JPH10158014A - 酸化チタン被膜の製造方法 - Google Patents

酸化チタン被膜の製造方法

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JPH10158014A
JPH10158014A JP31534596A JP31534596A JPH10158014A JP H10158014 A JPH10158014 A JP H10158014A JP 31534596 A JP31534596 A JP 31534596A JP 31534596 A JP31534596 A JP 31534596A JP H10158014 A JPH10158014 A JP H10158014A
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孝一 高濱
Noboru Hashimoto
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱処理を施さなくても基材との密着性が高く
且つ硬度の大きい酸化チタン被膜を形成することができ
る酸化チタン被膜の製造方法を提供する。 【解決手段】 ヘキサフルオロシリコン錯イオンを含む
水溶液中にSiF6 2- +2H2 O⇔SiO2 +4HF+
2F- の平衡を右に進める添加剤を添加して酸化珪素含
有溶液を調製する。この酸化珪素含有溶液と基材2とを
接触させて基材2の表面に酸化珪素被膜3を形成する。
チタンフッ化アンモニウムを含む水溶液中に(NH4
2 TiF6 +2H2 O⇔TiO2 +4HF+2NH4
の平衡を右に進める添加剤を添加して過飽和になった酸
化チタン含有溶液を調製する。この酸化チタン含有溶液
と基材2とを接触させて上記酸化珪素被膜3の表面に酸
化チタン被膜5を形成する。酸化チタン被膜5と基材2
の間に基材2と密着性の高い酸化珪素被膜3を介在させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、水溶液中での析出
現象を利用して酸化チタン含有溶液と基材とを接触させ
て基材の表面に酸化チタン被膜を形成する酸化チタン被
膜の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】酸化チタン被膜や酸化珪素被膜あるいは
酸化チタンと酸化珪素の複合被膜は、ナトリウム等のア
ルカリ金属を含むガラスのアルカリ金属拡散防止膜や半
導体装置中の絶縁膜や光触媒膜などとして利用されたり
している。従来より上記被膜をガラスなどの基材の表面
に形成するにあたっては、気相法ではCVD法やPVD
法などが、液相法ではsol-gel 法によるディップコーテ
ィング法やスピンコーティング法などが採用されてい
る。
【0003】また水溶液から酸化珪素被膜を形成する方
法が、例えば特開昭57−196744号公報や特開昭
64−28376号公報や特開昭64−28377号公
報に開示されている。これらの公報には、ケイフッ化水
素酸のシリカ飽和水溶液中にホウ酸あるいはアルミニウ
ムを添加して酸化珪素含有溶液を調製し、この溶液と基
材とを接触させて基材の表面に酸化珪素被膜を形成する
ことが記載されている。
【0004】さらに水溶液から酸化チタン被膜を形成す
る方法が、例えば特開平3−285822号公報に開示
されている。この公報には、フッ化チタン酸アンモニウ
ム水溶液にほう酸を添加して酸化チタン含有溶液を調製
し、この溶液と基材とを接触させて基材の表面に酸化チ
タン被膜を形成することが記載されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしCVD法やPV
D法には、高価な装置を用いなければならず、また真空
中でバッチ処理を行わなければならず、製造コストが高
くなるという問題があり、さらにサイズが小さく比較的
凹凸の少ない基材にしか適用することができないという
問題があった。
【0006】またsol-gel 法によるディップコーティン
グ法やスピンコーティング法には、平板状の基材にしか
被膜を形成することができず、また有機溶媒を用いるた
めに火災や爆発の危険を伴い、さらに被膜中に有機物が
多量に残存するので、これを除去するために高温での処
理が必要となるという問題があった。また上記のケイフ
ッ化水素酸のシリカ飽和水溶液を用いて被膜を形成する
