずれも当該組成物中に含まれる全カチオン100mol%に対するチタニウムイオンの含有量が0.1mol%以上12mol%以下(1.9mol%または11.5mol%)である。
As shown in Table 1, the sample No. 1 to No. The molten salt titanium plating solution composition of No. 4 has a potassium ion content of 5 mol% or less based on 100 mol% of all ionic components contained in the composition. Further, the sample No. The molten salt titanium plating solution composition of No. 1 is a sample in which the amount of fluoride ions is more than 50 mol% (51 mol%) with respect to the total of 100 mol% of chloride ions and fluoride ions. Sample No. The molten salt titanium
次に、上述したチタンめっき部材の製造方法におけるS10〜S30の工程(図2参照)を経ることにより、試料No.1〜No.4の溶融塩チタンめっき液組成物を用いて、基材(ニッケル製、厚み0.1mm、5mm×25mm角)の表面にチタンめっきを行なった。これにより試験体No.1〜No.4のチタンめっき部材前駆体を作製した。 Next, through the steps S10 to S30 (see FIG. 2) in the above-described method for manufacturing a titanium plated member, the sample No. 1 to No. Using the molten salt titanium plating solution composition of No. 4, titanium plating was performed on the surface of a substrate (made of nickel, 0.1 mm thick, 5 mm × 25 mm square). As a result, the specimen No. 1 to No. 4 was prepared.
ここで、試料No.1の溶融塩チタンめっき液組成物を用いて作製したチタンめっき部材前駆体が、試験体No.1のチタンめっき部材前駆体に対応する。試料No.2の溶融塩チタンめっき液組成物を用いて作製したチタンめっき部材前駆体が、試験体No.2のチタンめっき部材前駆体に対応する。試料No.3の溶融塩チタンめっき液組成物を用いて作製したチタンめっき部材前駆体が、試験体No.3のチタンめっき部材前駆体に対応する。試料No.4の溶融塩チタンめっき液組成物を用いて作製したチタンめっき部材前駆体が、試験体No.4のチタンめっき部材前駆体に対応する。 Here, the sample No. The titanium plating member precursor produced using the molten salt titanium plating solution composition of Test Sample No. 1 This corresponds to one titanium plated member precursor. Sample No. The titanium plating member precursor produced using the molten salt titanium plating solution composition of Test Sample No. 2 2 corresponds to the titanium plated member precursor. Sample No. The titanium-plated member precursor produced using the molten salt titanium plating solution composition of Test Sample No. 3 3 corresponds to the titanium plated member precursor. Sample No. Titanium-plated member precursor produced using the molten salt titanium plating solution composition of Test Sample No. 4 4 corresponds to the titanium plated member precursor.
さらに、上述したチタンめっき部材の製造方法におけるS40〜S50の工程(図2参照)を経ることにより、表2に示す洗浄用溶融塩A〜洗浄用溶融塩Dおよび純水を用いて、上記の試験体No.1のチタンめっき部材前駆体を洗浄し、その表面の第1の付着物および第2の付着物を除去した。具体的には、試験体No.1のチタンめっき部材前駆体を5つ準備し、これらを表2に示す洗浄用溶融塩A〜洗浄用溶融塩Dおよび純水が収容された容器に10分間浸漬した(S40)。その後、試験体No.1のチタンめっき部材前駆体をそれぞれの容器から引き上げるとともに、純水で10分間超音波洗浄を行なった(S50)。これにより、試験体No.1のチタンめっき部材を作製した。ここで洗浄用溶融塩Dおよび純水が、比較対照となる洗浄剤となる。 Further, through the steps of S40 to S50 (see FIG. 2) in the above-described method for manufacturing a titanium plated member, the molten salt for cleaning A to D shown in Table 2 and pure water are used, using the molten salt for cleaning A shown in Table 2. Specimen No. The first titanium-plated member precursor was washed to remove the first and second deposits on its surface. Specifically, the specimen No. Five titanium plating member precursors of No. 1 were prepared and immersed in a container containing the molten salt for cleaning A to the molten salt for cleaning D shown in Table 2 and pure water for 10 minutes (S40). Thereafter, the specimen No. The titanium-plated member precursor No. 1 was pulled out of each container, and was subjected to ultrasonic cleaning with pure water for 10 minutes (S50). Thereby, the specimen No. A titanium plated member of No. 1 was produced. Here, the molten salt D for cleaning and pure water are cleaning agents serving as comparative controls.
