JP7502601B2 - チタン材およびその製造方法 - Google Patents
チタン材およびその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7502601B2 JP7502601B2 JP2020038536A JP2020038536A JP7502601B2 JP 7502601 B2 JP7502601 B2 JP 7502601B2 JP 2020038536 A JP2020038536 A JP 2020038536A JP 2020038536 A JP2020038536 A JP 2020038536A JP 7502601 B2 JP7502601 B2 JP 7502601B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- titanium
- titanium material
- oxide film
- tio2
- less
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000010936 titanium Substances 0.000 title claims description 140
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 138
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 title claims description 137
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims description 129
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 19
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 130
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 37
- 238000007743 anodising Methods 0.000 claims description 27
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 238000010586 diagram Methods 0.000 claims description 11
- 238000002048 anodisation reaction Methods 0.000 description 48
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 25
- 239000002932 luster Substances 0.000 description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 description 19
- 238000001887 electron backscatter diffraction Methods 0.000 description 15
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 14
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 9
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 8
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 7
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 6
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 6
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 6
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 5
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 5
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 5
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 4
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N lactic acid Chemical compound CC(O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 4
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000010587 phase diagram Methods 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 4
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 4
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 3
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 3
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 3
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000008119 colloidal silica Substances 0.000 description 2
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- -1 i.e. Chemical compound 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 2
- 235000014655 lactic acid Nutrition 0.000 description 2
- 239000004310 lactic acid Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 238000011179 visual inspection Methods 0.000 description 2
