RU2660793C2 - Способ получения поверхностно-обработанного материала из металлического титана или материала из титанового сплава и поверхностно-обработанный материал - Google Patents
Способ получения поверхностно-обработанного материала из металлического титана или материала из титанового сплава и поверхностно-обработанный материал Download PDFInfo
- Publication number
- RU2660793C2 RU2660793C2 RU2015141001A RU2015141001A RU2660793C2 RU 2660793 C2 RU2660793 C2 RU 2660793C2 RU 2015141001 A RU2015141001 A RU 2015141001A RU 2015141001 A RU2015141001 A RU 2015141001A RU 2660793 C2 RU2660793 C2 RU 2660793C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- titanium
- atmosphere
- oxide film
- treated
- heat treatment
- Prior art date
Links
- 239000010936 titanium Substances 0.000 title claims abstract description 353
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 348
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 348
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 298
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 82
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 38
- 239000002184 metal Substances 0.000 title description 131
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title description 129
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title description 34
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 138
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 114
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 107
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 101
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 72
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 65
- 238000007743 anodising Methods 0.000 claims abstract description 60
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 claims abstract description 49
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 claims abstract description 46
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 40
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 38
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 38
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 38
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 35
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 35
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 33
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 28
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 14
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 50
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 33
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 claims description 26
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 25
- 238000002048 anodisation reaction Methods 0.000 claims description 25
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 17
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 16
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 16
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 claims description 15
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 claims description 14
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 claims description 9
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 9
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 8
- 239000002783 friction material Substances 0.000 claims description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 8
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 description 58
- 239000010408 film Substances 0.000 description 55
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 26
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 26
- IKHGUXGNUITLKF-UHFFFAOYSA-N Acetaldehyde Chemical compound CC=O IKHGUXGNUITLKF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 23
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 17
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 17
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 16
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 16
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 14
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 13
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 12
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 11
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 11
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 9
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 9
- XSTXAVWGXDQKEL-UHFFFAOYSA-N Trichloroethylene Chemical group ClC=C(Cl)Cl XSTXAVWGXDQKEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 8
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 7
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- DKGAVHZHDRPRBM-UHFFFAOYSA-N Tert-Butanol Chemical compound CC(C)(C)O DKGAVHZHDRPRBM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 5
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- HSZCZNFXUDYRKD-UHFFFAOYSA-M lithium iodide Chemical compound [Li+].[I-] HSZCZNFXUDYRKD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 230000001443 photoexcitation Effects 0.000 description 4
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical group [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002516 radical scavenger Substances 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 3
- 208000037998 chronic venous disease Diseases 0.000 description 3
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 3
- -1 phosphoric acid) Chemical class 0.000 description 3
- 238000013032 photocatalytic reaction Methods 0.000 description 3
- 229920002620 polyvinyl fluoride Polymers 0.000 description 3
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 3
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 3
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 3
- ISHFYECQSXFODS-UHFFFAOYSA-M 1,2-dimethyl-3-propylimidazol-1-ium;iodide Chemical compound [I-].CCCN1C=C[N+](C)=C1C ISHFYECQSXFODS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000599 Cr alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L Magnesium sulfate Chemical compound [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M Sodium bicarbonate Chemical compound [Na+].OC([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001093 Zr alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 description 2
- WNLRTRBMVRJNCN-UHFFFAOYSA-N adipic acid Chemical compound OC(=O)CCCCC(O)=O WNLRTRBMVRJNCN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- ZCCIPPOKBCJFDN-UHFFFAOYSA-N calcium nitrate Chemical compound [Ca+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O ZCCIPPOKBCJFDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 2
- 239000000788 chromium alloy Substances 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N lactic acid Chemical compound CC(O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- YIXJRHPUWRPCBB-UHFFFAOYSA-N magnesium nitrate Chemical compound [Mg+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O YIXJRHPUWRPCBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N potassium nitrate Chemical compound [K+].[O-][N+]([O-])=O FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- 102200082816 rs34868397 Human genes 0.000 description 2
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 2
- VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N sodium nitrate Chemical compound [Na+].[O-][N+]([O-])=O VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 description 2
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 2
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 2
- UUIMDJFBHNDZOW-UHFFFAOYSA-N 2-tert-butylpyridine Chemical compound CC(C)(C)C1=CC=CC=N1 UUIMDJFBHNDZOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CYDQOEWLBCCFJZ-UHFFFAOYSA-N 4-(4-fluorophenyl)oxane-4-carboxylic acid Chemical compound C=1C=C(F)C=CC=1C1(C(=O)O)CCOCC1 CYDQOEWLBCCFJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DDFHBQSCUXNBSA-UHFFFAOYSA-N 5-(5-carboxythiophen-2-yl)thiophene-2-carboxylic acid Chemical compound S1C(C(=O)O)=CC=C1C1=CC=C(C(O)=O)S1 DDFHBQSCUXNBSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical compound [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001182 Mo alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M Sodium acetate Chemical compound [Na+].CC([O-])=O VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910001362 Ta alloys Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000883 Ti6Al4V Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000756 V alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 235000011054 acetic acid Nutrition 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 239000001361 adipic acid Substances 0.000 description 1
- 235000011037 adipic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- BNIILDVGGAEEIG-UHFFFAOYSA-L disodium hydrogen phosphate Chemical compound [Na+].[Na+].OP([O-])([O-])=O BNIILDVGGAEEIG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000000313 electron-beam-induced deposition Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 238000010285 flame spraying Methods 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000011630 iodine Substances 0.000 description 1
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000004310 lactic acid Substances 0.000 description 1
- 235000014655 lactic acid Nutrition 0.000 description 1
- 238000001182 laser chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052943 magnesium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019341 magnesium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000403 monosodium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019799 monosodium phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 238000006864 oxidative decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);titanium(4+) Chemical class [O-2].[O-2].[Ti+4] SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000007750 plasma spraying Methods 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- GCHCGDFZHOEXMP-UHFFFAOYSA-L potassium adipate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C(=O)CCCCC([O-])=O GCHCGDFZHOEXMP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000001608 potassium adipate Substances 0.000 description 1
- 235000011051 potassium adipate Nutrition 0.000 description 1
- 239000004323 potassium nitrate Substances 0.000 description 1
- 235000010333 potassium nitrate Nutrition 0.000 description 1
- OTYBMLCTZGSZBG-UHFFFAOYSA-L potassium sulfate Chemical compound [K+].[K+].[O-]S([O-])(=O)=O OTYBMLCTZGSZBG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910052939 potassium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011151 potassium sulphates Nutrition 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000001632 sodium acetate Substances 0.000 description 1
- 235000017281 sodium acetate Nutrition 0.000 description 1
- 235000017557 sodium bicarbonate Nutrition 0.000 description 1
- 229910000030 sodium bicarbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- AJPJDKMHJJGVTQ-UHFFFAOYSA-M sodium dihydrogen phosphate Chemical compound [Na+].OP(O)([O-])=O AJPJDKMHJJGVTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000001540 sodium lactate Substances 0.000 description 1
- 235000011088 sodium lactate Nutrition 0.000 description 1
- 229940005581 sodium lactate Drugs 0.000 description 1
- 239000004317 sodium nitrate Substances 0.000 description 1
- 235000010344 sodium nitrate Nutrition 0.000 description 1
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000006557 surface reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 238000002230 thermal chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
- C23C8/08—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
- C23C8/10—Oxidising
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
- B01J21/06—Silicon, titanium, zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
- B01J21/063—Titanium; Oxides or hydroxides thereof
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J27/00—Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
- B01J27/24—Nitrogen compounds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/39—Photocatalytic properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
- B01J37/0201—Impregnation
- B01J37/0207—Pretreatment of the support
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/08—Heat treatment
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/12—Oxidising
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/16—Reducing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/34—Irradiation by, or application of, electric, magnetic or wave energy, e.g. ultrasonic waves ; Ionic sputtering; Flame or plasma spraying; Particle radiation
- B01J37/348—Electrochemical processes, e.g. electrochemical deposition or anodisation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M103/00—Lubricating compositions characterised by the base-material being an inorganic material
- C10M103/04—Metals; Alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M103/00—Lubricating compositions characterised by the base-material being an inorganic material
- C10M103/06—Metal compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
- C23C28/04—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
- C23C28/04—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material
- C23C28/042—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material including a refractory ceramic layer, e.g. refractory metal oxides, ZrO2, rare earth oxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
- C23C8/08—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
- C23C8/24—Nitriding
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
- C23C8/34—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases more than one element being applied in more than one step
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
- C23F17/00—Multi-step processes for surface treatment of metallic material involving at least one process provided for in class C23 and at least one process covered by subclass C21D or C22F or class C25
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
- C25D11/02—Anodisation
- C25D11/26—Anodisation of refractory metals or alloys based thereon
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
- H01G9/20—Light-sensitive devices
- H01G9/2027—Light-sensitive devices comprising an oxide semiconductor electrode
- H01G9/2031—Light-sensitive devices comprising an oxide semiconductor electrode comprising titanium oxide, e.g. TiO2
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M2201/00—Inorganic compounds or elements as ingredients in lubricant compositions
- C10M2201/04—Elements
- C10M2201/05—Metals; Alloys
- C10M2201/053—Metals; Alloys used as base material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M2201/00—Inorganic compounds or elements as ingredients in lubricant compositions
- C10M2201/06—Metal compounds
- C10M2201/062—Oxides; Hydroxides; Carbonates or bicarbonates
- C10M2201/0623—Oxides; Hydroxides; Carbonates or bicarbonates used as base material
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/542—Dye sensitized solar cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу получения поверхностно-обработанного титана или титанового сплава, используемого для применения в материале, выбранном из группы, состоящей из фотокаталитических материалов, материалов элементов фотоэлектрического преобразования, устойчивых к скольжению материалов и износостойких материалов. Для осуществления способа проводят стадии: (1) формирование нитрида титана на поверхности титана или титанового сплава посредством термической обработки в атмосфере газообразного аммиака или азота при температуре нагрева 750°С или более, (2) анодирование титана или титанового сплава со сформированным на его поверхности нитридом титана, полученным на стадии (1), приложением напряжения 10 В или более в растворе электролита, который не оказывает травящего действия на титан или титановый сплав, с образованием тем самым пленки оксида титана и (3) нагрев титана или титанового сплава со сформированной на его поверхности пленкой оксида титана, полученной на стадии (2), при температуре 400°С или более в атмосфере, выбранной из воздушной окислительной атмосферы, атмосферы из смеси газообразного кислорода и газообразного азота и атмосферы газообразного кислорода. Обеспечивается получение материала, обладающего высокой коррозионной стойкостью и износостойкостью. 12 н. и 16 з.п. ф-лы, 5 ил., 3 табл., 9 пр.
Description
Область техники
[0001] Настоящее изобретение относится к способу получения поверхностно-обработанного материала из металлического титана или материала из титанового сплава, а также относится к поверхностно-обработанному материалу (материалу с обработанной поверхностью).
Уровень техники
[0002] Оксид титана может преобразовывать световую энергию в химическую энергию или электрическую энергию. Поэтому предполагается, что оксид титана применим в фотокатализаторах, которые разлагают разнообразные токсичные вещества, и в сенсибилизированных красителями солнечных элементах, которые стали привлекать внимание как солнечные элементы следующего поколения.
Оксид титана имеет кристаллические структуры трех типов: формы рутила, брукита и анатаза. Среди этих трех форм оксид титана анатазной формы известен как имеющий превосходные фотокаталитические характеристики и превосходные характеристики фотоэлектрического преобразования у сенсибилизированных красителями солнечных элементов.
[0003] Общеизвестен способ получения пленки оксида титана на поверхности металлического титана или титанового сплава (сплава, содержащего титан в качестве основного компонента). Еще один известный способ состоит в анодировании металлического титана или титанового сплава в разбавленном растворе неорганической кислоты (например, фосфорной кислоты), которая не оказывает травящего действия на титан. Однако эти способы приводят к образованию только аморфного оксида титана, который не имеет кристаллической структуры. Аморфный оксид титана известен как не имеющий фотокаталитических характеристик и характеристик фотоэлектрического преобразования у сенсибилизированных красителями солнечных элементов.
[0004] Кроме того, рассматривался способ получения пленки оксида титана анатазной формы анодированием.
Патентный документ 1 (PTL 1) предлагает способ, в котором анодируют титановую пластину в разбавленном кислом растворе фосфорной кислоты или т.п., который не оказывает травящего действия на титан, и затем нагревают пластину в окислительной атмосфере.
Патентный документ 2 (PTL 2) предлагает способ, в котором анодируют титан, погруженный в электролитическую ванну, содержащую серную кислоту или т.п., которая оказывает травящее действие на титан, и затем далее анодируют титан после добавления фторида аммония в электролитическую ванну.