次いで、上記の5つの試験体No.1のチタンめっき部材に対し、走査型電子顕微鏡(商品名:「VE−8800」、株式会社キーエンス製)に付帯したEDX(商品名:「X−act」、オックスフォード・インストゥルメンツ株式会社製)を加速電圧15kVの条件で用いて、金属フッ化物および洗浄用溶融塩A〜洗浄用溶融塩Dの残渣成分の有無を分析した。結果を表2のEDXの欄に示す。表2中の「塩成分」とは、金属フッ化物および洗浄用溶融塩A〜洗浄用溶融塩Dの残渣成分を意味する。 Next, the above five test specimen Nos. EDX (trade name: "X-act", manufactured by Oxford Instruments Co., Ltd.) attached to a scanning electron microscope (trade name: "VE-8800", manufactured by Keyence Corporation) for the titanium-plated member of No. 1 Was used under the conditions of an acceleration voltage of 15 kV to analyze the presence or absence of metal fluoride and the residual components of the molten salt for cleaning A to the molten salt for cleaning D. The results are shown in the EDX column of Table 2. The “salt component” in Table 2 means the metal fluoride and the residual components of the molten salt for cleaning A to the molten salt for cleaning D.
表2の結果から、アルカリ金属の塩化物、アルカリ土類金属の塩化物およびフッ化カリウムからなる群から選択される少なくとも1つの化合物を含有する洗浄用溶融塩(洗浄用溶融塩A〜洗浄用溶融塩C)で洗浄したチタンめっき部材の表面には、金属フッ化物および溶融塩の残渣成分が残存していなかったことが分かる。 From the results in Table 2, the molten salt for cleaning containing at least one compound selected from the group consisting of chlorides of alkali metals, chlorides of alkaline earth metals, and potassium fluoride (molten salts for cleaning A to cleaning salts) It can be seen that the metal fluoride and the residual components of the molten salt did not remain on the surface of the titanium plating member washed with the molten salt C).
≪実施例2≫
実施例1において作製した試験体No.2のチタンめっき部材前駆体を5つ準備した。この試験体No.2のチタンめっき部材前駆体に対し、チタンめっき部材の製造方法におけるS40〜S50の工程(図2参照)を、実施例1と同じ条件の下で行なうことにより、上記チタンめっき部材前駆体の表面の第1の付着物および第2の付着物を除去した。これにより試験体No.2のチタンめっき部材を作製した。さらに試験体No.2のチタンめっき部材に対し、実施例1と同じ条件の下で金属フッ化物および洗浄用溶融塩A〜洗浄用溶融塩Dの残渣成分の有無を分析した。結果を表3のEDXの欄に示す。表3中の「塩成分」も、金属フッ化物および洗浄用溶融塩A〜洗浄用溶融塩Dの残渣成分を意味する。<< Example 2 >>
Specimen No. prepared in Example 1 Five titanium plated member precursors No. 2 were prepared. This test piece No. By performing the steps S40 to S50 (see FIG. 2) in the method for manufacturing a titanium-plated member under the same conditions as in Example 1, the surface of the titanium-plated member precursor The first and second deposits were removed. As a result, the specimen No. A titanium plated member of No. 2 was produced. Further, the specimen No. The titanium plated member of No. 2 was analyzed under the same conditions as in Example 1 for the presence or absence of metal fluoride and the residual components of the molten salt for cleaning A to the molten salt for cleaning D. The results are shown in the EDX column of Table 3. “Salt component” in Table 3 also means the residual components of metal fluoride and molten salt A for cleaning to molten salt D for cleaning.
表3の結果から、アルカリ金属の塩化物、アルカリ土類金属の塩化物およびフッ化カリウムからなる群から選択される少なくとも1つの化合物を含有する洗浄用溶融塩(洗浄用溶融塩A〜洗浄用溶融塩C)で洗浄したチタンめっき部材の表面には、金属フッ化物および溶融塩の残渣成分が残存していなかったことが分かる。 From the results in Table 3, the molten salt for cleaning containing at least one compound selected from the group consisting of chlorides of alkali metals, chlorides of alkaline earth metals, and potassium fluoride (molten salts for cleaning A to cleaning) It can be seen that the metal fluoride and the residual components of the molten salt did not remain on the surface of the titanium plating member washed with the molten salt C).