方法には、シリカ飽和溶液を作製し、これを濾過するの
に時間やコストがかかるという問題があった。
【0007】また上記のフッ化チタン酸アンモニウム水
溶液を用いて被膜を形成する方法には、酸化チタン被膜
と基材の密着性が低くなると共に酸化チタン被膜の硬度
が小さくなるという問題があり、これを改善しようとす
ると300℃以上の熱処理、特に硬度の大きい被膜を得
ようとすると500℃以上の熱処理が必要になるという
問題があった。
【0008】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、製造コストや危険性を低くすることができ、また
基材に対する制限を少なくすることができ、さらに熱処
理を施さなくても基材との密着性が高く且つ硬度の大き
い酸化チタン被膜を形成することができる酸化チタン被
膜の製造方法を提供することを目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に記載
の酸化チタン被膜の製造方法は、ヘキサフルオロシリコ
ン錯イオンを含む水溶液中にSiF6 2- +2H2 O⇔S
iO2 +4HF+2F - の平衡を右に進める添加剤を添
加して酸化珪素含有溶液1を調製し、この酸化珪素含有
溶液1と基材2とを接触させて基材2の表面に酸化珪素
被膜3を形成し、チタンフッ化アンモニウムを含む水溶
液中に(NH4 2 TiF6 +2H2 O⇔TiO2 +4
HF+2NH4 Fの平衡を右に進める添加剤を添加して
過飽和になった酸化チタン含有溶液4を調製し、この酸
化チタン含有溶液4と基材2とを接触させて上記酸化珪
素被膜3の表面に酸化チタン被膜5を形成することを特
徴とするものである。
【0010】また本発明の請求項2に記載の酸化チタン
被膜の製造方法は、ヘキサフルオロシリコン錯イオン及
びチタンフッ化アンモニウムを含む水溶液中にSiF6
2- +2H2 O⇔SiO2 +4HF+2F- 及び(NH
4 2 TiF6 +2H2 O⇔TiO2 +4HF+2NH
4 Fの平衡をそれぞれ右に進める添加剤を添加して処理
液6を調製し、この処理液6と基材2とを接触させて酸
化珪素を含有する酸化チタン被膜7を基材2の表面に形
成することを特徴とするものである。
【0011】また本発明の請求項3に記載の酸化チタン
被膜の製造方法は、ヘキサフルオロシリコン錯イオン及
びチタンフッ化アンモニウムを含む水溶液中にSiF6
2- +2H2 O⇔SiO2 +4HF+2F- 及び(NH
4 2 TiF6 +2H2 O⇔TiO2 +4HF+2NH
4 Fの平衡をそれぞれ右に進める添加剤を添加して処理
液6を調製し、この処理液6と基材2とを接触させて酸
化珪素を含有する酸化チタン被膜7を基材2の表面に形
成し、チタンフッ化アンモニウムを含む水溶液中に(N
4 2 TiF6 +2H2 O⇔TiO2 +4HF+2N
4 Fの平衡を右に進める添加剤を添加して過飽和にな
った酸化チタン含有溶液4を調製し、この酸化チタン含
有溶液4と基材2とを接触させて酸化チタン被膜5を上
記酸化珪素を含有する酸化チタン被膜7の表面に形成す
ることを特徴とするものである。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。まず本発明の請求項1に記載の発明について詳述
する。酸化珪素含有溶液1は、ヘキサフルオロシリコン
錯イオンを含む水溶液中に、可逆反応であるSiF6 2 -
+2H2 O⇔SiO2 +4HF+2F- の平衡を右に進
める添加剤を添加して調製することができる(⇔の記号
は可逆反応を示す)。ヘキサフルオロシリコン錯イオン
を含む水溶液としては、ケイフッ化アンモニウム水溶液
など、ケイフッ化アンモニウムをヘキサフルオロシリコ
ン錯イオンのイオン源とした水溶液を用いることができ
る。またSiF6 2- +2H2 O⇔SiO2 +4HF+2
- の平衡を右に進める添加剤としては、この反応を右
に進めるものであれば何でも構わないが、フッ素と反応
して水溶性の安定した錯体を形成させるためにアルミニ
ウム塩あるいはほう酸を用いるのが好ましい。
【0013】酸化珪素含有溶液1中のケイフッ化アンモ
ニウムの濃度は0.04モル/リットル以上であること
が好ましい。これよりも濃度が低いと所定の膜厚の酸化
珪素被膜を得るまでに長時間かかることになる。酸化珪