Патентный документ 3 (PTL 3) предлагает способ, в котором формируют нитрид титана на поверхности титана, затем погружают титан в раствор электролита, содержащий неорганическую кислоту или т.п., который оказывает травящее действие на титан, и выполняют анодирование с приложением более высокого напряжения, чем напряжение создания искрового разряда.
[0005] Кроме того, обсуждалось изготовление обладающих износостойкостью фрикционных деталей с использованием нитрида титана.
Патентный документ 4 (PTL 4) предлагает способ получения высокоориентированного нитрида титана, включающий ионизацию металлического титана в дуговом разряде и реакцию металлического титана с газообразным азотом, с образованием тем самым кристаллической тонкой пленки нитрида титана на поверхности подложки.
[0006] То есть в качестве уровня техники известны только следующие способы: способ, включающий формирование нитрида титана на поверхности титана и затем выполнение анодирования с приложением более высокого напряжения, чем напряжение создания искрового разряда, в растворе электролита, содержащем неорганическую кислоту или т.п., который оказывает травящее действие на титан; и способ, включающий анодирование титановой пластины в разбавленном кислом растворе фосфорной кислоты или т.п., который не оказывает травящего действия на титан, и затем нагревание пластины в окислительной атмосфере.
[0007] Однако эти способы имели следующие проблемы. Они были непрактичными вследствие сложности исполнения процессов; при анодировании применялась сильная кислота, создающая высокую опасность травящего действия на титан; требовались большая сила тока и высокое напряжение; и их исполнение было осложненным вследствие выделения вредного газа и аэрозоля во время обработки.
Список цитированной литературы
[0008] Патентная литература
PTL 1: JPH08-246192 A
PTL 2: JPH11-315398 A
PTL 3: JP2005-240139 A
PTL 4: JPH11-124665 A
Сущность изобретения
Техническая проблема
[0009] Цель настоящего изобретения состоит в получении материала, который применим в качестве износостойкого материала, высокоэффективного фотокаталитического материала, фотогальванического материала и т.д., без необходимости в сложных процессах или усложненной обработке, которые составляют проблемы уровня техники.
Решение проблемы
[0010] В результате интенсивных исследований для достижения вышеуказанной цели, авторы настоящего изобретения установили, что применимые материалы, обладающие износостойкостью, могут быть получены способом обработки поверхности, включающим (1) формирование нитрида титана на поверхности материалов из металлического титана или материалов из титанового сплава (сплава, содержащего титан в качестве основного компонента) и затем (2) выполнение термической обработки в окислительной атмосфере.
Авторы настоящего изобретения также установили, что материалы, пригодные в качестве износостойких материалов, высокофункциональных фотокаталитических материалов, материалов элементов фотоэлектрического преобразования и т.д., могут быть получены выполнением способа обработки поверхности, включающего (1) формирование нитрида титана на поверхности материалов из металлического титана или материалов из титанового сплава (сплава, включающего титан в качестве основного компонента); (2) затем выполнение анодирования в растворе электролита, который не оказывает травящего действия на титан, с образованием тем самым пленки оксида титана; и (3) выполнение термической обработки в окислительной атмосфере.
[0011] Поверхностно-обработанные материалы из металлического титана или материалы из титанового сплава могут быть применены в износостойких материалах, высокофункциональных фотокаталитических материалах, материалах элементов фотоэлектрического преобразования и т.д. Поверхностно-обработанные материалы имеют превосходные свойства скольжения и износостойкость.
[0012] Более конкретно, настоящее изобретение относится к способу получения поверхностно-обработанного материала из металлического титана или материала из титанового сплава и к способу обработки поверхности материала из металлического титана или материала из титанового сплава. Настоящее изобретение также относится к способу получения материала, который применим в качестве фотокаталитического материала, материала элемента фотоэлектрического преобразования и т.д.; к способу получения материала, имеющего превосходные свойства скольжения и износостойкость; и к поверхностно-обработанным материалам, полученным этими способами получения.
[0013] Пункт 1. Способ получения поверхностно-обработанного материала из металлического титана или материала из титанового сплава, используемого для применения, выбранного из группы, состоящей из фотокаталитических материалов, материалов элементов фотоэлектрического преобразования, устойчивых к скольжению материалов и износостойких материалов, включающий стадии:
(1) формирование нитрида титана на поверхности материала из металлического титана или материала из титанового сплава одним способом обработки, выбранным из группы, состоящей из термической обработки в атмосфере газообразного аммиака и термической обработки в атмосфере газообразного азота, при температуре нагревания 750°С или более;
(2) анодирование материала из металлического титана или материала из титанового сплава со сформированным на его поверхности нитридом титана, полученным на стадии (1), приложением напряжения 10 В или более в растворе электролита, который не оказывает травящего действия на титан, с образованием тем самым пленки оксида титана; и
(3) нагревание материала из металлического титана или материала из титанового сплава со сформированной на его поверхности пленкой оксида титана, полученной на стадии (2), при температуре 400°С или более в атмосфере, выбранной из воздушной окислительной атмосферы, атмосферы из смеси газообразного кислорода и газообразного азота и атмосферы газообразного кислорода.
[0014] Пункт 2. Способ получения по пункту 1, в котором термическую обработку в атмосфере газообразного азота выполняют в присутствии улавливающего кислород агента.
[0015] Пункт 3. Способ получения по пункту 1 или 2, в котором используемый при анодировании раствор электролита, который не оказывает травящего действия на титан, представляет собой раствор электролита, содержащий по меньшей мере одно соединение, выбранное из группы, состоящей из неорганических кислот, органических кислот и их солей.
[0016] Пункт 4. Способ получения по пункту 3, в котором по меньшей мере одно соединение, выбранное из группы, состоящей из неорганических кислот, органических кислот и их солей, представляет собой по меньшей мере одно соединение, выбранное из группы, состоящей из фосфорной кислоты и фосфата.
[0017] Пункт 5. Способ получения по любому из пунктов 1-4, в котором напряжение, прикладываемое при анодировании стадии (2), составляет 50-300 В.
[0018] Пункт 6. Способ получения по любому из пунктов 1-5, в котором температура выполняемой в атмосфере термической обработки стадии (3) составляет от 400°С до 700°С.
[0019] Пункт 7. Способ получения по любому из пунктов 1-6, в котором сформированная анодированием пленка оксида титана представляет собой пленку кристаллического оксида титана.
[0020] Пункт 8. Способ получения по пункту 7, в котором пленка кристаллического оксида титана представляет собой пленку оксида титана анатазной формы.
[0021] Пункт 9. Поверхностно-обработанный материал из металлического титана или материал из титанового сплава, полученный способом получения по любому из пунктов 1-8 и используемый для применения, выбранного из группы, состоящей из фотокаталитических материалов, материалов элементов фотоэлектрического преобразования, устойчивых к скольжению материалов и износостойких материалов.
[0022] Пункт 10. Фотокаталитический материал или материал элемента фотоэлектрического преобразования, включающий поверхностно-обработанный материал из металлического титана или материал из титанового сплава по пункту 9.
[0023] Пункт 11. Фрикционный материал или износостойкий материал, включающий поверхностно-обработанный материал из металлического титана или материал из титанового сплава по пункту 9.
[0024] Пункт 12. Способ получения поверхностно-обработанного материала из металлического титана или материала из титанового сплава, включающий стадии:
(1) формирование нитрида титана на поверхности материала из металлического титана или материала из титанового сплава; и
(2) нагревание материала из металлического титана или материала из титанового сплава со сформированным на его поверхности нитридом титана, полученным на стадии (1), в воздушной окислительной атмосфере.
[0025] Пункт 13. Способ получения поверхностно-обработанного материала из металлического титана или материала из титанового сплава по пункту 12, включающий стадии:
(1) формирование нитрида титана на поверхности материала из металлического титана или материала из титанового сплава;
(2) анодирование материала из металлического титана или материала из титанового сплава со сформированным на его поверхности нитридом титана, полученным на стадии (1), в растворе электролита, который не оказывает травящего действия на титан, с образованием тем самым пленки оксида титана; и
(3) нагревание материала из металлического титана или материала из титанового сплава со сформированной на его поверхности пленкой оксида титана, полученной на стадии (2), в окислительной атмосфере.
[0026] Пункт 14. Способ получения по пункту 12 или 13, в котором стадию формирования нитрида титана выполняют одним способом обработки, выбранным из группы, состоящей из PVD-обработки, CVD-обработки, обработки напылением, термической обработки в атмосфере газообразного аммиака и термической обработки в атмосфере газообразного азота.
[0027] Пункт 15. Способ получения по пункту 14, в котором термическую обработку в атмосфере газообразного азота выполняют в присутствии улавливающего кислород агента.
[0028] Пункт 16. Способ получения по пункту 13, в котором используемый при анодировании раствор электролита, который не оказывает травящего действия на титан, представляет собой раствор электролита, содержащий по меньшей мере одно соединение, выбранное из группы, состоящей из неорганических кислот, органических кислот и их солей.
[0029] Пункт 17. Способ получения по пункту 16, в котором по меньшей мере одно соединение, выбранное из группы, состоящей из неорганических кислот, органических кислот и их солей, представляет собой по меньшей мере одно соединение, выбранное из группы, состоящей из фосфорной кислоты и фосфата.
[0030] Пункт 18. Способ получения по любому из пунктов 12-17, в котором температура термической обработки, выполняемой в окислительной атмосфере, составляет от 300°С до 700°С.
[0031] Пункт 19. Способ получения по пункту 13, 16 или 17, в котором сформированная анодированием пленка оксида титана представляет собой пленку кристаллического оксида титана.
[0032] Пункт 20. Способ получения по пункту 19, в котором пленка кристаллического оксида титана представляет собой пленку оксида титана анатазной формы.
[0033] Пункт 21. Поверхностно-обработанный материал из металлического титана или материал из титанового сплава, полученный способом получения по любому из пунктов 12-20.
[0034] Пункт 22. Фотокаталитический материал или материал элемента фотоэлектрического преобразования, включающий поверхностно-обработанный материал из металлического титана или материал из титанового сплава по пункту 21.
[0035] Пункт 23. Фрикционный материал или износостойкий материал, включающий поверхностно-обработанный материал из металлического титана или материал из титанового сплава по пункту 21.
Преимущественные эффекты изобретения
[0036] Настоящее изобретение позволяет получать материал, который применим в качестве износостойкого материала, высокофункционального фотокаталитического материала, материала элемента фотоэлектрического преобразования и т.д., без необходимости в сложных процессах или усложненной обработке, которые составляют проблемы уровня техники.
Краткое описание чертежей
[0037] Фиг. 1 показывает фотокаталитическую активность титанового материала Примера 1.
Фиг. 2 показывает фотокаталитическую активность титанового материала Примера 2.
Фиг. 3 показывает фотокаталитическую активность титанового материала Примера 3.
Фиг. 4 показывает износостойкость титанового материала Примера 7.
Фиг. 5 показывает износостойкость титанового материала Примера 8.
Описание вариантов осуществления изобретения
[0038] Ниже настоящее изобретение описывается подробно. В настоящем описании материалы из металлического титана и материалы из титанового сплава также называются просто «титановыми материалами».
[0039] Способ получения поверхностно-обработанного материала из металлического титана или материала из титанового сплава согласно настоящему изобретению включает стадии:
(1) формирование нитрида титана на поверхности материала из металлического титана или материала из титанового сплава; и
(2) нагревание материала из металлического титана или материала из титанового сплава со сформированным на его поверхности нитридом титана, полученным на стадии (1), в окислительной атмосфере.
[0040] Кроме того, способ получения поверхностно-обработанного материала из металлического титана или материала из титанового сплава согласно настоящему изобретению включает стадии:
(1) формирование нитрида титана на поверхности материала из металлического титана или материала из титанового сплава;
(2) анодирование материала из металлического титана или материала из титанового сплава со сформированным на его поверхности нитридом титана, полученным на стадии (1), в растворе электролита, который не оказывает травящего действия на титан, с образованием тем самым пленки оксида титана; и
(3) нагревание материала из металлического титана или материала из титанового сплава со сформированной на его поверхности пленкой оксида титана, полученной на стадии (2), в окислительной атмосфере.
(1) Стадия формирования нитрида титана
[0041] Способ получения поверхностно-обработанного материала из металлического титана или материала из титанового сплава (титанового материала) включает стадию формирования нитрида титана на поверхности материала из металлического титана или материала из титанового сплава.
[0042] Когда в настоящем изобретении используют материал из титанового сплава, его тип конкретно не ограничен. Примеры титановых сплавов включают Ti-6Al-4V, Ti-4,5Al-3V-2Fe-2Mo, Ti-0,5Pd и тому подобные. Материал из металлического титана представляет собой сам титан.
