有微孔的钛或钛合金的氧化薄膜的制造方法技术

处理装置(1)具有处理槽(2)以及设置在该处理槽(2)内的阴极部件(4)和阳极部件(5)，上述阴极部件(4)和阳极部件(5)分别连接于直流电源(3)的负极和正极。在该处理装置1中，阳极部件(5)是被处理部件，其使用的是使用了钛或钛合金制薄膜制成的部件。将溶解了0.5重量％以下的氟化氢的化合物的氧化剂浓度为5g/L以上的硫酸溶液或电解硫酸液(S)装在该处理槽(2)内，以1～20A/dm

Manufacturing method of oxide film of titanium or titanium alloy with micropores

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】有微孔的钛或钛合金的氧化薄膜的制造方法
本专利技术涉及一种有微孔的钛或钛合金的氧化薄膜的制造方法，特别涉及适合于形成100nm以下的微孔的一种有微孔的钛或钛合金的氧化薄膜的制造方法。
技术介绍
钛或钛合金部件是具有高硬度和高强度的轻金属，而且具有耐腐蚀性强、延性高这样的优异特性，因此被广为使用。进一步，通过对钛以及钛合金部件实施阳极氧化处理而形成阳极氧化皮膜，从而不仅可实现着色、耐磨损性的提高、光催化剂功能，而且由于生物相容性高其用途还可延伸至医疗目的等。这种在钛或钛合金上形成阳极氧化皮膜的方法已知的有，例如，以钛或钛合金为阳极，在硫酸、磷酸、过氧化氢的混合液等电解液中进行电解处理的方法(例如专利文献1、专利文献2等)。根据这些文献，通过施加100V以上的高电压进行火花放电处理从而形成微孔，由此能够赋予光催化剂功能，去除有机化合物、细菌等有害物质。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特公平6-41640号公报；专利文献2：日本特公平8-984号公报。
技术实现思路
专利技术要解决的课题然而，利用施加高电压进行的火花放电处理在钛或钛合金的阳极氧化皮膜中形成孔的情况下，形成的孔较大，约1μm。如此地当在阳极氧化皮膜中形成的孔大时，则氧化钛皮膜与人体组织等基体结合时存在组织包埋不紧密而固定很困难这样的问题点。另外，虽然也有能开比1μm更小的微孔的开孔技术，但是存在由于孔是管状所以穿孔时皮膜分离，无法维持作为膜的形状这样的问题点。本专利技术是鉴于上述问题而完成的，目的是提供由钛或钛合金薄膜来制造有100nm以下的孔的钛或钛合金的氧化薄膜的方法。解决问题的技术方案为了实现上述目的，本专利技术提供以下有微孔的钛或钛合金的氧化薄膜的制造方法，该方法以钛或钛合金制薄膜为阳极，在溶解了0.5重量％以下的氟化氢的化合物的硫酸溶液中，或在溶解了0.5重量％以下的氟化氢的化合物且氧化剂浓度为5g/L以上的电解硫酸液中，以1～20A/dm2的电流密度进行电解处理(专利技术1)。根据上述专利技术(专利技术1)，借助使用了氟化氢的化合物的电解处理带来的蚀刻效果，从而能够在钛或钛合金的氧化薄膜中形成100nm以下、特别是50nm以下的孔。在上述专利技术(专利技术1)中，优选的是，所述硫酸溶液或电解硫酸液的硫酸浓度为10重量％以上(专利技术2)。根据上述专利技术(专利技术2)，能够在短时间内在钛或钛合金的氧化薄膜中形成100nm以下的孔。在上述专利技术(专利技术1、2)中，优选的是，所述氟化氢的化合物为氟化铵(专利技术3)。根据上述专利技术(专利技术3)，能够容易地在钛或钛合金的氧化薄膜中形成100nm以下的孔。在上述专利技术(专利技术1～3)中，优选的是，利用溶解了氟化氢的化合物的硫酸溶液或电解硫酸液进行的电解处理的处理时间为30～60秒(专利技术4)。根据上述专利技术(专利技术4)，能够高效地在钛或钛合金的氧化薄膜中形成100nm以下的孔。在上述专利技术(专利技术1～4)中，优选的是，在利用溶解了氟化氢的化合物的硫酸溶液或电解硫酸液进行电解处理之后，在没有溶解氟化氢的化合物的电解硫酸液中进行电解处理(专利技术5)。根据上述专利技术(专利技术5)，在溶解了氟化氢的化合物的硫酸溶液或电解硫酸液中进行了第一阶段的电解处理后，在没有溶解氟化氢的化合物的电解硫酸液中进行第二阶段的电解处理，由此，能够使钛或钛合金的氧化薄膜的100nm以下的孔稳定化。专利技术效果根据本专利技术的有微孔的钛或钛合金的氧化薄膜的制造方法，通过以钛或钛合金制薄膜为阳极并在溶解了氟化氢的化合物的硫酸溶液或电解硫酸液中以规定的电流密度进行电解处理，由此，能够利用氟化氢的化合物的蚀刻效果和电解硫酸液的氧化力，在形成钛或钛合金的氧化薄膜的同时，形成100nm以下特别是50nm以下的孔。