素含有溶液1中のケイフッ化アンモニウムの濃度の上限
は特に設定されないが、溶液のゲル化を避けるために
1.0モル/リットル以下であることが好ましい。
【0014】またこの酸化珪素含有溶液1に用いる添加
剤の使用量が少な過ぎると酸化珪素(シリカ)が基材の
表面に析出しない恐れがあり、多過ぎると水溶液中に酸
化珪素の沈澱物が生じると共に均一な厚みの酸化珪素被
膜を形成することができない恐れがある。従って添加剤
としてほう酸を用いる場合は、酸化珪素含有溶液1中の
ほう酸の濃度が0.1〜0.5モル/リットルとなるよ
うにほう酸をヘキサフルオロシリコン錯イオンを含む水
溶液に添加するのである。
【0015】酸化チタン含有溶液4は、チタンフッ化ア
ンモニウムを含む水溶液中に可逆反応である(NH4
2 TiF6 +2H2 O⇔TiO2 +4HF+2NH4
の平衡を右に進める添加剤を添加して酸化チタンの過飽
和溶液にして調製することができる。チタンフッ化アン
モニウムを含む水溶液としてはチタンフッ化アンモニウ
ム水溶液を用いることができる。また(NH4 2 Ti
6 +2H2 O⇔TiO2 +4HF+2NH4 Fの平衡
を右に進め且つ酸化チタンを過飽和状態にする添加剤と
しては、金属酸化物、ほう酸、金属水酸化物、金属塩化
物などを用いることができ、これらは粉末状態あるいは
水溶液状態で使用される。具体的には塩化アルミニウム
や水酸化アルミニウムなどのアルミニウム塩、水酸化ナ
トリウム、ほう酸などが好適に使用される。
【0016】酸化チタン含有溶液4中のチタンフッ化ア
ンモニウムの濃度は0.3モル/リットル未満であるこ
とが好ましい。これよりも濃度が高いと酸化チタン(T
iO 2 )の被膜を得ることができず、NH4 TiOF3
とTiOF2 が混在した被膜となる恐れがある。酸化チ
タン含有溶液4中のチタンフッ化アンモニウムの濃度の
下限は特に設定されないが、十分な製膜速度を得るため
に0.08モル/リットル以上であることが好ましい。
【0017】またこの酸化チタン含有溶液4に用いる添
加剤の使用量が少な過ぎると、酸化チタンが基材の表面
に析出しない恐れがあり、多過ぎると水溶液中に酸化チ
タンの沈澱物が生じると共に均一な厚みの酸化チタン被
膜を形成することができない恐れがある。従って添加剤
としてほう酸を用いる場合は、酸化チタン含有溶液4中
のほう酸の濃度が0.01〜0.4モル/リットルとな
るようにほう酸をチタンフッ化アンモニウムを含む水溶
液に添加するのである。尚、上記の反応速度及び析出す
る被膜の性状や膜厚は、ヘキサフルオロシリコン錯イオ
ン及びチタンフッ化アンモニウム及び添加剤の濃度及び
反応温度によって影響を受けるものであり、各条件を上
記の範囲内に設定するのが好ましい。
【0018】本発明の基材2としては上記酸化珪素含有
溶液1と酸化チタン含有溶液4の両方と反応しないもの
あるいは反応しにくいものであれば良く、例えばガラス
を材料として形成した基材2を使用することができる。
また基材2はその表面が酸化珪素含有溶液1と酸化チタ
ン含有溶液4の両方に接触することができる形状であれ
ば良く、糸状、板状、壺状のものあるいは表面に凹凸が
あるものなど任意の形状のものを用いることができる。
【0019】次に請求項1の被膜形成工程について説明
する。図2(a)に示すようにまず適当な大きさの反応
容器10に入れられた酸化珪素含有溶液1中に基材2を
浸漬し、所定の時間放置することによって、基材2の表
面に酸化珪素(SiO2 )を析出させて所定の膜厚の酸
化珪素被膜3を形成する。この時の酸化珪素含有溶液1
の温度は40℃以上100℃未満であることが好まし
い。酸化珪素含有溶液1の温度が40℃未満であれば、
所定の膜厚の酸化珪素被膜3を得るまでに時間がかかり
生産性が低くなる恐れがあり、また酸化珪素含有溶液1
の温度が100℃以上になると、酸化珪素含有溶液1が
沸騰してしまって均一な被膜の析出が妨げられる恐れが
ある。
【0020】次に酸化珪素被膜3が形成された基材2を
図2(b)に示すように適当な大きさの反応容器11に
入れられた酸化チタン含有溶液4中に浸漬し、所定の時
間放置することによって、図1に示すように酸化珪素被
膜3の表面に酸化チタン(TiO2 )を析出させて所定
の膜厚の酸化チタン被膜5を形成する。この時の酸化チ
タン含有溶液4の温度は25℃以上100℃未満である
ことが好ましい。酸化チタン含有溶液4の温度が25℃