≪実施例3≫
実施例1において作製した試験体No.3のチタンめっき部材前駆体を5つ準備した。この試験体No.3のチタンめっき部材前駆体に対し、チタンめっき部材の製造方法におけるS40〜S50の工程(図2参照)を、実施例1と同じ条件の下で行なうことにより、上記チタンめっき部材前駆体の表面の第1の付着物および第2の付着物を除去した。これにより試験体No.3のチタンめっき部材を作製した。さらに試験体No.3のチタンめっき部材に対し、実施例1と同じ条件の下で金属フッ化物および洗浄用溶融塩A〜洗浄用溶融塩Dの残渣成分の有無を分析した。結果を表4のEDXの欄に示す。表4中の「塩成分」も、金属フッ化物および洗浄用溶融塩A〜洗浄用溶融塩Dの残渣成分を意味する。Example 3
Specimen No. prepared in Example 1 Five titanium plated member precursors No. 3 were prepared. This test piece No. By performing the steps S40 to S50 (see FIG. 2) in the method for manufacturing a titanium-plated member under the same conditions as in Example 1 for the titanium-plated member precursor of No. 3, the surface of the titanium-plated member precursor The first and second deposits were removed. As a result, the specimen No. A titanium plated member of No. 3 was produced. Further, the specimen No. The titanium plated member of No. 3 was analyzed under the same conditions as in Example 1 for the presence or absence of metal fluoride and the residual components of the molten salt for cleaning A to the molten salt for cleaning D. The results are shown in the column of EDX in Table 4. The “salt component” in Table 4 also means the residual components of the metal fluoride and the molten salt A for cleaning to the molten salt D for cleaning.
表4の結果から、アルカリ金属の塩化物、アルカリ土類金属の塩化物およびフッ化カリウムからなる群から選択される少なくとも1つの化合物を含有する洗浄用溶融塩(洗浄用溶融塩A〜洗浄用溶融塩C)で洗浄したチタンめっき部材の表面には、金属フッ化物および溶融塩の残渣成分が残存していなかったことが分かる。 From the results shown in Table 4, the molten salt for cleaning containing at least one compound selected from the group consisting of chlorides of alkali metals, chlorides of alkaline earth metals and potassium fluoride (molten salts for cleaning A to cleaning salts) It can be seen that the metal fluoride and the residual components of the molten salt did not remain on the surface of the titanium plating member washed with the molten salt C).
≪実施例4≫
実施例1において作製した試験体No.4のチタンめっき部材前駆体を5つ準備した。この試験体No.4のチタンめっき部材前駆体に対し、チタンめっき部材の製造方法におけるS40〜S50の工程(図2参照)を、実施例1と同じ条件の下で行なうことにより、上記チタンめっき部材前駆体の表面の第1の付着物および第2の付着物を除去した。これにより試験体No.4のチタンめっき部材を作製した。さらに試験体No.4のチタンめっき部材それぞれに対し、実施例1と同じ条件の下で金属フッ化物および洗浄用溶融塩A〜洗浄用溶融塩Dの残渣成分の有無を分析した。結果を表5のEDXの欄に示す。表5中の「塩成分」も、金属フッ化物および洗浄用溶融塩A〜洗浄用溶融塩Dの残渣成分を意味する。Example 4
Specimen No. prepared in Example 1 Five titanium plated member precursors of No. 4 were prepared. This test piece No. By performing the steps S40 to S50 (see FIG. 2) of the titanium-plated member production method under the same conditions as in Example 1 for the titanium-plated member precursor of Example 4, the surface of the titanium-plated member precursor was obtained. The first and second deposits were removed. As a result, the specimen No. 4 was produced. Further, the specimen No. Each titanium-plated member of No. 4 was analyzed under the same conditions as in Example 1 for the presence of metal fluoride and the residual components of the molten salt for cleaning A to the molten salt for cleaning D. The results are shown in the column of EDX in Table 5. The “salt component” in Table 5 also means the residual components of the metal fluoride and the molten salt A for cleaning to the molten salt D for cleaning.
表5の結果から、アルカリ金属の塩化物、アルカリ土類金属の塩化物およびフッ化カリウムからなる群から選択される少なくとも1つの化合物を含有する洗浄用溶融塩(洗浄用溶融塩A〜洗浄用溶融塩C)で洗浄したチタンめっき部材の表面には、金属フッ化物および溶融塩の残渣成分が残存していなかったことが分かる。 From the results in Table 5, the molten salt for cleaning containing at least one compound selected from the group consisting of chlorides of alkali metals, chlorides of alkaline earth metals and potassium fluoride (molten salts for cleaning A to cleaning salts) It can be seen that the metal fluoride and the residual components of the molten salt did not remain on the surface of the titanium plating member washed with the molten salt C).
このように、本実施の形態に係るチタンめっき部材の製造方法によれば、チタンめっき膜を、アルカリ金属の塩化物、アルカリ土類金属の塩化物およびフッ化カリウムからなる群から選択される少なくとも1つの化合物を含有する洗浄用溶融塩と接触させてチタンめっき膜を洗浄し、かつチタンめっき膜を水洗することにより、チタンめっき膜の表面に残留する金属フッ化物および洗浄用溶融塩の残渣成分(たとえばLiFおよびNaF)の量を低減することができる。 As described above, according to the method for manufacturing a titanium-plated member according to the present embodiment, the titanium-plated film is at least selected from the group consisting of alkali metal chlorides, alkaline earth metal chlorides, and potassium fluoride. A metal fluoride remaining on the surface of the titanium plating film and a residual component of the cleaning molten salt by washing the titanium plating film by contact with a cleaning salt containing one compound and washing the titanium plating film with water. (For example, LiF and NaF) can be reduced.
≪実施例5≫
[生理食塩水に対する耐食性]
以下のTiめっき品について、生理食塩水に対する耐食性を以下の手順で評価した。Example 5
[Corrosion resistance to physiological saline]
The following Ti-plated products were evaluated for corrosion resistance to physiological saline according to the following procedure.
(試験体の作製)
上述したチタンめっき部材の製造方法のS10〜S50を経ることにより、ニッケル製の多孔体基材(3cm×5cm×1mmt、気孔率は96%、平均気孔径は300μm、以下では「ニッケル多孔体」と記す。)の表面にチタンめっきを行なってTiめっき品を作製した。(Preparation of specimen)
By going through S10 to S50 of the above-described method for producing a titanium plated member, a nickel porous substrate (3 cm × 5 cm × 1 mmt, porosity of 96%, average pore diameter of 300 μm, hereinafter referred to as “nickel porous body”) The surface of (1) was subjected to titanium plating to produce a Ti-plated product.
これに対し、比較例の試験体として、Niの多孔体(商品名:「セルメット(登録商標)」、住友電気工業株式会社製)およびTiの金属板(株式会社ニラコ製)をそれぞれ準備した。 On the other hand, as a test body of a comparative example, a Ni porous body (trade name: "Celmet (registered trademark)", manufactured by Sumitomo Electric Industries, Ltd.) and a Ti metal plate (manufactured by Nilaco Corporation) were prepared.
(耐食性試験)
以下の条件によりサイクリックボルタンメトリーを行なった。結果を図4に示す。図4中、実施例の試験体ならびに比較例の試験体(Niの多孔体およびTiの金属板)を、それぞれ「Tiめっき品」、「Ni」および「Ti」と表記した。(Corrosion resistance test)
Cyclic voltammetry was performed under the following conditions. FIG. 4 shows the results. In FIG. 4, the test specimen of the example and the test specimen of the comparative example (the porous body of Ni and the metal plate of Ti) are denoted as “Ti plated product”, “Ni” and “Ti”, respectively.
<サイクリックボルタンメトリーの条件>
電解液 :0.9質量%の塩化ナトリウム水溶液(生理食塩水)
作用極 :実施例の試験体または比較例の試験体(Tiめっき品、NiまたはTi)
参照極 :Ag/AgCl電極
対極 :Niの金属板
走査速度:10mV/sec
液温 :25℃。<Conditions for cyclic voltammetry>
Electrolyte solution: 0.9 mass% sodium chloride aqueous solution (physiological saline)
Working electrode: Specimen of Example or Specimen of Comparative Example (Ti plated product, Ni or Ti)
Reference electrode: Ag / AgCl electrode Counter electrode: Ni metal plate Scanning speed: 10 mV / sec
Liquid temperature: 25 ° C.