附图说明图1表示能适用基于本专利技术的一实施方式的有微孔的钛或钛合金的氧化薄膜的制造方法的处理装置的概要图。具体实施方式图1示意性示出了能适用基于本专利技术的一实施方式的有微孔的钛或钛合金的氧化薄膜的制造方法的处理装置，在图1中，处理装置1具有处理槽2以及设置在该处理槽2内的阴极部件4和阳极部件5，此阴极部件4和阳极部件5分别连接于直流电源3的负极和正极。需要说明的是，处理槽2中可以设置用于使该处理槽2内的溶液保持在期望温度的恒温加热器(图中未示出)。在这样的处理装置1中，阳极部件5是被处理部件，其使用的是使用了钛或钛合金制薄膜制成的部件。另外，作为阴极部件4，只要是通电性的材料就没有特别限制，基于导电性、耐腐蚀性等方面的考虑，能够使用钛或钛合金制的部件(含薄膜)。在第一阶段的电解处理中，作为装在该处理装置1的处理槽2中的电解处理的溶液，使用溶解了氟化氢的化合物的硫酸溶液或电解硫酸液S。由于仅为硫酸溶液时没有氧化力，因此仅靠钛或钛合金的溶解，这种微孔的孔径虽然能达到100nm以下，但要达到30nm以下则很困难。为了形成更微细的孔，要使用具有氧化力的电解硫酸液。这种电解硫酸液中的氧化剂浓度只要是在电解硫酸来制作电解硫酸液时能产生的氧化剂浓度即可，若小于5g/L则氧化速度会变慢，将导致阳极部件5所使用的钛或钛合金制薄膜中形成的微孔的孔径变大。此外，对氧化剂浓度的上限没有特别的限制，从电解硫酸来制作电解硫酸液时的效率方面考虑，10g/L左右比较可行。作为所述氟化氢的化合物，只要是氢氟酸与碱性物质的盐即可，优选氟化铵，因其操作处理性好又通用。例如，在氟化氢的化合物为氟化铵的情况下，其浓度为0.5重量％以下。若氟化铵的浓度超过0.5重量％，则钛的溶解过度进行而孔变大，或使孔变成管状。另外，对于氟化铵的浓度的下限，若小于0.1重量％，则钛不溶解，微孔的形成不够充分，并且，因为钛的溶解没有进行从而形成的氧化皮膜也将变薄，不能穿透钛基材，因此不优选。基于微孔形成的方面考虑，特别优选将氟化铵的浓度定为0.25±0.05重量％。此外，在为氟化铵以外的氟化氢的化合物的情况下，其浓度定为0.5重量％以下即可。进一步，关于硫酸溶液或电解硫酸液S中的硫酸浓度，若硫酸浓度小于5重量％，则在后述的电解处理中由硫酸电解所产生的H+(H3O+)离子少所以作为阳极部件5(被处理部件)的钛或钛合金的溶解速度变慢，在表面形成氧化皮膜，反应不再进行；另一方面，若硫酸浓度超过50重量％，则钛的溶解速度变得过快，导致钛的溶解优先进行而钛的氧化皮膜难以形成，因此优选定为5～50重量％。特别优选将硫酸浓度定为10～40重量％。接着，对使用了上述处理装置1进行的有微孔的钛或钛合金的氧化薄膜的制造方法进行说明。首先，将与直流电源3连接的作为被处理部件的阴极部件4以及由使用了钛或钛合金制薄膜制成的部件构成的阳极部件5悬挂设置在处理槽2中，然后将处理槽2装满硫酸溶液或电解硫酸液S。然后，由直流电源3施加电流。由此，一方面阳极部件5的钛或钛合金制薄膜变成氧化皮膜，另一方面利用氟化氢的化合物的蚀刻效果形成微孔。在此，若施加的电流密度低于1A/dm2，则难本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有微孔的钛或钛合金的氧化薄膜的制造方法，其中，以钛或钛合金制薄膜为阳极，在溶解了0.5重量％以下的氟化氢的化合物的硫酸溶液中、或在溶解了0.5重量％以下的氟化氢的化合物且氧化剂浓度为5g/L以上的电解硫酸液中，以1～20A/dm

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171012 JP 2017-1988301.一种有微孔的钛或钛合金的氧化薄膜的制造方法，其中，以钛或钛合金制薄膜为阳极，在溶解了0.5重量％以下的氟化氢的化合物的硫酸溶液中、或在溶解了0.5重量％以下的氟化氢的化合物且氧化剂浓度为5g/L以上的电解硫酸液中，以1～20A/dm2的电流密度进行电解处理。


2.根据权利要求1所述的有微孔的钛或钛合金的氧化薄膜的制造方法，其中，所述硫酸溶液或电解硫酸液的硫酸浓度为10重量％以上。


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【专利技术属性】
技术研发人员：吉村南美，永井达夫，
申请(专利权)人：栗田工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP