TWI301855B - Method for making multifunctional material - Google Patents

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TWI301855B TW095105707A TW95105707A TWI301855B TW I301855 B TWI301855 B TW I301855B TW 095105707 A TW095105707 A TW 095105707A TW 95105707 A TW95105707 A TW 95105707A TW I301855 B TWI301855 B TW I301855B
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1301855 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種多功能材料料之製造方法，更詳言 之，係關於容易吸附揮發性有機化合物（v〇c)且表面積較 大，因❿光觸媒的活性較高的多功能材料之製造方法；亦 關於一種皮膜硬度亦高，且耐熱性、耐蝕性、耐剝離性、 耐磨損性均優越的多功能材料之製造方法。 【先命技術】 、習知呈現光觸媒功能的物質已知有二氧化鈦Ti〇2(本 說明書、申請專利範圍中均簡稱為「氧化鈦」）。在鈦金屬 表面形成氧化鈦膜的方法，自1970年代起，已知有：對鈦 金屬表面利用陽極氧化而形成氧化鈦膜的方法；在供應氧 的電爐中’對鈦金屬板表面熱性形成氧化鈦膜的方法；對 鈦板在天然瓦斯的1100至140(rc火焰中施行加熱，而在 鈦金屬表面上形成氧化鈦膜的方法等（參照非專利文獻 在製造此種藉由光觸媒功能而獲得除臭、抗菌、防霧 及防污等效果的光觸媒產品時，—般係將氧化鈦溶膠利用 喷k紅塗、次塗等方式塗佈於基體上而成膜（例如參照專 *獻1至3)。但是，因為依此所成膜的皮膜較容易發生 剝離、磨損狀況，因而頗難長期間使用。此外，尚已知有 利用濺鍍法形成光觸媒皮膜的方法（例如參昭 至 5)。 、 2者，已知有將利用CVD法或PVD法等各種製法所 製得結晶核，加入於由無機金屬化合物或有機金屬化合物 317922 1301855 、 所構成溶膠溶液中，藉由使該結晶核成長出氧化鈦結晶， ^ 或藉由將溶膠溶液塗佈於該結晶核上，經固化，再施行熱 處理’而使該結晶核成長出氧化欽結晶’因為利用該結晶 核所成長出的乳化欽結晶之結晶形狀將呈柱狀結晶’因而 _ 可獲得高活性的光觸媒功能（例如參照專利文獻6至8)。然 _而，此情況下，因為僅由基體上所放置的種結晶成長出柱 狀結晶，因而所形成柱狀結晶對基體的附著強度將嫌不 足，故依此所製得的光觸媒就耐磨損性等耐久性觀點而 •言，未必能達滿足程度。 (專利文獻1)日本專利特開平09-241038號公報 (專利文獻2)曰本專利特開平09-262481號公報 (專利文獻3)日本專利特開平10_053437號公報 (專利文獻4)日本專利特開平11-012720號公報 (專利文獻5)日本專利特開2001-205105號公報 (專利文獻6)日本專利特開2002-253975號公報 血 (專利文獻7)日本專利特開2002-370027號公報-(專利文獻8)曰本專利特開2002_370034號公報 (非專利文獻 l)A.Fujishima et al·、J.Electrochem· Soc· Vol.122、No.ll、ρ·1487-1489、November 1975 【發明内容】 (發明所欲解決之課題） 本發明之目的在於提供一種光觸媒活性較高，且可容 易吸附VOC的多功能材料之製造方法，以及皮膜硬度亦 高，且财熱性、耐I虫性、财剝離性、财磨損性均優越的多 7 317922 1301855 功能材料之製造方法。 (供解決課題之手段） 本發明者為能達上述目的而經深入鑽研，結果發現至 少表面層為對由鈦、氧化鈦、鈦合金或鈦合金氧化物所構 成基體表面，直接接觸任意燃料的燃燒火焰，並在特定條 件下施行加熱處理，或對該基體表面在特定條件下於含氧 氣體晨兄中施行加熱處理，而在該表面層内部形成由氧化 ，或鈦合金氧化物所構成林立著細微柱之層，且將該林立 ，細微柱之層沿該表面層方向切斷，而獲得在該基體上至 夕其中-部份露出該由氧化鈦祕合金氧化物所構成林立 著細微柱之層的構件，以及在薄膜上露出由氧化鈦或鈦合 金，化物所構成多數連續窄幅突起部、與在該突起部上林 立著細微柱的構件，該二項構件均屬於有用的多功能材 料’遂完成本發明。 :奴％叼夕功能材料之製造方法係至少表面層# =由鈦、氧化鈦、鈦合金或鈦合金氧化物所構成基體表面 接，，燃燒火焰，而依該基體表面層溫度達60G°C以上 i 、行加熱處理，或將該基體表面依其表面層溫度道 、C以上之狀態，在含氧氣體環境中施行加熱處理，而开
Sit:層内：林立著由氧化鈦或鈦合金氧化物所構成 、、:、二，接著，施加如熱應力、剪切應力、拉伸力， 體二至小田微柱之層沿該表面層方向切斷，而獲得該基 ^~部份露出該由氧化鈦或鈦合金氧化物所構 成林立者細微才主夕思 又狂之層的構件，以及在薄膜上露出由氧化鈦 317922 8 1301855 -或鈦合金氧化物所構成多數連續窄幅突起部、與在該突起 . 部上林立著細微柱的構件。 _ 再者，本發明的多功能材料之製造方法係至少表面層 ，為對由鈦、氧化鈦、鈦合金或鈦合金氧化物所構成基體表 面，直接接觸燃燒火焰，而依該基體表面層溫度達6〇〇它 -以上之狀態施行加熱處理、或將該基體表面依其表面層溫 度達600°C以上之狀態，在含氧氣體環境令施行加熱處 理，而形成在該表面層内部林立著由氧化鈦或鈦合金氧化 •物所構成細微柱的層；其次，在該基體表面與背面間設計 溫差並利用熱應力，使該林立著細微柱之層沿該表面層方 向切斷，而獲得該基體上至少其中一部份露出該由氧化欽 ，鈦合金氧化物所構成林立著細微柱之層的構件，以及在 2膜上路出由氧化鈦或鈦合金氧化物所構成多數連續窄幅 犬起"卩、與在該突起部上林立著細微柱的構件。 (發明之效果） • 利用本發明之製造方法所獲得的多功能材料，係基體 上，少其中一部分露出由氧化鈦或鈦合金氧化物所構成林 ^著細微柱之層的構件’以及在薄膜上露出由氧化鈦或鈦 5金氧化物所構成多數連續窄幅突起部、與在該突起部上 ”微柱的構件之二者’而此二者均屬於光觸媒活性 回、可容易吸附VOC、皮膜硬度亦高、且耐熱性、耐蝕性、 耐剝離性、耐磨損性均優越。 【實施方式】 本發明之製造方法中，至少表面層由鈦、氧化鈦、鈦 9 317922 1301855 合金或鈦合金氧化物所構成基體，其基體整體可由鈥、氧 化鈦:鈦合金或鈦合金氧化物中任—者所構成，或亦可由 ^、乳化鈦、鈦合金或鈦合金氧化物所構成之表面部形成 :、及由其他材質所構成之料等之二構件所構成；此外， 』關該基體的形狀，可為光觸媒活性所需的任何最終商品 形狀（平板狀、立體狀）。 “當至少表面層由鈦、氧化鈦、鈦合金或鈦合金氧化物 成的基體，係由鈦、氧化鈦、鈦合金或鈦合金氧化物 冓成之表面部形成層、以及由其他材質所構成之芯材等 :構件所構成時，其表面部形成層厚度（量）係可為與由所 形成乳化鈦或鈦合金氧化物所構成林立著細微柱之層的量 2配的厚度（即’表面部形成層整體將成為由氧化鈦或鈦 σ金乳化物所構成林立著細微柱之層），亦可更厚（即，表 ΓΓ形成層厚度方向其中—部分成為由氧化鈦或鈦合金氧 所構成林立著細微柱之層，而其餘部分則無變化而照 吊保留著）。此外’該芯材的材質係在本發明之製造方法 中，於加熱處理時不致發生燃燒、溶融、或變形者，則益 特別的限制。例如芯材可使用鐵、鐵合金、非鐵合金、玻 2、陶宪等。此種由薄膜狀表面層與芯材所構成的基體， ，如：對芯材表面制濺鍍、蒸鍍、熔射等方法形成由鈦、 =化鈦、鈦合金或鈦合金氧化物所構成之皮膜、或者，將 市售氧化鈦溶膝利用喷塗、旋塗、浸塗等方式，塗佈於怒 材表面上而形成皮膜等。