図4の結果から、実施例であるTiめっき品は、比較例であるNiの多孔体と比較して、腐食電流密度が低く抑えられており、生理食塩水の環境に安定であることが示された。この結果から、実施例であるTiめっき品は、生体材料として適していることが分かった。さらに実施例であるTiめっき品は、比較例であるTiの金属板と比較し、腐食電流密度が低く抑えられていた。この結果から、金属板ではなく金属多孔体の構造を採用することで生理食塩水の環境に対する安定性がさらに向上することが示された。 The results of FIG. 4 indicate that the Ti plated product of the example has a lower corrosion current density than the porous Ni body of the comparative example, and is stable in a physiological saline environment. Was done. From this result, it was found that the Ti plated product of the example was suitable as a biomaterial. Furthermore, the corrosion current density of the Ti plated product of the example was suppressed to be lower than that of the Ti metal plate of the comparative example. From these results, it was shown that the stability to the physiological saline environment was further improved by adopting the structure of the porous metal body instead of the metal plate.
≪実施例6≫
[海水を模擬した食塩水に対する耐食性]
以下のTiめっき品について、海水を模擬した食塩水に対する耐食性を以下の手順で評価した。Example 6
[Corrosion resistance to salt water simulating seawater]
The following Ti-plated products were evaluated for corrosion resistance to salt water simulating seawater according to the following procedure.
(試験体の作製)
実施例の試験体として、実施例5で用いたTiめっき品と同じ方法により作製したTiめっき品を準備した。比較例の試験体としてTiの金属板(株式会社ニラコ製)を準備した。(Preparation of specimen)
As a test piece of the example, a Ti-plated product prepared by the same method as the Ti-plated product used in Example 5 was prepared. A Ti metal plate (manufactured by Niraco Co., Ltd.) was prepared as a test body of a comparative example.
(耐食性試験)
電解液として海水を模擬した3.3質量%の食塩水を使用したこと以外、上述した[生理食塩水に対する耐食性]の欄に示した条件と同じ条件により、サイクリックボルタンメトリーを行った。結果を図5に示す。図5中、実施例の試験体および比較例の試験体を、それぞれ「Tiめっき品」および「Ti市販品」と表記した。(Corrosion resistance test)
Cyclic voltammetry was performed under the same conditions as those described in the section of [Corrosion Resistance to Physiological Saline], except that 3.3% by mass of saline simulating seawater was used as the electrolytic solution. FIG. 5 shows the results. In FIG. 5, the test specimen of the example and the test specimen of the comparative example are described as “Ti plated product” and “Ti commercial product”, respectively.
図5の結果から、実施例であるTiめっき品は、比較例であるTi市販品と比較し、電流密度が低く抑えられており、海水に対し高い耐食性を示すことが判明した。これにより実施例であるTiめっき品は、食塩電解用の不溶性電極(陽極)として有望であることが分かった。 From the results of FIG. 5, it was found that the Ti-plated product of the example had a lower current density than the Ti commercial product of the comparative example, and exhibited high corrosion resistance to seawater. As a result, it was found that the Ti-plated product of the example was promising as an insoluble electrode (anode) for salt electrolysis.
≪実施例7≫
[固体高分子型燃料電池への適性評価]
以下のTiめっき品の固体高分子型燃料電池への適性を以下の手順で評価した。Example 7
[Evaluation of suitability for polymer electrolyte fuel cell]
The following procedure evaluated the suitability of the following Ti-plated products for polymer electrolyte fuel cells.
(試験体の作製)
実施例の試験体として、実施例5で用いたTiめっき品と同じ方法により作製したTiめっき品を準備した。比較例の試験体として、Niの多孔体(商品名:「セルメット(登録商標)」、住友電気工業株式会社製)およびTiの金属板(株式会社ニラコ製)をそれぞれ準備した。(Preparation of specimen)
As a test piece of the example, a Ti-plated product prepared by the same method as the Ti-plated product used in Example 5 was prepared. As test specimens of Comparative Examples, a porous Ni body (trade name: "Celmet (registered trademark)", manufactured by Sumitomo Electric Industries, Ltd.) and a metal plate of Ti (manufactured by Nilaco Corporation) were prepared.