未満であれば、所定の膜厚の酸化チタン被膜5を得るま
でに時間がかかり生産性が低くなる恐れがあり、また酸
化チタン含有溶液4の温度が100℃以上になると、酸
化チタン含有溶液4が沸騰してしまって均一な被膜の析
出が妨げられる恐れがある。
【0021】このようにして酸化チタン被膜5を形成す
る方法では、酸化珪素含有溶液1と酸化チタン含有溶液
4の両方に接触することができる形状であれば、どのよ
うな複雑な形状の基材2であっても使用することがで
き、また反応容器10、11の大きさの範囲内であれば
どのような大きさの基材2でも用いることができる。さ
らに装置も高価なものを使用する必要がない。従ってこ
れらの点で請求項1の発明は上記従来例のCVD法、P
VD法、sol-gel 法によるディップコーティング法やス
ピンコーティング法よりも優れているものである。
【0022】また本発明は酸化珪素含有溶液1と酸化チ
タン含有溶液4を調製し、基材2を浸漬するだけという
簡便な方法で酸化珪素被膜3や酸化チタン被膜5を形成
することができ、上記従来例のケイフッ化水素酸を用い
た製膜の方法のようにシリカを飽和させる作業や濾過す
る作業を必要としないものである。さらに請求項1の発
明では基材2と酸化チタン被膜5の間に基材2との密着
性が良好な酸化珪素被膜3を介在させているので、低温
(50℃以下であることが多い)で製膜しているにもか
かわらず、基材2と酸化チタン被膜5の密着性を高くす
ることができると共に酸化チタン被膜5を酸化珪素被膜
3で補強することができて酸化チタン被膜5の硬度(強
度)を高くすることができる。従って酸化チタン被膜5
の密着性や硬度(強度)を高くするために500℃以上
の温度で熱処理したり、反応温度が500℃程度である
気相法を用いた上記従来例の製膜の方法よりも本発明は
優れている。尚、このように本発明で得られる酸化チタ
ン被膜5、7は熱処理を施さなくても基材2への密着性
や硬度(強度)を高くすることができるが、さらに酸化
チタン被膜5、7に熱処理を施すと、より基材2への密
着性(付着強度)や硬度(強度)を向上させることがで
きるので、必要に応じて熱処理を行うようにしてもよ
い。
【0023】次に本発明の請求項2に記載の発明につい
て詳述する。請求項2の発明では、ヘキサフルオロシリ
コン錯イオン及びチタンフッ化アンモニウムを含む水溶
液中にSiF6 2- +2H2 O⇔SiO2 +4HF+2F
- 及び(NH4 2 TiF6+2H2 O⇔TiO2 +4
HF+2NH4 Fの平衡をそれぞれ右に進める添加剤を
添加して調製される処理液6を用いるようにしている。
この処理液6は、例えば上記請求項1の実施の形態で例
示したヘキサフルオロシリコン錯イオンを含む水溶液
(ケイフッ化アンモニウム水溶液)とチタンフッ化アン
モニウムを含む水溶液(チタンフッ化アンモニウム水溶
液)の混合溶液に、アルミニウム塩やほう酸などを添加
剤として添加することによって調製することができる。
【0024】処理液6中のチタンフッ化アンモニウムの
濃度は0.05〜0.2モル/リットルであることが好
ましい。チタンフッ化アンモニウムの濃度が0.05モ
ル/リットル未満であれば、被膜形成に時間がかかり生
産性が低下する恐れがある。またチタンフッ化アンモニ
ウムの濃度が0.2モル/リットルを超えると、基材2
に形成される被膜が酸化珪素を含有する酸化チタン被膜
7でなはく、NH4 TiOF3 が混入した酸化チタン被
膜となり、基材2への酸化チタン被膜の密着性の低下を
招く恐れがある。
【0025】処理液6中のヘキサフルオロシリコン錯イ
オン(ケイフッ化アンモニウム)の好ましい濃度領域
は、上記チタンフッ化アンモニウム及び処理液6の濃度
によって異なるが、処理液6中に含まれるチタンと珪素
のモル数の合計に対する珪素のモル数の比、つまりSi
/(Si+Ti)が0.4〜0.8であることが好まし
い(ここでSiは処理液6中の珪素のモル濃度、Tiは
処理液6中のチタンのモル濃度をそれぞれ示す)。そし
て例えば可視光透過率が高く被膜硬度(強度)が高い酸
化チタン被膜7を得る場合には、上記Si/(Si+T
i)の比を0.7以上に設定するのが好ましく、また酸
化チタン被膜7中のチタンの含有量を増やしたい場合に
は、上記Si/(Si+Ti)の比を0.7以下に設定
するのが好ましい。この酸化チタン被膜7を光触媒とし
て利用する場合はその光触媒活性を高めるために、処理