該表面層的厚度最好為0.5叫以 上，尤以4μιη以上為佳。 317922 10 1301855 本發明之製造方法中，鈦合金係可使用習知之各種鈦 合金’並無特別的限制。例如可使用Ti_6Al-4V、 Ti-6Al-6V-2Sn、Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo、Ti-10V-2Fe-3A卜 Ti-7Al-4Mo、Ti-5Al_2.5Sn、Ti-6Al_5Zr_0.5Mo_0.2Si、 • Ti-5.5Al-3.5Sn-3Zr-0.3Mo-lNb-0.3Si、Ti-8Al-lMo-lV、 ’ Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo、Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr、
Ti-ll.5Mo-6Zr-4.5Sn > Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn >
Ti- 15Mo-5Zr-3A卜 Ti-15Mo-5Zr、TM3V-llCr-3Al 等。 在本發明之製造方法中係使用燃燒火焰或高溫含氧 氣體環境。此種燃燒火焰係可使用以碳氫化合物為主成分 的氣體、氫、固態燃料等燃燒火焰。該「以碳氫化合物為 主成分的氣體」係指例如含有碳氫化合物50容量％以上的 氣體，例如含有天然瓦斯、LPG、甲烧、乙烧、丙烧、丁 烷、乙烯、丙烯、乙炔等碳氫化合物、或例如含有50容量 %以上之該等適當混合的氣體，並適當混合著空氣、氫、 氧等的氣體。此外，含氧氣體環境係在含有氧的前提下， 其他成分並無限制，例如可為上述燃料的燃燒排氣，亦可 為上述燃料的未燃燒氣體，亦可為未含上述燃料的氣體。 在本發明之製造方法中，因為施行加熱處理的基體表面層 係屬於鈦、氧化鈦、鈦合金或鈦合金氧化物，因而當屬於 鈦或鈦合金的情況時便需要施行氧化的氧，因而燃燒火 焰、燃燒排氣必需含有與此相當份量的空氣或氧。 本發明之製造方法中，係使表面層由鈦、氧化鈦、鈦 合金或鈦合金氧化物所構成基體之表面，直接接觸燃燒火 11 317922 1301855 '焰而依高溫施行加熱處理，或將該基體表面在含氧氣體環 :纟兄中於咼溫下施行加熱處理，該項加熱處理例如可利用氣 ，體燃燒1§實施、或在爐内實施。 ' 相關加熱處理，係在至少表面層由鈦、氧化鈦、鈦合 金或鈦合金氧化物所構成之該表面層内部，形成由氧化鈦 或鈦合金氧化物所構成林立著細微柱之層，接著，施加熱 應力、剪切應力、拉伸力，將該林立著細微柱之層朝該表 面層方向切斷，並必需將加熱溫度、加熱處理時間調=為 能獲得該基體上至少其中一部份露出該由氧化欽或欽合金 氧化物所構成林立著細微柱之層的構件、以及在薄膜上露 出由氧化鈦或鈦合金氧化物所構成多數連續窄幅突起部、 .與該突起部上林立著細微柱等二構件的狀態。該加敎處理 最好在600至1500t：下施行時間超過2〇〇秒、或在超過 1500°C的溫度下實施’尤以在6〇至15〇〇t下超過4〇〇秒、 或在超過1500。(：的溫度下實施為佳。 • #由在此種條件下施行加熱_，而形成林立著細微 柱之層的高度在左右，其上面的薄膜厚度在〇 ι 至1〇μηι左右，細微柱平均粗細度在〇 2至邛瓜左右的中 間體。然後，施加例如熱應力、剪切應力、拉伸力，藉由 使《亥林立著細微柱之層沿該表面層#向切冑，便可獲得該 基體上至少其中一部份露出該由氧化鈦或鈦合金氧化物所 構成林立著細微柱之層的構件（即，在基體上林立著細微柱 之層上所存在薄膜之全部或大部分將剝離，而林立著細微 柱之層上所存在薄膜的其中一部分則未剝離而仍殘留），以 317922 1301855 在薄膜上露出由氧化鈦或鈦合金氧化物所構成 窄幅突起部、與在該突起部上林立著細微柱的構件。