(適正評価)
電解液として10質量%の硫酸ナトリウム水溶液(硫酸を加えてpH=3に調整した)(PEFC模擬電解液)を使用したこと以外、上述した[生理食塩水に対する耐食性]の欄に示した条件と同じ条件により、サイクリックボルタンメトリーを行った。結果を図6および図7に示す。図6および図7中、実施例の試験体、ならびに比較例の試験体(Niの多孔体およびTiの金属板)を、それぞれ「Tiめっき品」、「Ni比較用」および「Ti比較用」と表記した。なお図6において、「Tiめっき品」および「Ti比較用」における各電極の電流密度と電位との相関関係のプロットが重複して現れたため、図7において縦軸(電流密度)を拡大することにより、「Tiめっき品」および「Ti比較用」における上記相関関係のプロットが区別可能に現れるようにした。(Appropriate evaluation)
Except for using a 10% by mass aqueous sodium sulfate solution (adjusted to pH = 3 by adding sulfuric acid) (PEFC simulated electrolyte solution) as the electrolyte solution, the conditions shown in the above column of [Corrosion resistance to physiological saline] were used. Cyclic voltammetry was performed under the same conditions. The results are shown in FIGS. In FIG. 6 and FIG. 7, the test specimen of the example and the test specimen of the comparative example (the porous body of Ni and the metal plate of Ti) were respectively referred to as “Ti plated product”, “Ni comparison”, and “Ti comparison”. It was written. In FIG. 6, the plots of the correlation between the current density and the potential of each electrode in “Ti plated product” and “Ti comparison” were duplicated, so the vertical axis (current density) in FIG. As a result, the plots of the above-described correlations in the “Ti plated product” and the “for Ti comparison” are made to be distinguishable.
図6および図7の結果から、実施例であるTiめっき品は、比較例であるNi比較用と比較し、電流密度が低く抑えられており、固体高分子型燃料電池で使用する集電体材料として有望であることが分かった。 From the results of FIGS. 6 and 7, the current density of the Ti-plated product of the example is lower than that of the Ni-comparative product of the comparative example, and the current collector used in the polymer electrolyte fuel cell. It proved promising as a material.
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、どのような面からも制限的なものではないと理解されるべきである。本発明の範囲は上記した意味ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be understood that the embodiments and examples disclosed this time are exemplifications in all respects and are not restrictive in any aspect. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 チタンめっき部材、10 基材、20 めっき膜、30 アノード、40 容器、50 めっき液組成物。 1 titanium plating member, 10 base material, 20 plating film, 30 anode, 40 container, 50 plating solution composition.
Claims (8)
前記基材を、リチウムイオンおよびナトリウムイオンのうち少なくとも1つの第1族金属イオンと、フッ化物イオンと、チタニウムイオンと、を含有する溶融塩チタンめっき液組成物に浸漬する工程と、
前記溶融塩チタンめっき液組成物に浸漬された前記基材がカソードとなるように通電し、前記基材の前記表面をチタンで被覆することにより、前記表面上にチタンめっき膜を形成する工程と、
前記チタンめっき膜を、アルカリ金属の塩化物、アルカリ土類金属の塩化物およびフッ化カリウムからなる群より選択される少なくとも1つの化合物を含有する洗浄用溶融塩と接触させて前記チタンめっき膜を洗浄することにより、前記チタンめっき膜を形成する工程において前記チタンめっき膜の表面に付着した第1の付着物を除去する工程と、
前記チタンめっき膜を水洗して、前記洗浄用溶融塩により洗浄する工程において前記チタンめっき膜の前記表面に付着した第2の付着物を除去する工程と、を含む、チタンめっき部材の製造方法。Preparing a substrate having a conductive surface,
Immersing the base material in a molten salt titanium plating solution composition containing at least one Group 1 metal ion of lithium ions and sodium ions, fluoride ions, and titanium ions;
Energizing so that the substrate immersed in the molten salt titanium plating solution composition becomes a cathode, and covering the surface of the substrate with titanium, thereby forming a titanium plating film on the surface; ,
The titanium plating film is contacted with a cleaning molten salt containing at least one compound selected from the group consisting of alkali metal chlorides, alkaline earth metal chlorides and potassium fluoride to form the titanium plating film. Washing, removing a first deposit attached to the surface of the titanium plating film in the step of forming the titanium plating film;
Washing the titanium plating film with water and removing the second deposits attached to the surface of the titanium plating film in the step of washing with the washing molten salt.
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