- 238000012356 Product development Methods 0.000 description 1
- 239000006061 abrasive grain Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 239000008199 coating composition Substances 0.000 description 1
- 238000005097 cold rolling Methods 0.000 description 1
- 239000004035 construction material Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 238000010422 painting Methods 0.000 description 1
- 238000005482 strain hardening Methods 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Laminated Bodies (AREA)
Description
前記酸化皮膜において、非晶質のTiO2と、結晶質のTiO2とが混在する、
チタン材。
粗さ曲線の二乗平均平方根傾斜RΔqが10°以下であり、
粗さ曲線の算術平均粗さRaが0.365μm以下であり、
10点平均粗さRZjisが1.92μm以下である、上記(1)~(4)のいずれかに記載のチタン材。
30.9≦L*≦45.8 ・・・(i)
-2.4≦a*≦3.5 ・・・(ii)
-25.1≦b*≦-0.22 ・・・(iii)
(a)印加電圧を15~20Vとし、30s以上陽極酸化を行う、第一陽極酸化工程と、
(b)前記(a)の工程の後に、印加電圧を25~40Vとし、10s以上陽極酸化を
行う、第二陽極酸化工程と、
を有する、チタン材の製造方法。
本発明に係るチタン材は、例えば、図1に示すようにチタン母材1と、上記チタン母材1の表面に形成された酸化皮膜2とを有するチタン材である。
2-1.化学組成
チタン母材の化学組成については、工業用純チタンまたはチタン合金からなる。工業用純チタンについては、特にその種類を問わない。なお、工業用純チタンとは、意図的に添加した元素を含まず、不純物とTiとからなるチタン材であり、通常、Ti含有量は98%以上となる。
スパークル塗料は、鱗片状のガラスフレークを含有しているため、塗料内で、反射挙動が変化し、被塗物上に光沢感を出すことができる。一方、本発明に係るチタン材では、塗料を使用しないが、非晶質または結晶質のTiO2の一方がガラスフレークのような役割を果たすことで、異なる反射挙動が生じる。この結果、チタン材がスパークル光沢を有すると考えられる。これらTiO2は、チタン母材表面にある結晶粒毎に成長していく。このため、チタン母材の結晶粒径は、チタン材の光沢感に影響を与えると考えられる。
スパークル光沢を得るためには、非晶質のTiO2の中に結晶質のTiO2が分散して存在するような酸化皮膜を形成することが有効と考えられる。また、このような酸化皮膜の形成する際、チタン母材表面での結晶方位が大きな影響を及ぼすと考えられる。スパークル光沢を視認しやすくするために、チタン母材の表面での結晶粒方位は適切に制御する必要がある。
3-1.酸化皮膜の構成
酸化皮膜は、母材の表面に形成し、主に、Tiの酸化物であるTiO2からなる。本発明に係るチタン材は、酸化皮膜において、非晶質TiO2と、結晶質のTiO2とが混在する。
本発明に係るチタン材では、酸化皮膜の厚さについて、例えば、酸化皮膜の厚さが250nm未満であるのが好ましい。酸化皮膜の厚さが250nm以上であると、前記のように酸化皮膜の厚さが厚くなりすぎ、結晶構造の整った結晶質のTiO2のみとなり、スパークル光沢が得られないからである。酸化皮膜の厚さは、240nm以下であるのが好ましい。
本発明に係るチタン材では、表面粗さについて規定する。陽極酸化後の酸化皮膜に凹凸があると、その凹凸からも光の拡散反射が生じる。これにより、非晶質のTiO2と結晶質のTiO2とを混在させて形成させたとしても、スパークル光沢を得難くなるからである。すなわち、より平滑であることが望ましい。
本発明に係るチタン材は、L*ab表色系において、以下の(i)~(iii)式を満足するのが好ましい。
30.9≦L*≦45.8 ・・・(i)
-2.4≦a*≦3.5 ・・・(ii)
-25.1≦b*≦-0.22 ・・・(iii)
L*:明度(白)
a*:正・・・赤方向色度、負・・・緑方向色度
b*:正・・・黄方向色度、負・・・青方向色度
本発明のチタン材において、スパークル光沢を有するか否かについては、目視を用いて評価することもできるが、例えば、後述する光輝感Saおよび高光沢領域密度ρの二つの指標を用いて、定量的に評価することもできる。
Sa=100×Sw/(Sw+Sb) ・・・(a)
但し、上記式中の各記号は、以下により定義される。
Sa(なし):光輝感
Sw(mm2):白色部の面積
Sb(mm2):黒色部の面積
但し、上記式中の各記号は、以下により定義される。
ρ(個/mm2):Saが3.5以上となる領域(高光沢領域)の個数密度
Dg(個):Saが3.5以上となる領域(高光沢領域)の個数
Sw(mm2):白色部の面積
Sb(mm2):黒色部の面積
本発明に係るチタン材の好ましい製造方法について説明する。本発明に係るチタン材は、製造方法によらず、上述の構成を有していれば、その効果を得られるが、例えば、以下のような製造方法により、安定して製造することができる。
本発明に係るチタン材において、チタン母材となるチタン素材については、特に製造条件を限定しない。しかし、チタン母材の平均結晶粒径および圧延面法線方向の逆極点図における集積度の最大値については、上述した範囲に制御するのが望ましい。なお、上記の平均結晶粒径および集積度の最大値については、陽極酸化の前後で変化をしない。したがって、チタン母材の素材となるチタン素材について、必要に応じて、適宜、平均結晶粒径および集積度の最大値を調整すればよい。
得られたチタン素材について、必要に応じて、研磨を行うことが好ましい。研磨は、コロイダルシリカを用いた鏡面研磨、または所定の溶削液で溶削を行うことが好ましい。溶削液としては、例えば、乳酸54.8質量%、ふっ酸8.3質量%、硝酸13.2質量%、25℃の混合溶液、またはふっ酸1.3質量%、硝酸8.0質量%、40℃の混合溶液が挙げられる。
第一陽極酸化を行った後、第二陽極酸化を行うのが好ましい。第二陽極酸化では、印加電圧を25~40Vとし、処理時間を10s以上とし、陽極酸化を行うのが好ましい。第二陽極酸化を行うことで、第一陽極酸化を行った際に生成した核に基づいて、TiO2が成長し、結晶化するからである。第一陽極酸化と同様、電解液は、特に限定しないが、例えば、硫酸1質量%溶液とするのが好ましく、処理温度は5~70℃の範囲とするのが好ましい。