‘ 當施加熱應力而將林立著細微柱之層沿表_ 切斷的情況時，例如將基體表面與背面中任一者：名， 熱，而在基體表面與背面間設置溫差。該 2或加 上述熱中間體表面或背面的任—者觸及冷卻用物體（例:使 不鏽鋼塊)、或將冷氣(常溫空氣)吹附於上述熱中間 :或背面中任一者。將上述熱中間體放置冷卻雖亦產生哉 應力，但是其程度卻偏低。 …、 當施加剪斷應力而使林立著細微柱之層沿表面層方 向切斷的情況時，例如對上述中間體表面與背面 ㈣而施加相對反方向的力。此外，當施加拉伸力而將林 立者細微柱之層沿表面層方向切斷的情況時，例如使 空吸附盤等，將上述中間體表面射面在該等面的垂直ς 向上朝反方向進行拉伸。另外，當僅利用在基體上至少其 中-部份露出該由氧化鈦或鈦合金氧化物所構成林立著细 微柱=層的構件的情況時，亦可將相當於上述中間體在薄 膜上路出由氧化鈦或鈦合金氧化物所構成多數連續窄幅突 起邛、與在該突起部上林立著細微柱構件的部分，利用研 磨、濺鍍等方式去除。 依上述所獲得基體上至少其中一部分將露出由氧化 鈦或f合金氧化物所構成林立著細微柱之層的構件，將依 林立著細Μ柱之層沿表面層方向切斷的細微柱之高度位 置而使林立著細微柱之層的高度有所變化，林立著細微 13 317922 1301855 柱之層的高度一般係1至20μιη左右，細微柱的平均粗細 度係0.5至3μιη左右。該構件將可容易吸附v〇c，且表面 積較大，因而屬於光觸媒活性較高，尤其皮膜硬度亦高， 且耐熱性、_性、耐剝離性、耐磨損性均優越的多功能 ? -方面，依上述所獲得在薄膜上露出由氧化鈦或鈦 合金氧化物所構成多數連續窄幅突起部、與在該突起部上 林立著細微柱的構件係呈小片狀，各小片上的突起部高度 係2至12μηι左右’該細微柱的高度係依將林立著細微柱 之：沿表面層方向切斷的細微柱高度位置而有所變化，林 立著細微柱之層的高度—般係i i 一左右’細微柱的平 均粗細度係0.2至〇.5_左右。但是，由林立著細微柱之 層沿表面層方向切斷的條件’亦有細微柱幾衫存在而露 出多數連續窄幅突起部的情況。此構件亦能吸附v〇C且 表面積較大’因而_媒的活性高。此外，該構件可直接 使用，亦可錄碎之後再㈣，其粉碎物亦餘易的吸附 v〇c，且表面積較大，因而光觸媒的活性高。 士本發明之製造方法中’藉由調整加熱條件（溫度、處理 時間）’便可在由氧化鈦或鈦合金氧化物所構成細微柱、多 數連續窄幅突起部、及該突起部场立著細錄中換雜入 碳，且該碳掺雜量將可調整。當摻雜碳時，崎得燃燒火 焰、燃燒排氣的燃料，有如以碳氫化合物 田t 口物為主成分的氣體， 最好不飽和碳氫化合物含有3 0容量％以卜，、· c . 上’尤以含有乙炔 〇谷I %以上為佳，碳氫化合物係以乙执 Q厌100%者為更佳。 317922 14 1301855 =和錢化合物特別在使用具三鍵的乙炔之情況時，於 ，:、凡過％中（特別係還原火焰部分〉，不飽和鍵結部分將分 解而：成中間自由基物質，因為該自由基物質的活性強， 、因=易發生碳摻雜，其所含有之摻雜碳係以W鍵結狀 〜、子 依此若在細微柱、多數連續窄幅突起部及該突起 部上林立著細微柱中，發生碳掺雜狀況，便將提高該等的 ，度，結果將提升多功能材料的皮膜硬度、耐磨耗性等機 械強度，亦將提升耐熱性、耐蝕性。
當在氧化鈦或鈦合金氧化物所構成林立著細微柱之 層、多數連續窄幅突起部、及該突起部上林立著細 摻雜碳的情科，將對紫外線回應，#然亦能對彻咖以 上波長的可見光回應，尤其作為細媒的有效作用，可使 回應型光觸媒，不管在室外即使在室内亦能顯 現出光觸媒功能。 有_用本發明之製造方法所形成，在基體上由氧化 #鈦或鈦合金氧化物所構成林立著細微柱之層的各個細微柱 形狀方面’從第1圖、第4圖及第6圖的顯微鏡照片中判 斷，將有呈現角柱狀、圓柱狀、角錐狀、圓錐狀、倒角錐 狀或倒圓錐狀等，與基板表面呈直角方向或傾斜方向朝前 延伸的形狀、或、彎曲或屈曲延伸的形狀、或分支成分 延伸的形狀、或該等的複合形狀等。