[0043] На этой стадии слой нитрида титана формируют на поверхности титанового материала до толщины, как правило, примерно 0,1-100 мкм, предпочтительно примерно 0,5-50 мкм, а более предпочтительно примерно 1-10 мкм.
[0044] Методы формирования нитрида титана на поверхности титанового материала конкретно не ограничены. Например, нитрид титана физически или химически присоединяют к поверхности титанового материала, или же проводят реакцию титана и азота на поверхности титанового материала с образованием тем самым нитрида титана. Примеры таких методов включают PVD-обработку (физическое осаждение из паровой фазы), CVD-обработку (химическое осаждение из паровой фазы), обработку напылением (формирование пленки напылением), термическую обработку в атмосфере газообразного аммиака и термическую обработку в атмосфере газообразного азота, и тому подобные.
[0045] Примеры PVD-обработки включают ионное осаждение, распыление и тому подобные. Примеры CVD-обработки включают термическую CVD-обработку, плазменную CVD-обработку, лазерную CVD-обработку и тому подобные. Примеры обработки напылением включают пламенное напыление, дуговое напыление, плазменное напыление, лазерное напыление и тому подобные.
[0046] Температура нагревания при термической обработке в атмосфере газообразного аммиака или газообразного азота предпочтительно составляет 500°С или более, более предпочтительно примерно 750-1050°С, а еще более предпочтительно примерно 750°С - 950°С. Как правило, предпочтительным является нагревание титанового материала при температуре примерно 500°С или более (предпочтительно, примерно 750°С или более) в атмосфере газообразного азота.
[0047] Термическую обработку в атмосфере газообразного аммиака или газообразного азота предпочтительно выполняют в присутствии улавливающего кислород агента. Улавливающий кислород агент, применяемый при термической обработке титанового материала, представляет собой, например, вещество или газ с более высоким сродством к кислороду, чем у титанового материала. Например, могут быть использованы углеродный материал, металлический порошок, газообразный водород и т.д. Эти улавливающие кислород агенты могут быть применены по отдельности или в сочетании двух или более.
[0048] Примеры углеродных материалов включают, но конкретно не ограничиваются таковыми, графитовый углерод, аморфный углерод, углерод, имеющий промежуточную кристаллическую структуру между графитовым углеродом и аморфным углеродом, и тому подобные. Углеродный материал может иметь любую форму, такую как пластинка, фольга или порошок. Предпочтительно использовать пластинчатый углеродный материал по соображениям условий обращения и потому, что может быть предотвращена термическая деформация титанового материала во время термической обработки.
[0049] Примеры металлических порошков включают, но конкретно не ограничиваются таковыми, металлические порошки титана, титанового сплава, хрома, хромового сплава, молибдена, молибденового сплава, ванадия, ванадиевого сплава, тантала, танталового сплава, циркония, циркониевого сплава, кремния, кремниевого сплава, алюминия, алюминиевого сплава или тому подобных.
Предпочтительно использовать металлический порошок титана, титанового сплава, хрома, хромового сплава, циркония, циркониевого сплава, алюминия, алюминиевого сплава или тому подобных из-за их высокого сродства к кислороду. Наиболее предпочтительным металлическим порошком является металлический порошок из частиц титана или титанового сплава. Эти металлические порошки могут быть использованы по отдельности или в сочетании двух или более.
[0050] Средний диаметр частиц металлического порошка предпочтительно составляет примерно 0,1-1000 мкм, более предпочтительно примерно 0,1-100 мкм, а еще более предпочтительно примерно 0,1-10 мкм.
[0051] Условия применения улавливающего кислород агента в атмосфере газообразного аммиака или газообразного азота могут быть надлежащим образом определены в зависимости от типа и формы улавливающего кислород агента. Например, когда в качестве улавливающего кислород агента используют углеродный материал или металлический порошок, титановый материал приводят в контакт с углеродным материалом или металлическим порошком так, что поверхность титанового материала покрывается углеродным материалом или металлическим порошком. Затем титановый материал нагревают в атмосфере газообразного аммиака или газообразного азота. В альтернативном варианте, когда в качестве улавливающего кислород агента используют газообразный водород, титановый материал нагревают при введении газообразного водорода в атмосферу газообразного аммиака или газообразного азота.
[0052] Термическая обработка может быть выполнена в атмосфере газообразного аммиака, газообразного азота или газовой смеси из газообразного аммиака и газообразного азота. Наиболее предпочтительно применение газообразного азота в плане удобства, рентабельности и безопасности.
[0053] Реакционное давление при термической обработке в атмосфере газообразного аммиака или газообразного азота составляет примерно 0,01-100 МПа, предпочтительно примерно 0,1-10 МПа, а более предпочтительно примерно 0,1-1 МПа. Термическую обработку предпочтительно выполняют в атмосфере газообразного азота.
[0054] Продолжительность нагревания при термической обработке в атмосфере газообразного аммиака или газообразного азота предпочтительно составляет от примерно 1 минуты до 12 часов, более предпочтительно от примерно 10 минут до 8 часов, а еще более предпочтительно от примерно 1 часа до 6 часов. Предпочтительным является нагревание титанового материала в течение этого периода времени.
[0055] Когда титановый материал нагревают в атмосфере газообразного аммиака или газообразного азота, то для того, чтобы эффективно формировать нитрид титана на поверхности титанового материала, предпочтительно снижать давление в печи для термической обработки с использованием вакуумного насоса роторного типа и, необязательно, механического вспомогательного насоса или масляного диффузионного насоса, и снижать концентрацию кислорода, оставшегося в печи для термической обработки (в печи для азотирования). Нитрид титана может быть эффективно сформирован на поверхности титанового материала при снижении давления в печи для термической обработки предпочтительно до примерно 10 Па или менее, более предпочтительно до примерно 1 Па или менее, а еще более предпочтительно до примерно 0,1 Па или менее.
[0056] Нитрид титана может быть эффективно сформирован на поверхности титанового материала путем подачи газообразного аммиака, газообразного азота или газовой смеси из газообразного аммиака и газообразного азота в печь со сниженным давлением для возврата давления в печи и нагревания титанового материала. Температура нагревания, продолжительность нагревания и другие условия термической обработки с использованием этой печи могут быть такими же, как вышеуказанные условия. Что касается состава газа, то наиболее предпочтительным является применение газообразного азота из соображений удобства, рентабельности и безопасности.
[0057] Нитрид титана может быть более эффективно сформирован на поверхности титанового материала при чередующемся повторении (несколько раз) операции снижения давления, которая сокращает концентрацию остаточного кислорода в печи для термической обработки, и операции возврата давления, при которой в печь подают газообразный азот и т.д. Кроме того, нитрид титана может быть более эффективно сформирован на поверхности титанового материала путем выполнения операции снижения давления в присутствии улавливающего кислород агента и термической обработки в газовой атмосфере, такой как газообразный аммиак или газообразный азот.
[0058] Тип нитрида титана, сформированного на поверхности титанового материала, конкретно не ограничен. Его примеры включают TiN, Ti2N, α-TiN0,3, η-Ti3N2-x, ζ-Ti4N3-x (при условии, что «x» составляет 0 или более и менее 3), их смеси, аморфный нитрид титана и тому подобные. Среди них предпочтительны TiN, Ti2N и их смеси; более предпочтительны TiN и смесь TiN и Ti2N; и а особенно предпочтителен TiN.
[0059] В качестве методов формирования нитрида титана в настоящем изобретении может быть применен один из вышеуказанных способов по отдельности, или два или более из них могут быть использованы в сочетании. Из вышеуказанных способов формирования нитрида титана термическая обработка титанового материала в атмосфере газообразного азота предпочтительна по соображениям удобства, серийного производства и стоимости производства.
(2) Стадия выполнения анодирования
[0060] Способ получения поверхностно-обработанного материала из металлического титана или материала из титанового сплава включает, если необходимо, стадию анодирования материала из металлического титана или материала из титанового сплава со сформированным на его поверхности нитридом титана в растворе электролита, содержащем по меньшей мере одну кислоту, выбранную из группы, состоящей из неорганических кислот и органических кислот, или ее соединения-соли, которая не оказывает травящего действия на титан, с образованием тем самым пленки оксида титана.
[0061] Пленка аморфного оксида титана может быть сформирована на поверхности титанового материала анодированием материала из металлического титана или материала из титанового сплава со сформированным на его поверхности нитридом титана в растворе электролита, который не оказывает травящего действия на титан.
[0062] Раствор электролита, который не оказывает травящего действия на титан, предпочтительно представляет собой раствор электролита, содержащий по меньшей мере одно соединение, выбранное из группы, состоящей из неорганических кислот, органических кислот и их солей (далее также называемых «неорганической кислотой или т.п.»). Раствор электролита, содержащий неорганическую кислоту или т.п., предпочтительно представляет собой разбавленный водный раствор фосфорной кислоты, фосфата или тому подобного.
[0063] При выполнении только стадии анодирования в настоящем изобретении не создаются искровые разряды, и кристаллический оксид титана, такой как оксид титана анатазной формы, как правило, не образуется. Оксид титана анатазной формы может образовываться из аморфного оксида титана на последующей стадии термической обработки. Поэтому, поскольку на поверхности титанового материала эффективно формируется пленка аморфного оксида титана, предпочтительно проводить анодирование титанового материала с образованным на его поверхности нитридом титана.
[0064] Наличие стадии выполнения анодирования между вышеупомянутой стадией формирования нитрида титана и нижеупомянутой стадией выполнения термической обработки позволяет получить титановые материалы, имеющие фотокаталитические характеристики и характеристики фотоэлектрического преобразования, а также превосходные износостойкость и свойства скольжения.
[0065] Стадия выполнения анодирования в настоящем изобретении является весьма безопасной, поскольку не применяются сильные кислоты (например, серная кислота), которые оказывают травящее действие на титан. Стадия выполнения анодирования в настоящем изобретении не требует высокого напряжения или большой силы тока, поскольку на титане не проводится травление, сопровождаемое явлениями искрового разряда. Соответственно, нет необходимости в применении дорогостоящих блоков питания, которые подают сильный ток и высокое напряжение, или в использовании высокой мощности, связанной с сильным током и высоким напряжением. Таким образом, становится высокой рентабельность.
[0066] При анодировании предпочтительно использовать раствор электролита, который не оказывает травящего действия на титан, в плане удобства, рентабельности, безопасности и т.д. Раствор электролита, который не оказывает травящего действия на титан, предпочтительно представляет собой раствор электролита, содержащий по меньшей мере одно соединение (неорганическую кислоту и т.д.), выбранное из группы, состоящей из неорганических кислот (фосфорной кислоты и т.д.), органических кислот и их солей (фосфата и т.д.).
[0067] Неорганическая кислота, которая не оказывает травящего действия на титан, предпочтительно представляет собой фосфорную кислоту, карбонат или тому подобные, в отношении удобства, рентабельности, безопасности и т.д. Органическая кислота, которая не оказывает травящего действия на титан, предпочтительно представляет собой уксусную кислоту, адипиновую кислоту, молочную кислоту или тому подобные. Также могут быть использованы соли этих кислот, такие как дигидрофосфат натрия, гидрофосфат динатрия, гидрокарбонат натрия, ацетат натрия, адипат калия и лактат натрия.
[0068] В дополнение, предпочтительным является применение раствора электролита, содержащего такой электролит, как сульфат натрия, сульфат калия, сульфат магния, нитрат натрия, нитрат калия, нитрат магния или нитрат кальция.
[0069] Наиболее предпочтительными неорганическими кислотами являются фосфорная кислота и фосфат.
[0070] Раствор электролита предпочтительно представляет собой разбавленный водный раствор неорганической кислоты или т.п. Концентрация неорганической кислоты или т.п. в растворе электролита предпочтительно составляет примерно 1 мас.%, в плане рентабельности и т.д. Например, в растворе электролита, содержащем фосфорную кислоту, концентрация фосфорной кислоты предпочтительно составляет примерно 0,01-10 мас.%, более предпочтительно примерно 0,1-10 мас.%, а еще более предпочтительно примерно 1-3 мас.%.
[0071] Эти кислоты могут быть использованы по отдельности, или в сочетании любых двух или более, независимо от того, являются ли они органическими кислотами или неорганическими кислотами. Предпочтительный вариант раствора электролита, содержащего две или более кислот, представляет собой, например, водный раствор, содержащий фосфат и фосфорную кислоту. Пропорция кислот в этом растворе электролита варьируется в зависимости от типа применяемой соли и кислой соли, условий анодирования и прочих условий. Совокупное количество кислот, как правило, составляет 0,01-10 мас.%, предпочтительно 0,1-10 мас.%, а более предпочтительно 1-3 мас.%.