液6中のチタンのモル比を大きくして酸化珪素を含有す
る酸化チタン被膜7のチタン含有量を増加させるほうが
好ましい。
【0026】また処理液6に用いる添加剤の使用量が少
な過ぎると、酸化珪素を含有する酸化チタン被膜7が基
材2の表面に析出しない恐れがあり、多過ぎると水溶液
中に酸化珪素の沈澱物が生じると共に均一な厚みの酸化
チタン被膜7を形成することができない恐れがある。従
って添加剤としてほう酸を用いる場合は、処理液6中の
ほう酸の濃度が0.1〜0.5モル/リットルとなるよ
うにほう酸をヘキサフルオロシリコン錯イオン及びチタ
ンフッ化アンモニウムを含む水溶液に添加するのであ
る。
【0027】次に請求項2の被膜形成工程について説明
する。図3に示すように適当な大きさの反応容器12に
入れられた上記処理液6中に基材2を浸漬し、所定の時
間放置することによって、基材2の表面に酸化珪素(S
iO2 )と酸化チタン(TiO2 )の両方を析出させ
て、図4に示すように酸化珪素を含有する所定の膜厚の
酸化チタン被膜(SiO2 /TiO2 )7を形成する。
この時の処理液6の温度は25℃以上100℃未満であ
ることが好ましい。処理液6の温度が25℃未満であれ
ば、所定の膜厚の酸化チタン被膜7を得るまでに時間が
かかり生産性が低くなる恐れがあり、また処理液6の温
度が100℃以上になると、処理液6が沸騰してしまっ
て均一な酸化チタン被膜7の析出が妨げられる恐れがあ
る。
【0028】このようにして酸化珪素を含有する酸化チ
タン被膜(酸化珪素と酸化チタンの複合膜)7を形成す
る請求項2の発明は、上記請求項1の発明と同様の効果
を奏するものであるが、特に酸化珪素を含有させた酸化
チタン被膜7を形成しているので、基材2との密着性の
高い酸化珪素を含有させることによって酸化チタン被膜
7の基材2への密着性を高め、且つ硬度(強度)の高い
酸化チタン被膜7を得ることができるものである。また
請求項1の発明に比べて被膜形成工程が少ないので、生
産性を高めることができるものである。
【0029】次に請求項3の発明について説明する。請
求項3の発明は、ヘキサフルオロシリコン錯イオン及び
チタンフッ化アンモニウムを含む水溶液中にSiF6 2-
+2H2 O⇔SiO2 +4HF+2F- 及び(NH4
2 TiF6 +2H2 O⇔TiO2 +4HF+2NH4
の平衡をそれぞれ右に進める添加剤を添加して調製され
る処理液6と基材2とを接触させて基材2の表面に酸化
珪素を含有する酸化チタン被膜7を形成し、この後チタ
ンフッ化アンモニウムを含む水溶液中に(NH 4 2
iF6 +2H2 O⇔TiO2 +4HF+2NH4 Fの平
衡を右に進める添加剤を添加して酸化チタンが過飽和状
態になった酸化チタン含有溶液4と上記酸化珪素を含有
する酸化チタン被膜7が形成された基材2とを接触させ
て酸化珪素を含有する酸化チタン被膜7の表面に酸化チ
タン被膜5を形成するものである。
【0030】処理液6としては上記請求項2の実施の形
態で用いたものを使用することができ、また酸化チタン
含有溶液4としては上記請求項1の実施の形態で用いた
ものを使用することができる。次に請求項3の被膜形成
工程について説明する。図5(a)に示すように適当な
大きさの反応容器13に入れられた上記処理液6中に基
材2を浸漬し、所定の時間放置することによって、基材
2の表面に酸化珪素(SiO2 )と酸化チタン(TiO
2 )の両方を析出させて酸化珪素を含有する所定の膜厚
の酸化チタン被膜(SiO2 /TiO2 )7を形成す
る。この時の処理液6の温度条件は請求項2の実施の形
態と同様である。
【0031】次に酸化チタン被膜7が形成された基材2
を図5(b)に示すように適当な大きさの反応容器14
に入れられた酸化チタン含有溶液4中に浸漬し、所定の
時間放置することによって、図6に示すように酸化珪素
を含有する酸化チタン被膜7の表面に酸化チタン(Ti
2 )を析出させて所定の膜厚の酸化チタン被膜5を形
成する。この時の酸化チタン含有溶液4の温度条件は請
求項1の実施の形態と同様である。
【0032】このようにして酸化チタン被膜5を形成す
る請求項3の発明は、上記請求項1の発明と同様の効果
を奏するものであるが、特に基材2と酸化チタン被膜5
の間に酸化珪素を含有する酸化チタン被膜7を形成して
いるので、基材2との密着性の高い酸化珪素を含有させ
ることによって酸化チタン被膜7の基材2への密着性を
高めることができ、従って酸化チタン被膜5と基材2と
の密着性をより高めることができるものである。尚、請
求項3において酸化チタン被膜5に少量の酸化珪素を含
有させて酸化チタン被膜5と酸化珪素を含有する酸化チ
タン被膜7の密着性を高めるようにしてもよい。
【0033】
【実施例】以下、本発明を実施例によって詳述する。 (実施例1)縦、横の長さが50mm、厚さが1.3m
mのソーダライムガラスを十分に洗浄、乾燥し、試料の
基材2とした。濃度が0.4モル/リットルの(N
4 2SiF6 水溶液を62.5ミリリットル用意
し、これに濃度が0.5モル/リットルのほう酸水溶液
を100ミリリットル加え、これを水で希釈して250
ミリリットルの酸化珪素含有溶液1を調製した。この酸
化珪素含有溶液1中の(NH 4 2 SiF6 の濃度は
0.1モル/リットルで、またほう酸の濃度は0.2モ
ル/リットルであった。この酸化珪素含有溶液1を50
℃で保持しながら上記基材2を垂直に浸漬した。この際
基材2の下部40mmの部分まで浸漬し、上部10mm
の部分は酸化珪素含有溶液1に接触しないようにして保
持した。4時間経過後基材2を引き上げて水で洗浄して
基材2の表面に酸化珪素被膜3を形成した。
【0034】濃度が0.4モル/リットルの(NH4
2 TiF6 水溶液を62.5ミリリットル用意し、これ
に濃度0.5モル/リットルのほう酸水溶液を100ミ
リリットル加え、これを水で希釈して250ミリリット
ルの酸化チタン含有溶液4を調製した。この酸化チタン
含有溶液4中の(NH4 2 TiF6 の濃度は0.1モ
ル/リットルで、またほう酸の濃度は0.2モル/リッ
トルであった。この酸化チタン含有溶液4を30℃で保
持しながら上記酸化珪素被膜3が形成された基材2を垂
直に浸漬した。この際基材2の下部40mmの部分まで
浸漬し、上部10mmの部分は酸化チタン含有溶液4に
接触しないようにして保持した。2時間経過後基材2を
引き上げて水で洗浄して乾燥して、酸化珪素被膜3の表
面に透明で青色干渉色を示す酸化チタン被膜5を形成し
た。
【0035】(実施例2)縦、横の長さが50mm、厚
さが1.3mmの無アルカリガラス(コーニング#70
59)を十分に洗浄、乾燥し、試料の基材2とした。濃
度が0.4モル/リットルの(NH4 2 SiF6 水溶
液を62.5ミリリットルと濃度が0.4モル/リット
ルの(NH4 2 TiF6 水溶液を62.5ミリリット
ルそれぞれ用意し、これらを混合すると共に濃度が0.
5モル/リットルのほう酸水溶液を100ミリリットル
加え、これを水で希釈して250ミリリットルの処理液
6を調製した。この処理液6中の(NH4 2 SiF6
の濃度は0.1モル/リットルで、また(NH4 2
iF6 の濃度は0.1モル/リットルで、さらにほう酸
の濃度は0.2モル/リットルであった。
【0036】この処理液6を50℃で保持しながら上記
基材2を垂直に浸漬した。この際基材2の下部40mm
の部分まで浸漬し、上部10mmの部分は酸化珪素含有
溶液1に接触しないようにして保持した。15時間経過
後基材2を引き上げて水で洗浄して乾燥して、基材2の
表面に透明で黄緑色の干渉色を示す酸化珪素を含有する
酸化チタン被膜7を形成した。
【0037】(実施例3)縦、横の長さが50mm、厚
さが1.3mmのソーダライムガラスを十分に洗浄、乾
燥し、試料の基材2とした。濃度が0.4モル/リット
ルの(NH4 2SiF6 水溶液を62.5ミリリット
ルと濃度が0.4モル/リットルの(NH 4 2 TiF
6 水溶液を62.5ミリリットルそれぞれ用意し、これ
らを混合すると共に濃度が0.5モル/リットルのほう
酸水溶液を100ミリリットル加え、これを水で希釈し
て250ミリリットルの処理液6を調製した。この処理
液6中の(NH4 2 SiF6 の濃度は0.1モル/リ
ットルで、また(NH4 2TiF6 の濃度は0.1モ
ル/リットルで、さらにほう酸の濃度は0.2モル/リ
ットルであった。
【0038】この処理液6を50℃で保持しながら上記
基材2を垂直に浸漬した。この際基材2の下部40mm
の部分まで浸漬し、上部10mmの部分は酸化珪素含有
溶液1に接触しないようにして保持した。4時間経過後
基材2を引き上げて水で洗浄して基材2の表面に酸化珪
素を含有する酸化チタン被膜7を形成した。濃度が0.