此外，其整體形狀將 可依霜柱狀、起毛毯狀、珊糊狀、列柱狀、以積木式㈣ 成柱狀等各種展現雜。且，料細餘的粗細度、高产二 根部（底面）大小等’均將隨加熱條件等因素而有所變化又。 317922 15 1301855 依本發明之製造方法所形成，在薄膜上露出由氧化鈦 或鈦合金氧化物所構成多數連續窄幅突起部、與在該突起 部上林立著細微柱的構件，從第3圖的顯微鏡照片中判 斷夕數連續窄幅突起部將可觀看到胡桃殼外侧外觀、浮 石外觀，且各連續窄幅突起部將可觀看到彎曲呈流線（fl〇w line)、皺摺狀圖案。此外，該突起部上林立著細微柱的形 狀係如同上述基體上林立著細微柱之層的各個細微柱形 狀’因為大多屬於在細微柱與薄膜接合部切斷者，因而該 突起部上林立著細微柱的密度一般將小於上述基體上林立 著細微柱之層的細微柱密度。 (實施例） 以下，根據實施例與比較例，針對本發明進行更詳細 説明。 、 實施例1至5 對厚度0.3mm的鈦板表面，利用第丨表所示燃料的燃 燒火焰，依第1表所示表面層溫度施行第丨表所示時間的 加熱處理。然後，使觸及該燃燒火焰的表面碰觸到厚度 30mm的不鏽鋼塊平坦面，經冷卻，鈦板表面大部分將分 離為露出由白色氧化鈦所構成林立著細微柱之層的構件、 以及在薄膜上露出由白色氧化鈦所構成的多數連續窄幅突 起部與該突起部上林立著細微柱的小片構件。即，經加熱 處理在表面層内部所形成由氧化鈦所構成林立著細微柱之 層’將利用後續的冷卻而使該林立著細微柱之層沿該表面 層方向切斷。依此便獲得實施例〗至5的多功能材料。 317922 16 1301855 第1圖所示係實施例1中 照片，鈇件多功能材料的顯微鏡 门斌板表面1露出由白辛· 、风規 柱之層2,在薄膜上露出由白^化欽所構成之林立著細微 ^ . 、 色氧化鈦所構成的多數連@ 乍中田突起部、與該突起部上林 ς數連績 係部份殘留於枯I 者、、、田谜柱的小片構件3， 殘邊於該層2上的狀態。另卜 中，雖去士 乃外，本發明之製造方法 林立著細微柱之層2其中1八不顯魏知片係將 =膜:露出由白色氧化鈦所構成的多數連續窄= ”該大起部上林立著細微柱的小片構件3，其 J面狀態的顯微鏡照片；第3圖所示係在薄膜上露出由： =化鈦所構成的多數連續窄幅突起部、與該突起部上林 者細微柱的小片構件3,其多數連續窄幅突起部與該突 4上林立著細微柱裸露側的表面狀態之顯微鏡照片；第 4圖所示係由白色氧化鈦所構成林立著細微柱之層2的狀 態之顯微鏡照片。第5圖所示係將林立著細微柱之層2去 除後的鈦板表面1表面狀態之顯微鏡照片。此外’第6圖 所示係實施例5所獲得鈦板表面的大部分露出由白色氧^ 鈦所構成林立著細微柱之層的構件，其林立著細微柱之層 的狀態之顯微鏡照片。 曰 實施例6 對厚度0.3mm的Ti-6A1-4V合金板表面，利用第j表 所示燃料的燃燒火焰，依第丨表所示表面層溫度施行第工 表所不時間的加熱處理。然後，使觸及該燃燒火焰的表面 碰觸到居度3 0mm的不鏞鋼塊平坦面，經冷卻，鈦合金板 17 317922 1301855 •表面大部分將分離為露出由欽合金氧化 :=Γ件、以及在m由鈦合二:: .=數連續窄幅突起部舆該突起部上林立著細微=: 實施例7 束塞3的不鏽鋼鋼板(SUS316)表面，利用電子 表所示燃料的燃燒火焰， 用苐1 ，1表所示時間的加執處理二表所不表面層溫度施行第 二，厚〜的不錄鋼塊平坦面’經冷;= =數連續窄幅突起部與該突起部上林立著= 比較例1 將市售之氧化鈦溶膠（石原產業製STS，旋塗成厚度 卜二的鈦板之後，經加熱而形成具有經提高密接性 化鈦皮膜的鈦板。 乳 試驗例1(劃割硬度試驗··鉛筆法）
針對依實施例1至7所獲得基板表面上，露出林立著 細微柱之層的構件之細微柱侧表面，根據JISK 00 5 4(1999) ’使用二菱鉛筆股份有限公司製·至 9H錯筆實施錯筆劃割硬度試驗。結果如第i表所示。即， 相關所有的試驗片’即便使用犯錯筆的情況下仍未發現 317922 18 1301855 ,損傷。 試驗例2 (财樂性試驗） . 將實施例1至7所獲得基板表面上露出林立著細微柱 之層的構件，分別在1Μ硫酸水溶液與1Μ氳氧化納水溶 _液中，於室溫下浸潰1週，經水洗並乾燥後，便實施上述 劃割硬度試驗：錯筆法。結果如第1表所示。gp，相關所有 的試驗片，即便使用9H鉛筆的情況下仍未發現損傷，且 發現具有高耐藥性。 〃 •實施例3(耐熱性試驗） 將實施例1至7所獲得基板表面上露出林立著細微柱 之層的構件放入管狀爐内，於大氣環境下歷時1小時從室 溫升溫至500°C，並在500°C恆溫下保持2小時，然後經歷 -時1小時靜置冷卻至室溫後，便實施上述劃割硬度試驗： 鉛筆法。其結果則如第1表所示。即，相關所有的試驗片， 即便使用9H鉛筆的情況下仍未發現損傷，且發現具有高 第1表
燃料 表面層溫度 加熱時間 劃割硬度 财藥性 财熱性 實施例1 乙炔 1100°C 10分鐘 超過9H 超過9H 超過9H 實施例2 乙炔 1200°C 7分鐘 超過9H 超過9H 超過9H 實施例3 乙炔 1220〇C 8分鐘 超過9H 超過9H 超過9H 實施例4 乙炔 1250〇C 10分鐘 超過9H 超過9H 超過9H 實施例5 甲烷 1100°C 10分鐘 超過9H 超過9H 超過9H 實施例6 乙炔 1100°C 10分鐘 超過9H 超過9H 超過9H 實施例7 乙炔 1100°C 8分鐘 超過9H 超過9H 超過9H 19 317922 1301855 , 試驗例4(防污試驗） ： 試料係使用實施例4所獲得基板表面露出林立著細微 柱之層且表面積為8cm2的構件，及比較例1所獲得具有氧 黪 化鈦皮膜且表面積為8cm2的鈦板，並實施除臭試驗。具體 而言，將該等試料分別浸潰於經調整為約12pmol/L濃度的 ~曱基藍水溶液80mL中，因可略過由初期吸附所造成的濃 度減少之影響，因而利用松下電器產業股份有限公司製的 具抗UV濾波器之日光燈施行可見光照射，每隔既定照射 •時間，使用HACH公司製水質檢査裝置DR/2400，測量波 長660nm下的甲基藍水溶液吸光度。其結果如第7圖所示。 由第7圖得知，實施例4所獲得基板表面上露出林立 著細微柱之層的構件，相較於比較例1所獲得具有氧化鈦 皮膜的鈦板下，曱基藍的分解速度較快速，且防污效果較 高。 試驗例5(結晶構造與鍵結狀態） 秦 針對實施例3所獲得在基板表面露出林立著細微柱之 層的構件，就從細微柱所獲得的試料施行X線繞射 (XRD)，結果得知係具有金紅石型（rutile)的結晶構造。 再者，針對實施例3所獲得在基板表面露出林立著細 微柱之層的構件之細微柱部分，利用X射線光電分光分析 裝置（XPS : X-ray photoelectron spectroscopy equipment)， 依加速電壓：10kV、靶材：A1的條件，施行2700秒鐘的Ar 離子濺鍍，然後開始進行分析。若將該濺鍍速度設定為相 當於Si02膜的0.64A/S，深度即約為173nm。該XPS分析 20 317922 1301855 的結果係如第8圖所示。在鍵能為284.6ev時將出現最高 的尖峰。此現象判斷屬於在⑶分析中—般所能看到的 C-HCC)鍵結。其次，高的尖+可在鍵能為28i 6ev時見到。 因為Ti-C鍵結的鍵能為2816eV，因而判斷在實施例3的 細微柱中將摻雜著作為Ti_c鍵結之c。另外，在細微柱不 同南度位置的14個地方施行XPS分析，結果所有地方均 在281.6eV附近出現同樣的尖峰。 實施例8 試驗片係使用直徑32mm、厚度G.3nim的鈦製圓板， 依使其表面的表面溫度維持於約115〇t：的方式，利用乙炔 的燃燒火焰施行加熱。第一試驗片係在加熱時間12〇秒時 便停止加熱並放置冷卻。第二試驗片係在18〇秒時便停止 加熱並放置冷卻。第三試驗片係加熱彻秒後，馬上將該 燃燒火，接觸表面使碰觸厚度3〇mm的不鏽鋼塊平坦面而 〜卻。=藉由该冷卻使薄膜從鈦板表面上剝離，而獲得從其 下面露出由白色氧化鈦所構成林立著細微柱之層的構件。 針對該等3片試驗片，使用Seik〇Instruments&司製 裝置SMI8400SE，在試驗片表面挖出 且深度為ΙΟμιη的孔洞，利用KEYENCE公司製SEM裝置 VE7800觀察其侧面與底面。經12〇秒後的試驗片之犯μ 照片係如第9圖所示，經180秒後的試驗片之SEM照片係 如第10圖所示，經480秒後的試驗片之SEM照片係如第 11圖所示。經180秒後的第10圖中發現在皮膜下端開始 出現細微柱構造的徵兆，若再繼續施行火焰處理，細微柱 317922 21 Ϊ301855 =加長延伸，判斷將形成本發明目的之細微柱構造。 【圖式簡單說明】 第1圖係呈現實施例！所獲得多功能材料的狀態 *鏡照片。 ”、 • f2圖係呈現在薄膜上露出由白色氧化鈦所構成的多 數連續窄幅突起部、及在突起部上林立著細微柱的小片構 件3之薄膜側表面狀態的顯微鏡照片。 第3圖係呈現在薄膜上露出由白色氧化鈦所構成的多 數連續窄幅突起部、及在突起部上林立著細微柱的小片構 件3，其多數連續窄幅突起部與該突起部上林立著細微柱 所露出侧的表面狀態之顯微鏡照片。 第4圖係呈現由白色氧化鈦所構成林立著細微柱之層 -2的狀態之顯微鏡照片。 第5圖係呈現將林立著細微柱之層2去除後，鈥板表 面1的表面狀態之顯微鏡照片。 | 第6圖係呈現實施例5所獲得鈦板表面大部分露出由 白色氧化鈦所構成林立著細微柱之層的構件，其林立著細 微柱之層的狀態之顯微鏡照片。 第7圖係呈現實施例4(防污試驗）的結果之圖表。 第8圖係呈現試驗例5(結晶構造與鍵結狀態）的結果 之圖表。 第9圖係實施例8中經加熱時間120秒後的SEM照 片。 第10圖係實施例8中經加熱時間180秒後的SEM照 22 317922 1301855 ,片。 . 第11圖係實施例8中經加熱時間480秒後的SEM照 片0 ψ 【主要元件符號說明】 1 4太板表面 2 林立著細微柱之層 3 小片構件 • 23 317922

Claims (1)

1301855 ，十、申請專利範圍： ·· 1·:種多功能材料之製造方法，係至少表面層為對由鈦、 一、大欽s金或鈦合金氧化物所構成基體表面，直接 ‘ 接觸燃燒火焰，而依該基體表面層溫度達6〇〇。〇以上之 - 狀悲施打加熱處理，或將該基體表面依其表面層溫度達 600 C以上之狀態，在含氧氣體環境中施行加熱處理， 而形成在該表面層内部林立著由氧化鈦或鈦合金氧化 物所構成細微柱的層；將林立著該細微柱之層沿著該表 面層方向切斷，而獲得該基體上至少其中一部份露出該 由氧化鈦或鈦合金氧化物所構成林立著細微柱之層的 冓件以及在薄膜上露出由氧化鈦或鈦合金氧化物所構 成多數連續窄幅突起部與在該突起部上林立著細微柱 的構件。 2·:種多功能材料之製造方法，係至少表面層為對由欽、 氧化鈦、鈦合金或鈦合金氧化物所構成基體表面，直接 |接觸燃燒火焰，而依該基體表面層溫度達6〇〇。匸以上之 狀態施行加熱處理、或將該基體表面依其表面層溫度達 _C以上之狀態，在含氧氣體環境中施行加熱處理， 而形成在該表面層内部林立著由氧化鈦或鈦合金氧化 物所構成細微柱的層；接著，在該基體表面與背面間設 计差並利用熱應力，使該林立著細微柱之層沿著該表 面層方向切斷’而獲得該基體上至少其中—部份露出該 由氧化鈦或鈦合金氧化物所構成林立著細微柱之層的 構件’以及在薄膜上露出由氧化鈦或鈦合金氧化物所構 317922 24 1301855 成多數連續窄幅突起部與在該突起部上林立著細微柱 的構件。 3. 如申請專利範圍第1或2項之多功能材料之製造方法， 其中，至少表面層作為由鈦、氧化鈦、鈦合金或鈦合金 氧化物所構成的基體，而其基體整體係使用由鈦、氧化 鈦、鈦合金或鈦合金氧化物中任一者所構成的基體。 4. 如申請專利範圍第1或2項之多功能材料之製造方法， 其中，至少表面層作為由鈦、氧化鈦、鈦合金或鈦合金 氧化物所構成的基體，係使用具備有：由鈦、氧化鈦、 鈦合金或鈦合金氧化物所構成之表面部形成層；以及由 其他材質所構成之芯材；的基體。 5. 如申請專利範圍第1或2項之多功能材料之製造方法， 其中，鈦合金係 Ti-6A1_4V、Ti-6Al-6V-2Sn、 Ti-6A1 -2Sn-4Zr-6Mo、TM0V-2Fe-3Al、Ti-7Al-4Mo、 Ti_5Al-2.5Sn、Ti_6Al，5Zr_0.5Mo-0.2Si、 Ti-5.5Al-3.5Sn-3Zr-0.3Mo-lNb-0.3Si' T1-8AMM0-IV ^ Ti_6Al-2Sn-4Zr-2Mo、Ti-5Al-2Sn_2Zr_4Mo-4Cr、 Ti-ll.5Mo-6Zr-4.5Sn、TM5V-3Cr-3Al-3Sn、 Ti-15Mo-5Zr-3Ah Ti-15Mo-5Zr、或 TM3V-llCr-3A卜 6·如申請專利範圍第1或2項之多功能材料之製造方法， 其中，加熱處理係在600至1500°C下施行時間超過400 秒，或在超過1500°C的溫度下實施。 7.如申請專利範圍第5項之多功能材料之製造方法，其 中，加熱處理係在600至1500°C下施行時間超過400 25 317922 1301855 ' 秒’或在超過1500°C的溫度下實施。 ' 8.如申請專利範圍第1或2項之多功能材料之掣造方去 _ 氧化鈦或鈦合金氧化物所構成的細:=係捧雜 考石反。 • 9·如申請專利範圍第5項之多功能材料之製造方法，其 :’由氧化鈦或鈦合金氧化物所構成的細純係推雜 破。 ^ 鲁10.如申請專利範圍第6項之多功能材料之製造方法，其 中’由氧化鈦或鈦合金氧化物所構成的細微柱係換 石炭。 * U •如申請專利範圍第7項之多功能材料之製造方法，其 p由氧化鈦或鈦合金氧化物所構成的細微柱係推雜著 石反0 12.如申料觀圍第丨或2項之多功能材料之製造方法， ^中’將基體上至少其中-部分露出由氧化鈦或欽合金 ^ ^化物所構成林立著細微柱之層的構件、以及在薄膜上 露出由氧化鈦或鈦合金氧化物所構成多數連續窄幅突 起部、與在該突起部上林立著細微柱的構件，施行分離 回收。 13·如申請專利範圍第5項之多功能材料之製造方法，其 中’將基體上至少其中—部分露出由氧化鈦或鈦合金氧 化物所構成林立著細微柱之層的構件、以及在薄膜上露 f由氧化鈦或鈦合金氧化物所構成多數連續窄幅突起 部與在該突起部上林立著細微柱的構件，施行分離回 317922 26 1301855 • 收。 "U.如申請專利範圍第8項之多功能材料之製造方法，其 '中，將基體上至少其中—部分露出由氧化鈦或鈦合金氧 化物所構成林立著細微柱之層的構件、以及在薄膜上露 出由氧化鈦或鈦合金氧化物所構成多數連續窄幅突起 部與在該突起部上林立著細微柱的構件，施行分離回 收。 15·如申請專利範圍第9項之多功能材料之製造方法，其 中將基體上至少其中一部分露出由氧化鈦或鈦合金氧 化物所構成林立著細微柱之層的構件、以及在薄膜上露 f由氧化鈦或鈦合金氧化物所構成多數連續窄幅突起 P /、在該穴起。卩上林立著細微柱的構件，施行分離回 收。 •如申π專利範圍第1 〇項之多功能材料之製造方法，其 中，將基體上至少其中一部分露出由氧化鈦或鈦合金氧 • 化物所構成林立著細微柱之層的構件、以及在薄膜上露 出由氧化鈦或鈦合金氧化物所構成多數連續窄幅突起部 舁在該犬起部上林立著細微柱的構件，施行分離回收。 17·如申請專利範圍第u項之多功能材料之製造方法，其 中將基體上至少其中一部分露出由氧化鈦或鈦合金氧 化物所構成林立著細微柱之層的構件、以及在薄膜上露 出由氧化鈦或鈦合金氧化物所構成多數連續窄幅突起部 與在該突起部上林立著細微柱的構件，施行分離回收。 27 317922
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