[0072] Поскольку на стадии выполнения анодирования в настоящем изобретении применяют раствор электролита, содержащий неорганическую кислоту или т.п., которая не оказывает травящего действия на титан, анодирование может быть выполнено при условиях тока и напряжения, где явления создания искрового разряда не возникают. Стадия выполнения анодирования в настоящем изобретении является менее опасной и не требует сильного тока, в отличие от анодирования, сопровождаемого явлениями искрового разряда. Кроме того, по сравнению с анодированием, сопровождаемым явлениями искрового разряда, на стадии выполнения анодирования в настоящем изобретении может быть предотвращено повышение температуры электролитической ванны, используемой для анодирования; таким образом, может быть достигнута экономия расходов на охлаждение раствора электролита. Поэтому по сравнению с анодированием, сопровождаемым явлениями искрового разряда, на стадии выполнения анодирования в настоящем изобретении можно обработать материалы с большой площадью, и это выгодно в плане рентабельности, безопасности, серийного производства и т.д.
[0073] Титановый материал со сформированным на его поверхности нитридом титана, полученным на стадии формирования нитрида титана, погружают в разбавленный раствор электролита, содержащий неорганическую кислоту или т.п., которая не оказывает травящего действия на титан. Затем выполняют анодирование, предпочтительно с приложением напряжения примерно 10-300 В. Более предпочтительно выполнять анодирование при напряжении примерно 50-300 В, а еще более предпочтительно примерно 50-200 В.
[0074] Температура при обработке анодированием предпочтительно составляет примерно 0-80°С, в плане удобства, рентабельности, безопасности и т.д. Более предпочтительно выполнять анодирование при температуре примерно 10-50°С, а еще более предпочтительно примерно 20-30°С.
[0075] Продолжительность обработки анодированием предпочтительно составляет от примерно 1 секунды до 1 часа. Более предпочтительно выполнять анодирование в течение времени от примерно 10 секунд до 30 минут, а еще более предпочтительно от примерно 5 минут до 20 минут. Предпочтительным является анодирование без генерирования искровых разрядов, поскольку продолжительность обработки коротка, а рентабельность высока.
(3) Стадия выполнения термической обработки
[0076] Способ получения поверхностно-обработанного материала из металлического титана или материала из титанового сплава включает стадию нагревания в окислительной атмосфере материала из металлического титана или материала из титанового сплава со сформированным на его поверхности нитридом титана, или же материала из металлического титана или материала из титанового сплава со сформированной на его поверхности пленкой оксида титана.
[0077] Износостойкость титанового материала может быть повышена нагреванием титанового материала со сформированным на его поверхности нитридом титана в окислительной атмосфере (обработка окислением воздухом и т.д.).
[0078] Когда материал из металлического титана и т.д. только нагревают, образуется диоксид титана рутильной формы, но не образуется оксид титана анатазной формы.
[0079] В настоящем изобретении титановый материал со сформированным на нем нитридом титана или титановый материал со сформированной на нем пленкой оксида титана (пленкой аморфного оксида титана) (титановый материал после анодирования) нагревают в окислительной атмосфере (обработка окислением воздухом и т.д.), получая тем самым пленку оксида титана анатазной формы, которая имеет превосходные фотокаталитические характеристики и характеристики фотоэлектрического преобразования среди кристаллических оксидов титана. Таким образом, титановый материал после термической обработки имеет превосходные фотокаталитические характеристики или характеристики фотоэлектрического преобразования.
[0080] Окислительная атмосфера, в которой выполняют термическую обработку, может быть выбрана из воздушной окислительной атмосферы, атмосферы из смеси газообразного кислорода и газообразного азота, имеющей любую концентрацию кислорода, кислородной газовой атмосферы и тому подобной. Термическая обработка в воздушной окислительной атмосфере является предпочтительной по соображениям удобства, рентабельности, безопасности и т.д.
[0081] Температура термической обработки в окислительной атмосфере предпочтительно составляет примерно 300°С или более, ввиду улучшения износостойкости и эффективного преобразования из аморфного оксида титана в оксид титана анатазной формы. Температура термической обработки в окислительной атмосфере предпочтительно составляет примерно 800°С или менее, чтобы предотвратить фазовое превращение оксида титана анатазной формы в диоксид титана рутильной формы. Это обусловливается тем, что фотокаталитические характеристики и характеристики фотоэлектрического преобразования диоксида титана рутильной формы хуже, чем у оксида титана анатазной формы. Температура термической обработки в окислительной атмосфере более предпочтительно составляет примерно 300-800°С, еще более предпочтительно примерно 300-700°С, а особенно предпочтительно примерно 400-700°С.
[0082] Реакционное давление термической обработке составляет примерно 0,01-10 МПа, предпочтительно примерно 0,01-5 МПа, а более предпочтительно примерно 0,1-1 МПа.
[0083] Продолжительность нагревания при термической обработке предпочтительно составляет от примерно 1 минуты до 12 часов, более предпочтительно от примерно 10 минут до 8 часов, а еще более предпочтительно от примерно 1 часа до 6 часов.
[0084] Пленка кристаллического оксида титана предпочтительно представляет собой пленку оксида титана анатазной формы. Энергетический уровень зоны проводимости оксида титана анатазной формы располагается в более высоком («благородном») положении, чем у диоксида титана рутильной формы. Соответственно, электроны, возбужденные в зоне проводимости оксида титана анатазной формы, эффективно стимулируют реакцию, и фотокаталитическая активность оксида титана анатазной формы является более высокой, чем у диоксида титана рутильной формы. Более того, значения напряжения холостого хода на фотоэлектродах сенсибилизированных красителями солнечных элементов улучшаются при использовании оксида титана анатазной формы, нежели диоксида титана рутильной формы; таким образом, также являются высокими характеристики фотоэлектрического преобразования. Термическая обработка после анодирования по настоящему изобретению приводит к формированию пленки, содержащей большое количество оксида титана анатазной формы, имеющего высокую фотокаталитическую активность.
[0085] Термическая обработка позволяет получить фотокаталитические материалы и материалы элементов фотоэлектрического преобразования, в которых на поверхности титановых материалов сформировано большое количество высокоактивного оксида титана анатазной формы. Фотокаталитический материал по настоящему изобретению также может проявлять фотокаталитическую функцию, которая является гораздо более интенсивной, чем у обычных фотокаталитических материалов, в которых подложки покрыты частицами оксида титана. Кроме того, фотокаталитический материал по настоящему изобретению также может быть использован в качестве материала элемента фотоэлектрического преобразования, который достигает высокой эффективности преобразования.
(4) Способ обработки поверхности материала из металлического титана или материала из титанового сплава
[0086] Настоящее изобретение также предлагает способ обработки поверхности материала из металлического титана или материала из титанового сплава.
[0087] Способ обработки поверхности материала из металлического титана или материала из титанового сплава согласно настоящему изобретению включает стадии:
(1) формирование нитрида титана на поверхности материала из металлического титана или материала из титанового сплава; и
(2) нагревание материала из металлического титана или материала из титанового сплава со сформированным на его поверхности нитридом титана, полученным на стадии (1), в окислительной атмосфере.
[0088] Более того, способ обработки поверхности материала из металлического титана или материала из титанового сплава согласно настоящему изобретению включает стадии:
(1) формирование нитрида титана на поверхности материала из металлического титана или материала из титанового сплава; и
(2) анодирование материала из металлического титана или материала из титанового сплава со сформированным на его поверхности нитридом титана, полученным на стадии (1), в растворе электролита, который не оказывает травящего действия на титан, с образованием тем самым пленки оксида титана; и
(3) нагревание материала из металлического титана или материала из титанового сплава со сформированной на его поверхности пленкой оксида титана, полученной на стадии (2), в окислительной атмосфере.
Раствор электролита, который не оказывает травящего действия на титан, предпочтительно представляет собой раствор электролита, содержащий по меньшей мере одно соединение, выбранное из группы, состоящей из неорганических кислот (фосфорной кислоты и т.д.), органических кислот и их солей (фосфата и т.д.).
[0089] Стадии (1)-(3) являются такими же, как стадии (1)-(3) вышеуказанного способа получения поверхностно-обработанного материала из металлического титана или материала из титанового сплава. По меньшей мере одно соединение, выбранное из группы, состоящей из неорганических кислот (фосфорной кислоты и т.д.), органических кислот и их солей, предпочтительно представляет собой соединение, которое не оказывает травящего действия на титан.
(5) Фотокаталитический материал и материал элементов фотоэлектрического преобразования
[0090] Поверхностно-обработанный материал из металлического титана или материал из титанового сплава по настоящему изобретению может быть применен в высокофункциональных фотокаталитических материалах, материалах элементов фотоэлектрического преобразования и т.д. Более конкретно, благодаря своей высокой фотокаталитической активности, поверхностно-обработанный материал из металлического титана или материал из титанового сплава по настоящему изобретению может быть использован в качестве материалов для разложения токсичных органических веществ и неорганических веществ в паровой фазе и в жидкостной фазе. Поскольку поверхностно-обработанному материалу из металлического титана или материалу из титанового сплава по настоящему изобретению придается гидрофильность, они также могут быть применены в медицинских областях и в зданиях, например, в качестве внутренних стеновых материалов, наружных стен зданий и материалов для крыш. Кроме того, благодаря своим характеристикам фотоэлектрического преобразования, поверхностно-обработанный материал из металлического титана или материал из титанового сплава по настоящему изобретению также может быть использован в фотоэлектродах сенсибилизированных красителями солнечных элементов, которые стали привлекать внимание как солнечные элементы следующего поколения.
[0091] Поверхностно-обработанный материал из металлического титана или материал из титанового сплава по настоящему изобретению имеет пленку оксида титана и поэтому служит в качестве фотокаталитического материала с высокой активностью и стабильностью.
[0092] Оксид титана анатазной формы представляет собой фотокатализатор, который инициирует окислительно-восстановительную реакцию. Более конкретно, когда оксид титана анатазной формы облучают светом в ближней ультрафиолетовой области с длиной волны 400 нм или менее, которая соответствует запрещенной зоне оксида титана анатазной формы, в валентной зоне генерируются дырки с положительным зарядом, а в зоне проводимости генерируются электроны, благодаря чему происходит окислительно-восстановительная реакция. В результате окислительно-восстановительной реакции генерируются реакционноспособные кислородсодержащие частицы, такие как радикалы ОН. Активный кислород инициирует окислительное разложение органических веществ, неорганических веществ и т.д., в паровой фазе и в жидкостной фазе. Кроме того, токсичные ионы металлов восстанавливаются электронами в зоне проводимости.
[0093] Фотокаталитическая реакция является поверхностной реакцией. Чем чаще фотокаталитические материалы и компоненты, подвергаемые фотокаталитической реакции, приходят в контакт друг с другом, тем эффективнее протекает фотокаталитическая реакция. Предпочтительно располагать фотокаталитический материал в форме гофрированной мембраны, или же использовать фотокатализируемый пористый металлический титан или титановый сплав.
[0094] Кроме того, поскольку за счет фотокаталитического эффекта придается гидрофильность, возникает устойчивость к образованию пятен.
[0095] Вследствие сформированного на поверхности оксида титана анатазной формы поверхностно-обработанный материал из металлического титана или материал из титанового сплава по настоящему изобретению может быть использован как материал элемента фотоэлектрического преобразования, такой как подложка фотоэлектрода сенсибилизированных красителями солнечных элементов, которые стали привлекать внимание как солнечные элементы следующего поколения.
[0096] Поверхностно-обработанный материал из металлического титана или материал из титанового сплава по настоящему изобретению может быть применен в качестве износостойкого материала. Поверхностно-обработанный материал из металлического титана или материал из титанового сплава по настоящему изобретению может быть использован в качестве фрикционного материала.
[0097] Благодаря превосходным сопротивлению скольжению и износостойкости, поверхностно-обработанный материал из металлического титана или материал из титанового сплава по настоящему изобретению может быть применен в качестве устойчивых к скольжению и износостойких материалов. Устойчивые к скольжению и износостойкие материалы, как правило, наносят на металлические литейные и пресс-формы, элементы качения, инструменты и т.д. Повышенная износостойкость может продлевать срок службы таких металлических литейных и пресс-форм, элементов качения и инструментов.
[0098] Способ обработки поверхности и способ получения по настоящему изобретению позволяют получать материалы, которые применимы в качестве высокофункциональных фотокаталитических материалов, материалов элементов фотоэлектрического преобразования и т.д., без необходимости в сложных процессах или усложненной обработке, которые составляют проблемы уровня техники. Настоящее изобретение позволяет также получать материалы, имеющие превосходные свойства скольжения и износостойкость.
[0099] Настоящее изобретение позволяет получать материалы, имеющие превосходные износостойкость и свойства скольжения в результате формирования нитрида титана на поверхности материалов из металлического титана или материалов из титанового сплава, с последующей термической обработкой в окислительной атмосфере. Кроме того, настоящее изобретение позволяет получать фотокаталитические материалы и материалы элементов фотоэлектрического преобразования с превосходными износостойкостью и свойствами скольжения благодаря включению, после формирования нитрида титана и перед термической обработкой в окислительной атмосфере, стадии выполнения анодирования в растворе электролита, таком как разбавленный водный кислый раствор фосфорной кислоты или т.п., или водный раствор соли фосфорной кислоты или т.п., который не оказывает травящего действия на титан.
[0100] Фотокаталитический материал и материал элементов фотоэлектрического преобразования по настоящему изобретению имеют превосходные износостойкость и свойства скольжения и поэтому могут быть стабильно использованы в течение длительного периода времени даже в суровых условиях окружающей среды. Фотокаталитический материал и материал элементов фотоэлектрического преобразования по настоящему изобретению могут давать материалы, имеющие высокую коррозионную стойкость, свойственную титановым материалам, при сохранении превосходных свойств скольжения и износостойкости.
Примеры
Примеры и Сравнительные примеры
[0101] Ниже настоящее изобретение описывается подробно со ссылкой на Примеры; однако настоящее изобретение не ограничивается этими Примерами.
Пример 1
[0102] Металлическую титановую пластину (титановый материал) обезжирили трихлорэтиленом.
[0103] С использованием печи для азотирования (NVF-600-PC, производства фирмы Nakanihon-Ro Kogyo Co., Ltd.) на поверхности обезжиренной металлической титановой пластины сформировали нитрид титана. Сначала металлическую титановую пластину помещали на пластинчатый углеродный материал в печь для азотирования. Затем, чтобы удалить кислород, давление в печи для азотирования снизили до 1 Па или менее, и затем в печь для азотирования ввели высокочистый (99,99%) газообразный азот для возврата давления до 0,1 МПа (атмосферного давления). В результате снижения давления в печи для азотирования до 1 Па или менее можно удалить кислород воздуха, тем самым предотвращая окисление титана, который имеет высокое сродство к кислороду. Затем температуру печи для азотирования повышали до 950°С в течение 2 часов. После этого выполнили термическую обработку в печи для азотирования при 950°С в течение 1 часа, с образованием тем самым нитрида титана на поверхности металлической титановой пластины.
[0104] Металлическую титановую пластину со сформированным на ее поверхности нитридом титана погрузили в 1%-ный по массе водный раствор фосфорной кислоты (раствор электролита). Затем, с использованием функционального преобразователя (HB-105, производства фирмы Hokuto Denko Corporation) и регулируемого источника питания постоянного тока (PU300-5, производства фирмы Texio Technology Corporation), напряжение между анодом, соединенным с металлической титановой пластиной со сформированным на ее поверхности нитридом титана, и катодом, соединенным с углеродным материалом, повышали со скоростью 100 мВ/сек. В то время как напряжение поддерживали на 50 В в течение 10 минут, металлическую титановую пластину со сформированным на ее поверхности нитридом титана анодировали с образованием тем самым пленки оксида титана.
[0105] Металлическую титановую пластину со сформированной на ее поверхности пленкой оксида титана нагревали (окисление воздухом) на воздухе (в окислительной атмосфере) при 500°С в течение 1 часа.
[0106] В результате вышеуказанной обработки получили металлическую титановую пластину (титановый материал) со сформированной на ее поверхности пленкой оксида титана анатазной формы. Поверхностно-обработанный титановый материал Примера 1 получили способом, включающим стадии (1) формирования нитрида титана, (2) выполнения анодирования и (3) выполнения термической обработки.
[0107] В Сравнительном примере материал получили выполнением анодирования и окисления воздухом, как в Примере 1, за исключением того, что не формировали нитрид титана на поверхности металлической титановой пластины. Поверхностно-обработанный титановый материал Сравнительного примера получили способом, включающим стадии (2) выполнения анодирования и (3) выполнения термической обработки.
[0108] Каждую из поверхностно-обработанных металлических титановых пластин обрезали до размера 50 × 100 мм × 1 мм (толщины). Затем две из металлических титановых пластин и 3 л газообразного ацетальдегида (100 млн-1 по объему) поместили в мешок из пленки Tedlar (производства фирмы AS ONE Corporation). Мешок облучали излучением в ближней ультрафиолетовой области сверху с использованием ультрафиолетовой лампы (производства фирмы Toshiba Lighting & Technology Corp.), эмитирующей излучение в ближней ультрафиолетовой области, которое вызывало фотовозбуждение оксида титана анатазной формы, при интенсивности света 2 мВт/см2. Каждые 15 минут измеряли концентрацию газообразного ацетальдегида с использованием газового хроматографа (GC-2014, производства фирмы Shimadzu Corporation).
[0109] Фиг. 1 показывает результаты Примера 1.
[0110] Титановый материал, полученный формированием нитрида титана на титановом материале с последующими анодированием и термической обработкой, проявил высокую способность разлагать газообразный ацетальдегид (незакрашенные кружки на Фиг. 1). Таким образом, получили титановый материал, имеющий высокую фотокаталитическую активность.
[0111] С другой стороны, по сравнению с титановым материалом этого Примера, титановый материал, полученный выполнением только анодирования и термической обработки, без формирования нитрида титана на титановом материале, имел более низкую способность разлагать газообразный ацетальдегид. Таким образом, фотокаталитическая активность была хуже (закрашенные кружки на Фиг. 1).
Пример 2
[0112] Металлическую титановую пластину обезжирили трихлорэтиленом.
[0113] С использованием печи для азотирования (NVF-600-PC, производства фирмы Nakanihon-Ro Kogyo Co., Ltd.) на поверхности обезжиренной металлической титановой пластины сформировали нитрид титана. Сначала металлическую титановую пластину помещали на пластинчатый углеродный материал в печь для азотирования. Затем, чтобы удалить кислород, давление в печи для азотирования снизили до 1 Па или менее, а затем в печь для азотирования ввели высокочистый (99,99%) газообразный азот для возврата давления до 0,1 МПа (атмосферного давления). Затем температуру печи для азотирования повышали до 950°С в течение 2 часов. После этого выполнили термическую обработку в печи для азотирования при 950°С в течение 1 часа, с образованием тем самым нитрида титана на поверхности металлической титановой пластины.
[0114] Металлическую титановую пластину со сформированным на ее поверхности нитридом титана погрузили в 1%-ный по массе водный раствор фосфорной кислоты (раствор электролита). Затем, с использованием функционального преобразователя (HB-105, производства фирмы Hokuto Denko Corporation) и регулируемого источника питания постоянного тока (PU300-5, производства фирмы Texio Technology Corporation), напряжение между анодом, соединенным с металлической титановой пластиной со сформированным на ее поверхности нитридом титана, и катодом, соединенным с углеродным материалом, повышали со скоростью 100 мВ/сек. В то время как напряжение поддерживали на 200 В в течение 10 минут, металлическую титановую пластину со сформированным на ее поверхности нитридом титана анодировали с образованием тем самым пленки оксида титана.
[0115] Металлическую титановую пластину со сформированной на ее поверхности пленкой оксида титана нагревали (окисление воздухом) на воздухе (в окислительной атмосфере) при 500°С в течение 1 часа.
[0116] В результате вышеуказанной обработки получили металлическую титановую пластину (титановый материал) со сформированной на ее поверхности пленкой оксида титана анатазной формы. Поверхностно-обработанный титановый материал Примера 2 получили способом, включающим стадии (1) формирования нитрида титана, (2) выполнения анодирования и (3) выполнения термической обработки.
[0117] В Сравнительном примере материал получили выполнением анодирования и окисления воздухом, как в Примере 2, за исключением того, что не формировали нитрид титана на поверхности металлической титановой пластины. Поверхностно-обработанный титановый материал Сравнительного примера получили способом, включающим стадии (2) выполнения анодирования и (3) выполнения термической обработки.
[0118] Каждую из поверхностно-обработанных металлических титановых пластин обрезали до размера 50 × 100 мм × 1 мм (толщины). Затем две из металлических титановых пластин и 3 л газообразного ацетальдегида (100 млн-1 по объему) поместили в мешок из пленки Tedlar (производства фирмы AS ONE Corporation). Мешок облучали излучением в ближней ультрафиолетовой области сверху с использованием ультрафиолетовой лампы (производства фирмы Toshiba Lighting & Technology Corp.), эмитирующей излучение в ближней ультрафиолетовой области, которое вызывало фотовозбуждение оксида титана анатазной формы, при интенсивности света 2 мВт/см2. Каждые 15 минут измеряли концентрацию газообразного ацетальдегида с использованием газового хроматографа (GC-2014, производства фирмы Shimadzu Corporation).
[0119] Фиг. 2 показывает результаты Примера 2.
[0120] Титановый материал, полученный формированием нитрида титана на титановом материале с последующими анодированием и термической обработкой, проявил высокую способность разлагать газообразный ацетальдегид (незакрашенные кружки на Фиг. 2). Таким образом, получили титановый материал, имеющий высокую фотокаталитическую активность.
[0121] С другой стороны, по сравнению с титановым материалом этого Примера, титановый материал, полученный выполнением только анодирования и термической обработки, без формирования нитрида титана на титановом материале, имел более низкую способность разлагать газообразный ацетальдегид. Таким образом, фотокаталитическая активность была хуже (закрашенные кружки на Фиг. 2).
Пример 3
[0122] Металлическую титановую пластину (титановый материал) обезжирили трихлорэтиленом.
[0123] С использованием печи для азотирования (NVF-600-PC, производства фирмы Nakanihon-Ro Kogyo Co., Ltd.) на поверхности обезжиренной металлической титановой пластины сформировали нитрид титана. Сначала металлическую титановую пластину помещали на пластинчатый углеродный материал в печь для азотирования. Затем, чтобы удалить кислород, давление в печи для азотирования снизили до 1 Па или менее, а затем в печь для азотирования ввели высокочистый (99,99%) газообразный азот для возврата давления до 0,1 МПа (атмосферного давления). Затем температуру печи для азотирования повышали до 950°С в течение 2 часов. После этого выполнили термическую обработку в печи для азотирования при 950°С в течение 1 часа, с образованием тем самым нитрида титана на поверхности металлической титановой пластины.
[0124] Металлическую титановую пластину со сформированным на ее поверхности нитридом титана погрузили в 1%-ный по массе водный раствор фосфорной кислоты (раствор электролита). Затем, с использованием функционального преобразователя (HB-105, производства фирмы Hokuto Denko Corporation) и регулируемого источника питания постоянного тока (PU300-5, производства фирмы Texio Technology Corporation), напряжение между анодом, соединенным с металлической титановой пластиной со сформированным на ее поверхности нитридом титана, и катодом, соединенным с углеродным материалом, повышали со скоростью 100 мВ/сек. В то время как напряжение поддерживали на 50 В в течение 10 минут, металлическую титановую пластину со сформированным на ее поверхности нитридом титана анодировали с образованием тем самым пленки оксида титана.
[0125] Металлическую титановую пластину со сформированной на ее поверхности пленкой оксида титана нагревали (окисление воздухом) на воздухе (в окислительной атмосфере) при 600°С в течение 1 часа.
[0126] В результате вышеуказанной обработки получили металлическую титановую пластину (титановый материал) со сформированной на ее поверхности пленкой оксида титана анатазной формы. Поверхностно-обработанный титановый материал Примера 3 получили способом, включающим стадии (1) формирования нитрида титана, (2) выполнения анодирования и (3) выполнения термической обработки.
[0127] В Сравнительном примере материал получили выполнением анодирования и окисления воздухом, как в Примере 3, за исключением того, что не формировали нитрид титана на поверхности металлической титановой пластины. Поверхностно-обработанный титановый материал Сравнительного примера получили способом, включающим стадии (2) выполнения анодирования и (3) выполнения термической обработки.
[0128] Каждую из металлических титановых пластин (титановые материалы) обрезали до размера 50 × 100 мм × 1 мм (толщины). Затем две из металлических титановых пластин и 3 л газообразного ацетальдегида (100 млн-1 по объему) поместили в мешок из пленки Tedlar (производства фирмы AS ONE Corporation). Мешок облучали излучением в ближней ультрафиолетовой области сверху с использованием ультрафиолетовой лампы (производства фирмы Toshiba Lighting & Technology Corp.), эмитирующей излучение в ближней ультрафиолетовой области, которое вызывало фотовозбуждение оксида титана анатазной формы, при интенсивности света 2 мВт/см2. Каждые 15 минут измеряли концентрацию газообразного ацетальдегида с использованием газового хроматографа (GC-2014, производства фирмы Shimadzu Corporation).
[0129] Фиг. 3 показывает результаты Примера 3.
[0130] Титановый материал, полученный формированием нитрида титана на титановом материале с последующими анодированием и термической обработкой, проявил высокую способность разлагать газообразный ацетальдегид (незакрашенные кружки на Фиг. 3). Таким образом, получили титановый материал, имеющий высокую фотокаталитическую активность.
[0131] С другой стороны, по сравнению с титановым материалом этого Примера, титановый материал, полученный выполнением только анодирования и термической обработки, без формирования нитрида титана на титановом материале, имел более низкую способность разлагать газообразный ацетальдегид. Таким образом, фотокаталитическая активность была хуже (закрашенные кружки на Фиг. 3).
Пример 4
[0132] Металлическую титановую пластину (титановый материал) обезжирили трихлорэтиленом.
[0133] С использованием печи для азотирования (NVF-600-PC, производства фирмы Nakanihon-Ro Kogyo Co., Ltd.) на поверхности обезжиренной металлической титановой пластины сформировали нитрид титана. Сначала металлическую титановую пластину помещали на пластинчатый углеродный материал в печь для азотирования. Затем, чтобы удалить кислород, давление в печи для азотирования снизили до 1 Па или менее, а затем в печь для азотирования ввели высокочистый (99,99%) газообразный азот для возврата давления до 0,1 МПа (атмосферного давления). Затем температуру печи для азотирования повышали до 950°С в течение 2 часов. После этого выполнили термическую обработку в печи для азотирования при 950°С в течение 1 часа, с образованием тем самым нитрида титана на поверхности металлической титановой пластины.
[0134] Металлическую титановую пластину со сформированным на ее поверхности нитридом титана погрузили в 1%-ный по массе водный раствор фосфорной кислоты (раствор электролита). Затем, с использованием функционального преобразователя (HB-105, производства фирмы Hokuto Denko Corporation) и регулируемого источника питания постоянного тока (PU300-5, производства фирмы Texio Technology Corporation), напряжение между анодом, соединенным с металлической титановой пластиной со сформированным на ее поверхности нитридом титана, и катодом, соединенным с углеродным материалом, повышали со скоростью 100 мВ/сек. В то время как напряжение поддерживали на 200 В в течение 10 минут, металлическую титановую пластину со сформированным на ее поверхности нитридом титана анодировали с образованием тем самым пленки оксида титана.
[0135] Металлическую титановую пластину со сформированной на ее поверхности пленкой оксида титана нагревали (окисление воздухом) на воздухе (в окислительной атмосфере) при 500°С в течение 1 часа.
[0136] В результате вышеуказанной обработки получили металлическую титановую пластину (титановый материал) со сформированной на ее поверхности пленкой оксида титана анатазной формы. Поверхностно-обработанный титановый материал Примера 4 получили способом, включающим стадии (1) формирования нитрида титана, (2) выполнения анодирования и (3) выполнения термической обработки.
[0137] В Сравнительном примере материал получили выполнением анодирования и окисления воздухом, как в Примере 4, за исключением того, что не формировали нитрид титана на поверхности металлической титановой пластины. Поверхностно-обработанный титановый материал Сравнительного примера получили способом, включающим стадии (2) выполнения анодирования и (3) выполнения термической обработки.
[0138] Гидрофильность поверхностно-обработанных металлических титановых пластин измеряли согласно Японскому промышленному стандарту JIS R 1703-1 (Метод испытания способности к самоочищению фотокаталитических материалов - Часть 1: Измерение краевого угла смачивания воды). Более конкретно, металлическую титановую пластину облучали излучением в ближней ультрафиолетовой области сверху с использованием ультрафиолетовой лампы (производства фирмы Toshiba Lighting & Technology Corp.), эмитирующей излучение в ближней ультрафиолетовой области, которое вызывало фотовозбуждение оксида титана анатазной формы, при интенсивности света 2,2 мВт/см2. Затем на поверхностно-обработанную металлическую титановую пластину по каплям наносили дистиллированную воду и измеряли краевой угол смачивания водой поверхности образца, т.е. краевой угол смачивания поверхностно-обработанной металлической титановой пластины дистиллированной водой, с использованием прибора для измерения краевого угла смачивания (CA-X, производства фирмы Kyowa Interface Science Co., Ltd.).
[0139] Таблица 1 показывает результаты Примера 4. Когда на титановых материалах был сформирован нитрид титана с последующими анодированием и термической обработкой, краевой угол смачивания воды после облучения светом в течение одного часа составлял примерно 5 градусов, указывая на высокую гидрофильность.
[0140]
| Таблица 1 | ||
| Измерение краевого угла смачивания воды | ||
| Продолжительность облучения светом (часов) | Сравнительный пример - без обработки газовым азотированием | Пример 4 - обработка газовым азотированием |
| 1 | 59,5 | 5,8 |
| 2 | 55,2 | 4,7 |
Пример 5
[0141] Металлическую титановую пластину (титановый материал) обезжирили трихлорэтиленом.
[0142] С использованием печи для азотирования (NVF-600-PC, производства фирмы Nakanihon-Ro Kogyo Co., Ltd.) на поверхности обезжиренной металлической титановой пластины сформировали нитрид титана. Сначала металлическую титановую пластину помещали на пластинчатый углеродный материал в печь для азотирования. Затем, чтобы удалить кислород, давление в печи для азотирования снизили до 1 Па или менее, f затем в печь для азотирования ввели высокочистый (99,99%) газообразный азот для возврата давления до 0,1 МПа (атмосферного давления). Затем температуру печи для азотирования повышали до 950°С в течение 2 часов. После этого выполнили термическую обработку в печи для азотирования при 950°С в течение 1 часа, с образованием тем самым нитрида титана на поверхности металлической титановой пластины.
[0143] Металлическую титановую пластину со сформированным на ее поверхности нитридом титана погрузили в 1%-ный по массе водный раствор фосфорной кислоты (раствор электролита). Затем, с использованием функционального преобразователя (HB-105, производства фирмы Hokuto Denko Corporation) и регулируемого источника питания постоянного тока (PU300-5, производства фирмы Texio Technology Corporation), напряжение между анодом, соединенным с металлической титановой пластиной со сформированным на ее поверхности нитридом титана, и катодом, соединенным с углеродным материалом, повышали со скоростью 100 мВ/сек. В то время как напряжение поддерживали на 200 В в течение 10 минут, металлическую титановую пластину со сформированным на ее поверхности нитридом титана анодировали с образованием тем самым пленки оксида титана.
[0144] Металлическую титановую пластину со сформированной на ее поверхности пленкой оксида титана нагревали (окисление воздухом) на воздухе (в окислительной атмосфере) при 500°С в течение 1 часа.
[0145] В результате вышеуказанной обработки получили металлическую титановую пластину (титановый материал) со сформированной на ее поверхности пленкой оксида титана анатазной формы. Поверхностно-обработанный титановый материал Примера 4 получили способом, включающим стадии (1) формирования нитрида титана, (2) выполнения анодирования и (3) выполнения термической обработки.
[0146] Изготовили сенсибилизированный красителем солнечный элемент с использованием поверхностно-обработанной металлической титановой пластиной в качестве фотоэлектрода.
[0147] Затем исследовали характеристики фотоэлектрического преобразования сенсибилизированного красителем солнечного элемента.
[0148] Сначала поверхностно-обработанную металлическую титановую пластину обрезали до размера 8 × 60 мм × 1 мм (толщины). Затем промыли поверхность образца металлической титановой пластины. Затем металлическую титановую пластину покрыли титанооксидным материалом (смесь PST-18NR/PST-400C, производства фирмы JGC Catalysts and Chemicals Ltd.) способом с использованием скребка с резиновой насадкой таким образом, что площадь покрытия составляла 0,5 см2 (1,25 мм × 40 мм). Затем металлическую титановую пластину обжигали при 450°С в течение 1 часа. После этого растворили краситель на основе рутения (N719, производства фирмы Solaronix) в смеси трет-бутанола (t-BuOH) и ацетонитрила (CH3CN) с получением раствора красителя. Отношение компонентов t-BuOH к CH3CN в смеси составляло 1:1. Концентрация красителя на основе рутения составляла 0,3 мМ. Металлическую титановую пластину после обжига погрузили в раствор красителя при 40°С на 14 часов, с получением тем самым материала фотоэлектрода.
[0149] В качестве противоэлектрода применяли материал, полученный электронно-лучевым осаждением платины на стекло FTO (производства фирмы Asahi Glass Co., Ltd.). Толщина осажденной платины составляла 1 нм, и размер материала составлял 8 × 60 мм × 1,8 мм (толщины).
[0150] Между материалом фотоэлектрода и материалом противоэлектрода поместили прокладку толщиной 30 мкм, чтобы предотвратить контакт между материалом фотоэлектрода и материалом противоэлектрода. Промежуток между электродами заполнили раствором электролита, приготовленным растворением 0,01 М I2 (иода), 0,02 М LiI (иодида лития), 0,24 М DMPII (иодида 1,2-диметил-3-пропилимидазолия) и 1,0 М TBP (трет-бутилпиридина) в ацетонитриле. Затем зазор между обоими электродами загерметизировали УФ-отверждаемой смолой (TB3017B, производства фирмы ThreeBond), с получением тем самым сенсибилизированного красителем солнечного элемента.
[0151] Со стороны противоэлектрода проводили облучение искусственным солнечным светом с использованием ксеноновой лампы с интенсивностью света 100 мВт/см2.
[0152] Таблица 1 показывает результаты Примера 5 (вольтамперные (I-V) характеристики). Титановый материал, имеющий характеристики фотоэлектрического преобразования, был получен формированием нитрида титана на титановом материале с последующими анодированием и термической обработкой.
[0153]
| Таблица 2 | |||
| Вольтамперные характеристики сенсибилизированного красителем солнечного элемента (материал фотоэлектрода: поверхностно-обработанный титановый материал Примера 5) | |||
| Плотность тока короткого замыкания (мА/см2) | Напряжение холостого хода (В) | Коэффициент заполнения | Эффективность фотоэлектрического преобразования (%) |
| 11,18 | 0,746 | 0,719 | 6,02 |
Пример 6
[0154] Металлическую титановую пластину (титановый материал) обезжирили трихлорэтиленом.
[0155] С использованием печи для азотирования (NVF-600-PC, производства фирмы Nakanihon-Ro Kogyo Co., Ltd.) на поверхности обезжиренной металлической титановой пластины сформировали нитрид титана. Сначала металлическую титановую пластину помещали на пластинчатый углеродный материал в печь для азотирования. Затем, чтобы удалить кислород, давление в печи для азотирования снизили до 1 Па или менее, а затем в печь для азотирования ввели высокочистый (99,99%) газообразный азот для возврата давления до 0,1 МПа (атмосферного давления). Затем температуру печи для азотирования повышали до 950°С в течение 2 часов. После этого выполнили термическую обработку в печи для азотирования при 950°С в течение 1 часа, с образованием тем самым нитрида титана на поверхности металлической титановой пластины.
[0156] Металлическую титановую пластину со сформированным на ее поверхности нитридом титана погрузили в 1%-ный по массе водный раствор фосфорной кислоты (раствор электролита). Затем, с использованием функционального преобразователя (HB-105, производства фирмы Hokuto Denko Corporation) и регулируемого источника питания постоянного тока (PU300-5, производства фирмы Texio Technology Corporation), напряжение между анодом, соединенным с металлической титановой пластиной со сформированным на ее поверхности нитридом титана, и катодом, соединенным с углеродным материалом, повышали со скоростью 100 мВ/сек. В то время как напряжение поддерживали на 200 В в течение 10 минут, металлическую титановую пластину со сформированным на ее поверхности нитридом титана анодировали с образованием тем самым пленки оксида титана.
[0157] Металлическую титановую пластину со сформированной на ее поверхности пленкой оксида титана нагревали (окисление воздухом) на воздухе (в окислительной атмосфере) при 400°С, 500°С, 600°С или 700°С в течение 1 часа.
[0158] В результате вышеуказанной обработки получили металлическую титановую пластину (титановый материал) со сформированной на ее поверхности пленкой оксида титана анатазной формы. Поверхностно-обработанный титановый материал Примера 5 получили способом, включающим стадии (1) формирования нитрида титана, (2) выполнения анодирования и (3) выполнения термической обработки.
[0159] В Сравнительном примере материал получили выполнением анодирования и окисления воздухом, как в Примере 6, за исключением того, что не формировали нитрид титана на поверхности металлической титановой пластины. Поверхностно-обработанный титановый материал Сравнительного примера получили способом, включающим стадии (2) выполнения анодирования и (3) выполнения термической обработки.
[0160] Количества оксида титана анатазной формы и диоксида титана рутильной формы, сформированных на поверхности титановых материалов, измеряли при угле падения рентгеновского пучка 1° с использованием рентгеновского дифрактометра (RINT-2500, производства фирмы Rigaku Corporation).
[0161] Таблица 3 показывает результаты Примера 6 (количество образовавшихся кристаллов оксида титана). Даже когда температура окисления воздухом составляла 400°С (низкая температура), оксид титана анатазной формы образовывался на поверхности титанового материала при формировании нитрида титана на титановом материале с последующими анодированием и термической обработкой. Количество диоксида титана рутильной формы, преобразованного из оксида титана анатазной формы, особенно снижалось при установлении температуры окисления воздухом на 600°С и 700°С. Когда обработку окислением воздухом выполняли при 400-700°С в течение 1 часа после обработки газовым азотированием и анодированием, образовывалось большое количество оксида титана анатазной формы, имеющего высокие фотокаталитические характеристики и характеристики фотоэлектрического преобразования.
[0162]
| Таблица 3 | |||
| Количество кристаллов оксида титана, сформированных на поверхности титанового материала | |||
| Обработка азотированием | Температура окисления воздухом (°С) | Интегральная интенсивность рентгеновской дифракции (XRD) | |
| Плоскость 101 анатазной формы | Плоскость 110 рутильной формы | ||
| Пример 6 Обработка азотированием | 400 | 663 | Не обнаружено |
| 500 | 768 | 19 | |
| 600 | 870 | 77 | |
| 700 | 941 | 324 | |
| Сравнительный пример Без обработки азотированием |
400 | Не обнаружено | Не обнаружено |
| 500 | 591 | Не обнаружено | |
| 600 | 559 | 363 | |
| 700 | 632 | 846 | |
Пример 7
[0163] Металлическую титановую пластину (титановый материал) обезжирили трихлорэтиленом.
[0164] С использованием печи для азотирования (NVF-600-PC, производства фирмы Nakanihon-Ro Kogyo Co., Ltd.) на поверхности обезжиренной металлической титановой пластины сформировали нитрид титана. Сначала металлическую титановую пластину помещали на пластинчатый углеродный материал в печь для азотирования. Затем, чтобы удалить кислород, давление в печи для азотирования снизили до 1 Па или менее, а затем в печь для азотирования ввели высокочистый (99,99%) газообразный азот для возврата давления до 0,1 МПа (атмосферного давления). Затем температуру печи для азотирования повышали до 950°С в течение 2 часов. После этого выполнили термическую обработку в печи для азотирования при 950°С в течение 1 часа, с образованием тем самым нитрида титана на поверхности металлической титановой пластины.
[0165] Металлическую титановую пластину со сформированным на ее поверхности нитридом титана погрузили в 1%-ный по массе водный раствор фосфорной кислоты (раствор электролита). Затем, с использованием функционального преобразователя (HB-105, производства фирмы Hokuto Denko Corporation) и регулируемого источника питания постоянного тока (PU300-5, производства фирмы Texio Technology Corporation), напряжение между анодом, соединенным с металлической титановой пластиной со сформированным на ее поверхности нитридом титана, и катодом, соединенным с углеродным материалом, повышали со скоростью 100 мВ/сек. В то время как напряжение поддерживали на 200 В в течение 10 минут, металлическую титановую пластину со сформированным на ее поверхности нитридом титана анодировали с образованием тем самым пленки оксида титана.
[0166] Металлическую титановую пластину со сформированной на ее поверхности пленкой оксида титана нагревали (окисление воздухом) на воздухе (в окислительной атмосфере) при 100°С, 200°С, 300°С, 400°С, 500°С, 600°С или 700°С в течение 1 часа.
[0167] В результате вышеуказанной обработки получили металлическую титановую пластину (титановый материал) со сформированной на ее поверхности пленкой оксида титана анатазной формы. Поверхностно-обработанный титановый материал Примера 7 получили способом, включающим стадии (1) формирования нитрида титана, (2) выполнения анодирования и (3) выполнения термической обработки.
[0168] В Сравнительном примере материал получили выполнением анодирования и окисления воздухом, как в Примере 7, за исключением того, что не формировали нитрид титана на поверхности металлической титановой пластины. Поверхностно-обработанный титановый материал Сравнительного примера получили способом, включающим стадии (2) выполнения анодирования и (3) выполнения термической обработки.
[0169] Эти поверхностно-обработанные металлические титановые пластины подвергли испытанию на истирание с использованием прибора для определения сопротивления истиранию типа Ogoshi (производства фирмы Tokyo Testing Machine Inc.). Более конкретно, кольцо из S45С (углеродистой стали для механических конструкций) приводили в контакт с поверхностно-обработанной металлической титановой пластиной и вращали со скоростью 1 м/сек в течение 10 минут. Вызванную вращением потерю на износ поверхностно-обработанной металлической титановой пластины измеряли с использованием поверхностного профилометра (производства фирмы Taylor Hobson) и оценивали износостойкость.
[0170] Фиг. 4 показывает результаты Примера 7.
[0171] Титановый материал, полученный формированием нитрида титана на титановом материале с последующими анодированием и термической обработкой, имел высокую износостойкость (незакрашенные кружки на Фиг. 4). Таким образом, получили титановый материал, имеющий высокую износостойкость. В частности, износостойкость повышалась при выполнении термической обработки с окислением воздухом при 300°С-700°С в течение 1 часа после обработки газовым азотированием и анодированием.
[0172] С другой стороны, по сравнению с титановым материалом этого Примера, титановый материал, полученный выполнением анодирования и термической обработки без формирования нитрида титана на титановом материале, имел худшую износостойкость (закрашенные кружки на Фиг. 4). Износостойкость не улучшалась даже при нагревании титанового материала с окислением воздухом после анодирования.
Пример 9
[0173] Металлическую титановую пластину (титановый материал) обезжирили трихлорэтиленом.
[0174] С использованием печи для азотирования (NVF-600-PC, производства фирмы Nakanihon-Ro Kogyo Co., Ltd.) на поверхности обезжиренной металлической титановой пластины сформировали нитрид титана. Сначала металлическую титановую пластину помещали на пластинчатый углеродный материал в печь для азотирования. Затем, чтобы удалить кислород, давление в печи для азотирования снизили до 1 Па или менее, а затем в печь для азотирования ввели высокочистый (99,99%) газообразный азот для возврата давления до 0,1 МПа (атмосферного давления). Затем температуру печи для азотирования повышали до 950°С в течение 2 часов. После этого выполнили термическую обработку в печи для азотирования при 950°С в течение 1 часа, с образованием тем самым нитрида титана на поверхности металлической титановой пластины.
[0175] Металлическую титановую пластину со сформированным на ее поверхности нитридом титана нагревали (окисление воздухом) на воздухе (в окислительной атмосфере) при 100°С, 200°С, 300°С, 400°С, 500°С, 600°С или 700°С в течение 1 часа. Поверхностно-обработанный титановый материал Примера 8 получили способом, включающим стадии (1) формирования нитрида титана и (3) выполнения термической обработки.
[0176] В Сравнительном примере материал получили выполнением окисления воздухом, как в Примере 8, за исключением того, что не формировали нитрид титана на поверхности металлической титановой пластины. Поверхностно-обработанный титановый материал Сравнительного примера получили способом, включающим стадию (3) выполнения термической обработки.
[0177] Эти поверхностно-обработанные металлические титановые пластины подвергли испытанию на истирание с использованием прибора для определения сопротивления истиранию типа Ogoshi (производства фирмы Tokyo Testing Machine Inc.). Более конкретно, кольцо из S45С (углеродистой стали для механических конструкций) приводили в контакт с поверхностно-обработанной металлической титановой пластиной и вращали со скоростью 1 м/сек в течение 10 минут. Вызванную вращением потерю на износ поверхностно-обработанной металлической титановой пластины измеряли с использованием поверхностного профилометра (производства фирмы Taylor Hobson) и оценивали износостойкость.
[0178] Фиг. 5 показывает результаты Примера 8.
[0179] Титановый материал, полученный формированием нитрида титана на титановом материале с последующей термической обработкой, имел высокую износостойкость (незакрашенные кружки на Фиг. 5). Таким образом, получили титановый материал, имеющий высокую износостойкость. В частности, износостойкость повышалась при выполнении термической обработки с окислением воздухом при 300°С-700°С в течение 1 часа после обработки газовым азотированием.
[0180] С другой стороны, по сравнению с титановым материалом этого Примера, титановый материал, полученный выполнением термической обработки без формирования нитрида титана на титановом материале, имел худшую износостойкость (закрашенные кружки на Фиг. 5). Износостойкость не улучшалась даже при нагревании титанового материала с окислением воздухом.
Claims (34)
1. Способ получения поверхностно-обработанного титана, включающий стадии:
(1) формирование нитрида титана на поверхности титана посредством термической обработки в атмосфере газообразного аммиака или газообразного азота при температуре нагрева 750°С или более;
(2) анодирование титана со сформированным на его поверхности нитридом титана, полученным на стадии (1), приложением напряжения 10 В или более в растворе электролита, который не оказывает травящего действия на титан, с образованием тем самым пленки оксида титана; и
(3) нагревание титана со сформированной на его поверхности пленкой оксида титана, полученной на стадии (2), при температуре 400°С или более в атмосфере, выбранной из воздушной окислительной атмосферы, атмосферы из смеси газообразного кислорода и газообразного азота и атмосферы газообразного кислорода.
2. Способ по п. 1, в котором термическую обработку в атмосфере газообразного азота выполняют в присутствии улавливающего кислород агента.
3. Способ по п. 1 или 2, в котором используемый при анодировании раствор электролита, который не оказывает травящего действия на титан, представляет собой раствор электролита, содержащий по меньшей мере одно соединение, выбранное из группы, состоящей из неорганических кислот, органических кислот и их солей.
4. Способ по п. 3, в котором упомянутое по меньшей мере одно соединение, выбранное из группы, состоящей из неорганических кислот, органических кислот и их солей, представляет собой по меньшей мере одно соединение, выбранное из группы, состоящей из фосфорной кислоты и фосфата.
5. Способ по п. 1 или 2, в котором напряжение, прикладываемое при анодировании стадии (2), составляет 50-300 В.
6. Способ по п. 1 или 2, в котором температура выполняемой в атмосфере термической обработки стадии (3) составляет от 400°С до 700°С.
7. Способ по п. 1 или 2, в котором сформированная анодированием пленка оксида титана представляет собой пленку кристаллического оксида титана.
8. Способ по п. 7, в котором пленка кристаллического оксида титана представляет собой пленку оксида титана анатазной формы.
9. Способ по п. 1, согласно которому получают поверхностно-обработанный титан, предназначенный для применения в материале, выбранном из группы, состоящей из фотокаталитических материалов, материалов элементов фотоэлектрического преобразования, устойчивых к скольжению материалов и износостойких материалов.
10. Поверхностно-обработанный титан, полученный способом по любому из пп. 1-9.
11. Фотокаталитический материал, включающий поверхностно-обработанный титан по п. 10.
12. Материал элемента фотоэлектрического преобразования, включающий поверхностно-обработанный титан по п. 10.
13. Фрикционный материал, включающий поверхностно-обработанный титан по п. 10.
14. Износостойкий материал, включающий поверхностно-обработанный титан по п. 10.
15. Способ получения поверхностно-обработанного титанового сплава, включающий стадии:
(1) формирование нитрида титана на поверхности титанового сплава посредством термической обработки в атмосфере газообразного аммиака или газообразного азота при температуре нагрева 750°С или более;
(2) анодирование титанового сплава со сформированным на его поверхности нитридом титана, полученным на стадии (1), приложением напряжения 10 В или более в растворе электролита, который не оказывает травящего действия на титан, с образованием тем самым пленки оксида титана; и
(3) нагревание титанового сплава со сформированной на его поверхности пленкой оксида титана, полученной на стадии (2), при температуре 400°С или более в атмосфере, выбранной из воздушной окислительной атмосферы, атмосферы из смеси газообразного кислорода и газообразного азота и атмосферы газообразного кислорода.
16. Способ по п. 15, в котором термическую обработку в атмосфере газообразного азота выполняют в присутствии улавливающего кислород агента.
17. Способ по п. 15 или 16, в котором используемый при анодировании раствор электролита, который не оказывает травящего действия на титан, представляет собой раствор электролита, содержащий по меньшей мере одно соединение, выбранное из группы, состоящей из неорганических кислот, органических кислот и их солей.
18. Способ по п. 17, в котором упомянутое по меньшей мере одно соединение, выбранное из группы, состоящей из неорганических кислот, органических кислот и их солей, представляет собой по меньшей мере одно соединение, выбранное из группы, состоящей из фосфорной кислоты и фосфата.
19. Способ по п. 15 или 16, в котором напряжение, прикладываемое при анодировании стадии (2), составляет 50-300 В.
20. Способ по п. 15 или 16, в котором температура выполняемой в атмосфере термической обработки стадии (3) составляет от 400°С до 700°С.
21. Способ по п. 15 или 16, в котором сформированная анодированием пленка оксида титана представляет собой пленку кристаллического оксида титана.
22. Способ по п. 21, в котором пленка кристаллического оксида титана представляет собой пленку оксида титана анатазной формы.
23. Способ по п. 15, согласно которому получают поверхностно-обработанный титановый сплав, предназначенный для применения в материале, выбранном из группы, состоящей из фотокаталитических материалов, материалов элементов фотоэлектрического преобразования, устойчивых к скольжению материалов и износостойких материалов.
24. Поверхностно-обработанный титановый сплав, полученный способом по любому из пп. 15-23.
25. Фотокаталитический материал, включающий поверхностно-обработанный титановый сплав по п. 24.
26. Материал элемента фотоэлектрического преобразования, включающий поверхностно-обработанный титановый сплав по п. 24.
27. Фрикционный материал, включающий поверхностно-обработанный титановый сплав по п. 24.
28. Износостойкий материал, включающий поверхностно-обработанный титановый сплав по п. 24.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013035311A JP5452744B1 (ja) | 2013-02-26 | 2013-02-26 | 表面処理された金属チタン材料又はチタン合金材料の製造方法、及び表面処理材。 |
| JP2013-035311 | 2013-02-26 | ||
| PCT/JP2014/054027 WO2014132874A1 (ja) | 2013-02-26 | 2014-02-20 | 表面処理された金属チタン材料又はチタン合金材料の製造方法、及び表面処理材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2015141001A RU2015141001A (ru) | 2017-03-31 |
| RU2660793C2 true RU2660793C2 (ru) | 2018-07-09 |
Family
ID=50614534
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015141001A RU2660793C2 (ru) | 2013-02-26 | 2014-02-20 | Способ получения поверхностно-обработанного материала из металлического титана или материала из титанового сплава и поверхностно-обработанный материал |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10053762B2 (ru) |
| EP (1) | EP2963154B1 (ru) |
| JP (1) | JP5452744B1 (ru) |
| KR (2) | KR101504569B1 (ru) |
| CN (1) | CN104781449B (ru) |
| RU (1) | RU2660793C2 (ru) |
| TW (1) | TWI557275B (ru) |
| WO (1) | WO2014132874A1 (ru) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105349936B (zh) * | 2015-11-11 | 2018-08-14 | 厦门理工学院 | 一种金属钨表面WAl4-AlN-Al2O3高温绝缘涂层及其制备方法 |
| CN106521599A (zh) * | 2016-11-03 | 2017-03-22 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 一种涂层表面改性的处理方法 |
| WO2018116495A1 (ja) * | 2016-12-19 | 2018-06-28 | 株式会社Ｖａｂ | 潤滑油添加剤、潤滑油、グリース組成物、燃料油添加剤、燃料油およびオイルスラッジ抑制方法 |
| JP6325159B1 (ja) * | 2017-09-29 | 2018-05-16 | 株式会社エス・オー・ダブリュー | 光触媒材料、光電変換素子用材料、耐摩耗性部材及び食用油劣化防止部材の製造方法、並びに光触媒材料、光電変換素子用材料、耐摩耗性部材及び食用油劣化防止部材 |
| JP7274689B2 (ja) * | 2018-03-01 | 2023-05-17 | 国立大学法人 熊本大学 | 第４族元素酸化物からなる導電性成形体、それを含む傾斜材料、及びその製造方法 |
| KR102265511B1 (ko) * | 2019-07-08 | 2021-06-15 | 전남대학교 산학협력단 | 타이타늄 기재의 표면 처리 방법 |
| CN110923781B (zh) * | 2019-12-13 | 2021-09-07 | 湖南湘投金天科技集团有限责任公司 | 一种用于降低钛及钛合金电偶电流的表面处理方法 |
| TWI736433B (zh) * | 2020-09-26 | 2021-08-11 | 羅政立 | 晶體取向結構鈦合金牙科植體及其製造方法 |
| JP7018154B1 (ja) | 2021-04-14 | 2022-02-09 | 医療法人藤井会 | ウィルス不活化特性を有する光触媒材料の製造方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09263929A (ja) * | 1996-03-27 | 1997-10-07 | Sumitomo Sitix Corp | 金属チタンの着色方法 |
| WO2007023543A1 (ja) * | 2005-08-25 | 2007-03-01 | Showa Co., Ltd. | 陽極電解酸化処理による結晶性酸化チタン皮膜の製造方法 |
| RU2346080C2 (ru) * | 2007-01-25 | 2009-02-10 | Открытое Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" | Способ модификации поверхности изделий из титановых сплавов |
| WO2011039488A1 (fr) * | 2009-10-01 | 2011-04-07 | Saint-Gobain Glass France | Procede de depot de couche mince |
Family Cites Families (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4602863A (en) | 1983-07-01 | 1986-07-29 | Eastman Kodak Company | Electrographic development method, apparatus and system |
| US4473029A (en) | 1983-07-01 | 1984-09-25 | Eastman Kodak Company | Electrographic magnetic brush development method, apparatus and system |
| JPS61163262A (ja) * | 1985-01-14 | 1986-07-23 | Seiko Instr & Electronics Ltd | 金色外装部品 |
| GB8608717D0 (en) * | 1986-04-10 | 1986-05-14 | Lucas Ind Plc | Metal components |
| JP3106559B2 (ja) * | 1991-07-05 | 2000-11-06 | 日本ケミコン株式会社 | 表面に金属酸化物を有する基材の製造方法 |
| JP3251144B2 (ja) * | 1995-03-03 | 2002-01-28 | 株式会社神戸製鋼所 | 光触媒活性を有する酸化処理チタン又はチタン基合金材及びその製法 |
| US6093259A (en) | 1996-03-27 | 2000-07-25 | Sumitomo Sitix Corporation | Color development method of metallic titanium and black and colored titanium manufactured by this method |
| JP3122070B2 (ja) | 1997-10-17 | 2001-01-09 | 日本ピラー工業株式会社 | 摩擦摺動部材及びその製造方法 |
| JP3218021B2 (ja) | 1998-02-20 | 2001-10-15 | 大和ハウス工業株式会社 | 光触媒用チタン陽極酸化皮膜の生成方法 |
| JP4400939B2 (ja) * | 1998-03-30 | 2010-01-20 | 大日本印刷株式会社 | 光触媒被膜の形成方法および被膜形成装置 |
| JP2001199725A (ja) * | 2000-01-11 | 2001-07-24 | Fuaa Seal Kikaku:Kk | 酸化チタンの製造方法 |
| JP3858058B2 (ja) * | 2004-02-27 | 2006-12-13 | 奈良県 | 陽極電解酸化処理によるアナターゼ型酸化チタン皮膜の製造方法 |
| JP2006063406A (ja) * | 2004-08-27 | 2006-03-09 | Techno Kogyo Kk | 高耐摩耗性干渉色皮膜を有するチタン材料の製造方法 |
| JP2006299389A (ja) * | 2005-04-25 | 2006-11-02 | Nippon Oil Corp | 多孔質チタン−チタン酸化物複合体の製造方法 |
| JP5081570B2 (ja) * | 2007-10-19 | 2012-11-28 | 住友金属工業株式会社 | チタン材ならびにチタン材製造方法 |
| WO2010140700A1 (ja) * | 2009-06-01 | 2010-12-09 | 新日本製鐵株式会社 | 可視光応答性を有し、光触媒活性に優れたチタン系材料およびその製造方法 |
| CN101922037B (zh) * | 2010-09-26 | 2012-02-15 | 武汉大学 | 一种氮掺杂二氧化钛纳米管阵列的制备方法 |
-
2013
- 2013-02-26 JP JP2013035311A patent/JP5452744B1/ja active Active
-
2014
- 2014-02-20 KR KR1020147028025A patent/KR101504569B1/ko active IP Right Grant
- 2014-02-20 WO PCT/JP2014/054027 patent/WO2014132874A1/ja active Application Filing
- 2014-02-20 RU RU2015141001A patent/RU2660793C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2014-02-20 EP EP14757395.0A patent/EP2963154B1/en not_active Not-in-force
- 2014-02-20 US US14/770,737 patent/US10053762B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2014-02-20 KR KR1020147031281A patent/KR20150112753A/ko not_active Application Discontinuation
- 2014-02-20 CN CN201480002519.1A patent/CN104781449B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2014-02-26 TW TW103106479A patent/TWI557275B/zh not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09263929A (ja) * | 1996-03-27 | 1997-10-07 | Sumitomo Sitix Corp | 金属チタンの着色方法 |
| WO2007023543A1 (ja) * | 2005-08-25 | 2007-03-01 | Showa Co., Ltd. | 陽極電解酸化処理による結晶性酸化チタン皮膜の製造方法 |
| RU2346080C2 (ru) * | 2007-01-25 | 2009-02-10 | Открытое Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" | Способ модификации поверхности изделий из титановых сплавов |
| WO2011039488A1 (fr) * | 2009-10-01 | 2011-04-07 | Saint-Gobain Glass France | Procede de depot de couche mince |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR101504569B1 (ko) | 2015-03-20 |
| EP2963154B1 (en) | 2020-04-29 |
| US20160002765A1 (en) | 2016-01-07 |
| US10053762B2 (en) | 2018-08-21 |
| RU2015141001A (ru) | 2017-03-31 |
| CN104781449A (zh) | 2015-07-15 |
| CN104781449B (zh) | 2017-03-01 |
| EP2963154A4 (en) | 2016-12-07 |
| WO2014132874A1 (ja) | 2014-09-04 |
| JP5452744B1 (ja) | 2014-03-26 |
| TWI557275B (zh) | 2016-11-11 |
| JP2014162956A (ja) | 2014-09-08 |
| KR20140135808A (ko) | 2014-11-26 |
| KR20150112753A (ko) | 2015-10-07 |
| TW201443286A (zh) | 2014-11-16 |
| EP2963154A1 (en) | 2016-01-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2660793C2 (ru) | Способ получения поверхностно-обработанного материала из металлического титана или материала из титанового сплава и поверхностно-обработанный материал | |
| Adán et al. | Understanding the effect of morphology on the photocatalytic activity of TiO2 nanotube array electrodes | |
| Shankar et al. | An electrochemical strategy to incorporate nitrogen in nanostructured TiO2 thin films: modification of bandgap and photoelectrochemical properties | |
| Chen et al. | Properties of sol–gel SnO2/TiO2 electrodes and their photoelectrocatalytic activities under UV and visible light illumination | |
| Radecka et al. | TiO2/SnO2 nanotubes for hydrogen generation by photoelectrochemical water splitting | |
| Monfort et al. | Production of hydrogen by water splitting in a photoelectrochemical cell using a BiVO4/TiO2 layered photoanode | |
| JP4997454B2 (ja) | 半導体電極とそれを用いたエネルギ変換システム | |
| Zhang et al. | Nanoporous WO3 films synthesized by tuning anodization conditions for photoelectrochemical water oxidation | |
| KR101210416B1 (ko) | 양극 전해 산화처리에 의한 결정성 산화티탄 피막의제조방법 | |
| Nishanthi et al. | Significance of crystallinity on the photoelectrochemical and photocatalytic activity of TiO2 nanotube arrays | |
| Gross et al. | Effect of deposition of Ag nanoparticles on photoelectrocatalytic activity of vertically aligned TiO2 nanotubes | |
| Motola et al. | Anodic TiO2 nanotube walls reconstructed: inner wall replaced by ALD TiO2 coating | |
| Subramanian et al. | An effective strategy to promote hematite photoanode at low voltage bias via Zr4+/Al3+ codoping and CoOx OER co-catalyst | |
| Oliveira et al. | Photoelectrochemical and photocatalytic properties of TiO2, WO3 and WO3-TiO2 porous films in the photodegradation of rhodamine 6G in aqueous solution | |
| Chin et al. | Fabrication of highly ordered TiO2 nanotubes from fluoride containing aqueous electrolyte by anodic oxidation and their photoelectrochemical response | |
| JP2007325995A (ja) | 光触媒皮膜及びその製造方法 | |
| JP4728666B2 (ja) | アモルファスチタニアの製造方法 | |
| Ferrari et al. | Photoactive multilayer WO3 electrode synthesized via dip-coating | |
| Yeh et al. | Vanadium-doped WO3/TiO2 microporous film as visible-light photocatalyst | |
| US20120270722A1 (en) | Ultra-Porous Photocatalytic Material, Method for the Manufacture and the Uses Thereof | |
| Bilecka et al. | Photoanodic oxidation of small organic molecules at nanostructured TiO2 anatase and rutile film electrodes | |
| Onoda et al. | Effect of pre-nitridation treatment on the formation of anatase TiO2 films by anodization | |
| Richter et al. | Impact of adsorbed alkali ions on photoelectrochemical hydrogen production by titania nanotubes | |
| JP6324699B2 (ja) | 光電極及びその製造方法、並びに該光電極を備えた海洋微生物燃料電池 | |
| Fan et al. | Preparation of high-orderly TiO2 nanotubes in organic solution and characterization of C-doped TiO2 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210221 |