4モル/リットルの(NH4 2 TiF6 水溶液を6
2.5ミリリットル用意し、これに濃度0.5モル/リ
ットルのほう酸水溶液を100ミリリットル加え、これ
を水で希釈して250ミリリットルの酸化チタン含有溶
液4を調製した。この酸化チタン含有溶液4中の(NH
4 2 TiF6 の濃度は0.1モル/リットルで、また
ほう酸の濃度は0.2モル/リットルであった。この酸
化チタン含有溶液4を30℃で保持しながら上記酸化チ
タン被膜7が形成された基材2を垂直に浸漬した。この
際基材2の下部40mmの部分まで浸漬し、上部10m
mの部分は酸化チタン含有溶液4に接触しないようにし
て保持した。2時間経過後基材2を引き上げて水で洗浄
して乾燥して、酸化珪素を含有する酸化チタン被膜7の
表面に透明で青色干渉色を示す酸化チタン被膜5を形成
した。
【0039】(比較例)縦、横の長さが50mm、厚さ
が1.3mmのソーダライムガラスを十分に洗浄、乾燥
し、試料の基材2とした。濃度が0.4モル/リットル
の(NH4 2TiF6 水溶液を62.5ミリリットル
用意し、これに濃度0.5モル/リットルのほう酸水溶
液を100ミリリットル加え、これを水で希釈して25
0ミリリットルの酸化チタン含有溶液4を調製した。こ
の酸化チタン含有溶液4中の(NH4 2 TiF6 の濃
度は0.1モル/リットルで、またほう酸の濃度は0.
2モル/リットルであった。この酸化チタン含有溶液4
を30℃で保持しながら上記基材2を垂直に浸漬した。
この際基材2の下部40mmの部分まで浸漬し、上部1
0mmの部分は酸化チタン含有溶液4に接触しないよう
にして保持した。2時間経過後基材2を引き上げて水で
洗浄して乾燥して、基材2の表面に透明で青色干渉色を
示す酸化チタン被膜5を形成した。
【0040】上記実施例1乃至3及び比較例の酸化チタ
ン被膜5、7の鉛筆硬度を測定した。また実施例1乃至
3及び比較例の酸化チタン被膜5、7の光触媒活性の性
能を評価した。この性能はブラックライトの照射下でア
セトアルデヒドの分解性能により評価した。結果を表1
に示す。
【0041】
【表1】
【0042】表1から判るように、実施例1乃至3の酸
化チタン被膜5、7は焼成などの熱処理を施さなくて
も、比較例の酸化チタン被膜5よりも鉛筆硬度を大きく
することができた。また実施例1、3については焼成す
ることによってさらに鉛筆硬度を向上させることができ
た。
【0043】
【発明の効果】上記のように本発明の請求項1に記載の
発明は、ヘキサフルオロシリコン錯イオンを含む水溶液
中にSiF6 2- +2H2 O⇔SiO2 +4HF+2F-
の平衡を右に進める添加剤を添加して酸化珪素含有溶液
を調製し、この酸化珪素含有溶液と基材とを接触させて
基材の表面に酸化珪素被膜を形成し、チタンフッ化アン
モニウムを含む水溶液中に(NH4 2 TiF6 +2H
2 O⇔TiO2 +4HF+2NH4 Fの平衡を右に進め
る添加剤を添加して過飽和になった酸化チタン含有溶液
を調製し、この酸化チタン含有溶液と基材とを接触させ
て上記酸化珪素被膜の表面に酸化チタン被膜を形成した
ので、特殊で高価な装置を用いなくても基材の表面に酸
化チタン被膜を形成することができ、製造コストを低減
することができるものである。また酸化珪素含有溶液と
酸化チタン含有溶液の両方に接触することができる形状
であれば、どのような複雑な形状の基材であっても使用
することができ、基材に対する制限を少なくすることが
できるものである。さらに酸化チタン被膜と基材の間に
基材と密着性の高い酸化珪素被膜を形成したので、熱処
理を施さなくても基材との密着性が高く且つ硬度の大き
い酸化チタン被膜を形成することができるものである。
【0044】また本発明の請求項2に記載の発明は、ヘ
キサフルオロシリコン錯イオン及びチタンフッ化アンモ
ニウムを含む水溶液中にSiF6 2- +2H2 O⇔SiO
2 +4HF+2F- 及び(NH4 2 TiF6 +2H2
O⇔TiO2 +4HF+2NH4 Fの平衡をそれぞれ右
に進める添加剤を添加して処理液を調製し、この処理液
と基材とを接触させて酸化珪素を含有する酸化チタン被
膜を基材の表面に形成したので、特殊で高価な装置を用
いなくても基材の表面に酸化チタン被膜を形成すること
ができ、製造コストを低減することができるものであ
る。また処理液に接触することができる形状であれば、
どのような複雑な形状の基材であっても使用することが
でき、基材に対する制限を少なくすることができるもの
である。さらに酸化チタン被膜に基材と密着性の高い酸
化珪素を含有させたので、熱処理を施さなくても基材と
の密着性が高く且つ硬度の大きい酸化チタン被膜を形成
することができるものである。
【0045】また本発明の請求項3に記載の発明は、ヘ
キサフルオロシリコン錯イオン及びチタンフッ化アンモ
ニウムを含む水溶液中にSiF6 2- +2H2 O⇔SiO
2 +4HF+2F- 及び(NH4 2 TiF6 +2H2
O⇔TiO2 +4HF+2NH4 Fの平衡をそれぞれ右
に進める添加剤を添加して処理液を調製し、この処理液
と基材とを接触させて酸化珪素を含有する酸化チタン被
膜を基材の表面に形成し、チタンフッ化アンモニウムを
含む水溶液中に(NH4 2 TiF6 +2H2O⇔Ti
2 +4HF+2NH4 Fの平衡を右に進める添加剤を
添加して過飽和になった酸化チタン含有溶液を調製し、
この酸化チタン含有溶液と基材とを接触させて酸化チタ
ン被膜を上記酸化珪素を含有する酸化チタン被膜の表面
に形成したので、特殊で高価な装置を用いなくても基材
の表面に酸化チタン被膜を形成することができ、製造コ
ストを低減することができるものである。また処理液と
酸化チタン含有溶液の両方に接触することができる形状
であれば、どのような複雑な形状の基材であっても使用
することができ、基材に対する制限を少なくすることが
できるものである。さらに酸化チタン被膜と基材の間に
基材と密着性の高い酸化珪素を含有した酸化チタン被膜
を形成したので、熱処理を施さなくても基材との密着性
が高く且つ硬度の大きい酸化チタン被膜を形成すること
ができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の一例を示す断面図であ
る。
【図2】(a)(b)は同上の工程を示す断面図であ
る。
【図3】同上の他の実施の形態の工程を示す断面図であ
る。
【図4】同上の他の実施の形態の一例を示す断面図であ
る。
【図5】(a)(b)は同上のさらに他の実施の形態の
工程を示す断面図である。
【図6】同上のさらに他の実施の形態の一例を示す断面
図である。
【符号の説明】
1 酸化珪素含有溶液 2 基材 3 酸化珪素被膜 4 酸化チタン含有溶液 5 酸化チタン被膜 6 処理液 7 酸化珪素を含有する酸化チタン被膜
フロントページの続き (72)発明者 出来 成人 兵庫県神戸市東灘区住吉台41−1−807

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ヘキサフルオロシリコン錯イオンを含む
    水溶液中にSiF6 2 - +2H2 O⇔SiO2 +4HF+
    2F- の平衡を右に進める添加剤を添加して酸化珪素含
    有溶液を調製し、この酸化珪素含有溶液と基材とを接触
    させて基材の表面に酸化珪素被膜を形成し、チタンフッ
    化アンモニウムを含む水溶液中に(NH4 2 TiF6
    +2H2 O⇔TiO2 +4HF+2NH4 Fの平衡を右
    に進める添加剤を添加して過飽和になった酸化チタン含
    有溶液を調製し、この酸化チタン含有溶液と基材とを接
    触させて上記酸化珪素被膜の表面に酸化チタン被膜を形
    成することを特徴とする酸化チタン被膜の製造方法。
  2. 【請求項2】 ヘキサフルオロシリコン錯イオン及びチ
    タンフッ化アンモニウムを含む水溶液中にSiF6 2-
    2H2 O⇔SiO2 +4HF+2F- 及び(NH4 2
    TiF6 +2H2 O⇔TiO2 +4HF+2NH4 Fの
    平衡をそれぞれ右に進める添加剤を添加して処理液を調
    製し、この処理液と基材とを接触させて酸化珪素を含有
    する酸化チタン被膜を基材の表面に形成することを特徴
    とする酸化チタン被膜の製造方法。
  3. 【請求項3】 ヘキサフルオロシリコン錯イオン及びチ
    タンフッ化アンモニウムを含む水溶液中にSiF6 2-
    2H2 O⇔SiO2 +4HF+2F- 及び(NH4 2
    TiF6 +2H2 O⇔TiO2 +4HF+2NH4 Fの
    平衡をそれぞれ右に進める添加剤を添加して処理液を調
    製し、この処理液と基材とを接触させて酸化珪素を含有
    する酸化チタン被膜を基材の表面に形成し、チタンフッ
    化アンモニウムを含む水溶液中に(NH4 2 TiF6
    +2H2 O⇔TiO2 +4HF+2NH4 Fの平衡を右
    に進める添加剤を添加して過飽和になった酸化チタン含
    有溶液を調製し、この酸化チタン含有溶液と基材とを接
    触させて酸化チタン被膜を上記酸化珪素を含有する酸化
    チタン被膜の表面に形成することを特徴とする酸化チタ
    ン被膜の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2005017230A1 (ja) * 2003-08-19 2005-02-24 Mitsubishi Chemical Corporation チタン含有層用エッチング液およびチタン含有層のエッチング方法
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JP2018500258A (ja) * 2014-09-11 2018-01-11 エージェンシー フォー サイエンス,テクノロジー アンド リサーチ 非晶質金属酸化物膜

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