得られたチタン素材について、平均結晶粒径および圧延面法線方向の逆局点図における集積度の最大値を、EBSDを用いて測定した。なお、チタン素材の平均結晶粒径および圧延面法線方向の逆局点図における集積度は、後述する陽極酸化を行った後のチタン材においても変化しないことを確認した。すなわち、測定を行った平均結晶粒径および圧延面法線方向の逆局点図における集積度の最大値は、本発明に係るチタン材において、チタン母材の平均結晶粒径および圧延面法線方向の逆局点図における集積度の最大値となる。
非晶質のTiO2と、結晶質のTiO2については、EBSDを用いて、酸化皮膜の測定を行うことで、その存在を確認した。この際、非晶質のTiO2と結晶質のTiO2は、菊池線の違いから判断した。EBSDの測定条件は、加速電圧15kV、照射電流50nAとし、1~5μmで2~10視野程度、測定した。表3に記載の本発明例は、全て、非晶質のTiO2の中に結晶質のTiO2が分散して混在していた。これは、目視でも確認された。
得られたチタン材について、酸化皮膜の厚さを測定した。酸化皮膜の厚さは、GDSを用いて測定を行った。この際、表面のO濃度が35質量%以上であれば酸化皮膜が形成したと判断し、O濃度が表面に対して半減した部位までの深さ方向の距離を酸化皮膜の厚みとした。なお、GDS分析では、測定径をφ4mmとし、表面から厚さ方向に10μmまでの深さについて各元素の濃度分布を測定した。さらに、以下の表面粗さ、L*abの測定、Saの測定、ρの測定を行った。
算術平均粗さRa、最大高さRzjis、二乗平均平方根傾斜RΔqを測定した。測定には、KEYENCE製レーザー顕微鏡「VK9700」を用い、倍率は500倍(284.7×200μm)とし、カットオフ値λs=2.5μm、λc=0.08mm、N=2で測定した場合の平均値を採用した。
L*abについては45°の角度で入射し、入射から試料垂直方向に15°傾けた位置で受光した色を評価した。測定装置は、光輝感・粒子間測定器であるBYK-macを用いた。
光輝感Saは、以下の手順で測定した。光輝感Saは、測色用補助イルミナントCを光源に用い、45°の角度で入射し、入射から試料垂直方向に15°傾けた位置で写真撮影し、撮影した写真の光沢の弱い部位が黒色、粒子状の光沢の強い部位が白色となるよう2値化し、黒色部の面積Sbと白色部の面積Swの存在比率に基づいて、算出した。
2.酸化皮膜
3.非晶質TiO2
4.結晶質TiO2
Claims (7)
- チタン母材と、前記チタン母材の表面に形成された酸化皮膜と、を有するチタン材であって、
前記酸化皮膜において、非晶質のTiO2と、結晶質のTiO2とが混在し、
前記チタン材表面において、
粗さ曲線の二乗平均平方根傾斜RΔqが10°以下であり、
粗さ曲線の算術平均粗さRaが0.365μm以下であり、
10点平均粗さR Zjis が1.92μm以下である、チタン材。 - 前記酸化皮膜において、前記非晶質のTiO2の中に、10μm2以上の前記結晶質のTiO2が分散して存在する、請求項1に記載のチタン材。
- 前記酸化皮膜の厚さが250nm未満である、請求項1または2に記載のチタン材。
- 前記チタン母材の圧延面法線方向の逆局点図における集積度の最大値が7.5以下である、請求項1~3のいずれかに記載のチタン材。
- 前記チタン母材の平均結晶粒径が、30~85μmである、請求項1~4のいずれかに記載のチタン材。
- L*ab表色系において、下記の(i)~(iii)式を満足する、請求項1~5のいずれかに記載のチタン材。
30.9≦L*≦45.8 ・・・(i)
-2.4≦a*≦3.5 ・・・(ii)
-25.1≦b*≦-0.22 ・・・(iii) - 請求項1~6のいずれかに記載のチタン材の製造方法であって、
(a)印加電圧を15~20Vとし、30s以上陽極酸化を行う、第一陽極酸化工程と、
(b)前記(a)の工程の後に、印加電圧を25~40Vとし、10s以上陽極酸化を行う、第二陽極酸化工程と、
を有する、チタン材の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020038536A JP7502601B2 (ja) | 2020-03-06 | 2020-03-06 | チタン材およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020038536A JP7502601B2 (ja) | 2020-03-06 | 2020-03-06 | チタン材およびその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021139010A JP2021139010A (ja) | 2021-09-16 |
JP7502601B2 true JP7502601B2 (ja) | 2024-06-19 |
Family
ID=77667900
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020038536A Active JP7502601B2 (ja) | 2020-03-06 | 2020-03-06 | チタン材およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7502601B2 (ja) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002088485A (ja) | 2000-09-12 | 2002-03-27 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 金属部材への防眩方法 |
JP2003129152A (ja) | 2001-08-16 | 2003-05-08 | Kobe Steel Ltd | 耐水素吸収性に優れたチタン合金材 |
JP2015511666A (ja) | 2012-03-02 | 2015-04-20 | シンセス・ゲーエムベーハーSynthes GmbH | 陽極酸化チタン装置及び関連方法 |
JP2017222892A (ja) | 2016-06-13 | 2017-12-21 | 新日鐵住金株式会社 | チタン材及びチタン材の製造方法 |
JP2018145494A (ja) | 2017-03-07 | 2018-09-20 | 新日鐵住金株式会社 | チタン材及びチタン材の製造方法 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6483692A (en) * | 1987-09-22 | 1989-03-29 | Kobe Steel Ltd | Colored titanium material |
JPH06287797A (ja) * | 1992-04-08 | 1994-10-11 | Nippon Alum Co Ltd | チタン材の陽極酸化処理方法 |
-
2020
- 2020-03-06 JP JP2020038536A patent/JP7502601B2/ja active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002088485A (ja) | 2000-09-12 | 2002-03-27 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 金属部材への防眩方法 |
JP2003129152A (ja) | 2001-08-16 | 2003-05-08 | Kobe Steel Ltd | 耐水素吸収性に優れたチタン合金材 |
JP2015511666A (ja) | 2012-03-02 | 2015-04-20 | シンセス・ゲーエムベーハーSynthes GmbH | 陽極酸化チタン装置及び関連方法 |
JP2017222892A (ja) | 2016-06-13 | 2017-12-21 | 新日鐵住金株式会社 | チタン材及びチタン材の製造方法 |
JP2018145494A (ja) | 2017-03-07 | 2018-09-20 | 新日鐵住金株式会社 | チタン材及びチタン材の製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2021139010A (ja) | 2021-09-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR20130058696A (ko) | 방현 표면 처리 방법 및 그의 제품 | |
CN103429388A (zh) | Co-Si系铜合金板 | |
Serafin et al. | The effect of surface preparation on high temperature oxidation of Ni, Cu and Ni-Cu alloy | |
CN110268100B (zh) | 锌系电镀层钢板 | |
JP7502601B2 (ja) | チタン材およびその製造方法 | |
Gudla et al. | Structure of anodized Al–Zr sputter deposited coatings and effect on optical appearance | |
More-Chevalier et al. | Fabrication of black aluminium thin films by magnetron sputtering | |
Huang et al. | Electrochemical behavior of anodized AA6063-T6 alloys affected by matrix structures | |
JP6625308B1 (ja) | 六方晶窒化ホウ素粉末 | |
WO2020110903A1 (ja) | アルミニウム部材及びその製造方法 | |
Eftekhari et al. | Power spectral density-based fractal analyses of sputtered yttria-stabilized zirconia thin films | |
Lutz et al. | Corrosion performance of powder‐coated aluminum profiles with increased trace element content | |
US20230212776A1 (en) | Aluminum member and manufacturing method thereof | |
JPH06287773A (ja) | アルミニウム合金材の結晶模様製造方法 | |
JP6440916B1 (ja) | チタン材 | |
WO2020031913A1 (ja) | 六方晶窒化ホウ素粉末 | |
RU2266345C1 (ru) | Строительный материал из чистого титана и способ его изготовления | |
WO2023089824A1 (ja) | アルミニウム部材及びその製造方法 | |
JP4062684B2 (ja) | 金属素地外観を活かした黒色クリア塗装金属板 | |
CN111406128B (zh) | 铝层叠体及其制造方法 | |
Demange et al. | Study of decagonal approximant and γ-brass-type compounds in Al–Cr–Fe thin films | |
JP2003277989A (ja) | 建材用アルミニウム合金板およびその製造方法 | |
WO2020241475A1 (ja) | めっき鋼板 | |
JP2003213443A (ja) | 被膜性能の優れる無方向性電磁鋼板および絶縁被膜処理剤及び処理方法 | |
JP2006026938A (ja) | 成形加工性に優れる水溶性潤滑樹脂被覆陽極酸化処理板 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20221104 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230925 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20231003 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20231121 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20240213 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20240328 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20240507 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240520 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7502601 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |