(57)【要約】      （修正有）【課題】理想的な光カソード防食コーティング構造ならびにそれを実現する為の方法を提供する。【解決手段】ナノサイズの例えば酸化チタンのような光触媒結晶体と、例えば酸化鉄のような電子貯蔵材料結晶体を混合して集合し、ウオームスプレーに適用可能な大きさにした集合粒子として、この集合粒子を、その相転移温度未満の温度に加熱して超音速で金属基材の表面に吹き付けて、基材表面にて前記集合粒子が衝撃を受けて分散し、各結晶体を基材の表面に付着させる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属基材の表面に光カソード防食作用を有する光触媒と充放電作用を有する電子貯蔵材料からなる層が設けられてなるフルタイム光カソード防食コーティング構造であって、前記光触媒および電子貯蔵材料がそれぞれ機能性金属酸化物のナノサイズの結晶体であることを特徴とする光カソード防食コーティング構造
【請求項２】
請求項１に記載の光カソード防食コーティング構造の製造方法であって、ナノサイズの光触媒結晶体と電子貯蔵材料結晶体を混合して集合し、ウオームスプレーに適用可能な大きさにした集合粒子として、この集合粒子を、その相転移温度未満の温度に加熱して超音速で金属基材の表面に吹き付けて、基材表面にて前記集合粒子が衝撃を受けて分散し、各結晶体を基材の表面に付着させることを特徴とする光カソード防食コーティング構造の製造方法
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属基材の表面に光カソード防食作用を示す光触媒と充放電作用を示す電子貯蔵材料からなる層が形成されてなるフルタイム光カソード防食コーティング構造とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種フルタイム光カソード防食構造については、特許文献１〜３に示すように従来より公知であり、様々な試みがなされている。
この内、特許文献３の図２（Ｃ）に示される構成は、光励起半導体からなる粉末とエレクトロクロミック材料からなる粉末とを混合物の焼結体の層が示されている。
しかし、これは、これら粉末の焼結体の層であることから、焼結工程が必要となり、対象物の設置現場での作業が不可能となる欠点があった。
また、混合物の焼結は、粉末の相互間で化学反応が生じる恐れがあり、焼結後に所望の作用を発揮する可否かは予測しがたいものである。
もし可能としても、相当の実験に基づく厳格な制御を焼結時に行うべきものであるが、当該文献にはそのようなことを窺わせる記載は一切ない。
これらのことより、当該記載は実現不可能な理想を述べたに過ぎないものであって、空想の域を脱せず技術思想には該当しないものである。
【特許文献１】特開平１１−７１６８４
【特許文献２】特開２００３−９６５８１
【特許文献３】特開２００２−６９６７７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、この様な実情に鑑み、理想的な光カソード防食コーティング構造ならびにそれを実現する為の方法を提供することを目的とした。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
発明１光カソード防食コーティング構造は、前記光触媒および電子貯蔵材料がそれぞれ機能性金属酸化物のナノサイズの結晶体であることを特徴とする。
【０００５】
発明２は、発明１の光カソード防食コーティング構造の製造方法であって、ナノサイズの光触媒結晶体と電子貯蔵材料結晶体を混合して集合し、ウオームスプレーに適用可能な大きさにした集合粒子として、この集合粒子を、その相転移温度未満の温度に加熱して超音速で金属基材の表面に吹き付けて、基材表面にて前記集合粒子が衝撃を受けて分散し、各結晶体を基材の表面に付着させることを特徴とする光カソード防食コーティング構造の製造方法
【発明の効果】
【０００６】
発明１により、光触媒と電子貯蔵材料とが共にナノ粒子として混在することにより、光触媒からの電子貯蔵材料への移動は、殆ど無抵抗の状態でなされ、極めて効率の良い充電ができた。
また、これらが結晶体を維持していることより、相互の反応は生じにくく、長期に渡り安定した作用を発揮することが出来た。
また、発明２により、ウオームスプレー法による吹き付けのもで、所望の構造を被処理物表面に形成することが出来、その他の処理を必要としないので、被処理物が使用されている現場にて、光カソード防食コーティング構造を作ることができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１は、本発明の実施に使用したウオームスプレー用ガンの概要であって、燃料と酸素とを燃焼室（１）に圧入する燃料供給口（２）と酸素供給口（３）を有し、その燃焼室（１）の出口であるノズル（４）近くには、前記燃焼室（１）に不活性ガスを供給する口（５）を設けてある。このようにして、前記不活性ガスの圧入の増減に反比例して、前記酸素と燃料の供給量を増減し、前記ノズル（４）からのガス噴出スピードを余り変動しないようにしながら、その温度を４×１０２〜２５×１０２℃の範囲で調整できるようにしてある。
【０００８】
また、集合粒子径は、下記実施例に限られるものではなく、最大100μｍまで可能である。
この粒子径が大きくなるに連れ、集合粒子の作成が困難になる。また、吹き付けた層に村が生じやすくなる。
また、その糊剤としてはＰＶＡに限らず、アクリル系、ポリエステル系、ポリウレタン系などの従来一般に知られた糊剤を使用することが出来る。また、デンプン質からなる天然又は半合性の糊剤の使用も可能である。
【０００９】
光触媒として機能する結晶体としては、下記実施例に示す酸化チタンに限らず、酸化亜鉛、酸化タングステン、酸化鉄、チタン酸ストロンチウム、硫化カドミウムなどを用いることが可能である。
また、その結晶粒径も下表１に示したものに限らず、7nm〜1μｍ以下のものが好ましい。
なお、1μｍを超える大きなものになると触媒活性が著しく低下する恐れがある。
図２は、粒子径の発電能力との関係を示すグラフである。
任意の電位（例えば５００ｍＶ）における電流（Ｃｕｒｒｅｎｔ）は光カソード防食電流に相当するアノード電流を間接的に示すものである。すなわち、この電流が大きいほど、光カソード電流が大きく取れる可能性を示す。
従来手法（ＨＶＯＦ）で＜１ｕｍの粒子径を有するＴｉＯ２を用いて作製したコーティングに比べて、Ｗａｒｍ  Ｓｐｒａｙを用いると同じ粒子径でも電流値は大きく、すなわち光カソード防食性能が向上する。さらに、ＷａｒｍＳｐｒａｙで粒子径を＜１００ｎｍとすると、光カソード防食電流はさらに１０倍近く大きくなっていることが分かる。
【００１０】
電子貯蔵材料として用いる結晶体としては、酸化鉄に限らず、酸化バナジウム、酸化クロム、酸化マンガン、酸化コバルトなど複数の価数状態において安定で存在しうる遷移金属酸化物であって、電子貯蔵の際に、プロトン（H+）を一緒に取り込むことが可能なものであれば、使用可能である。
また、その結晶粒径も下表１に示したものに限らず、10nm〜1μmのものが使用可能である。
なお、1μｍを超える大きなものになると、電子貯蔵反応も表面積に依存するので、電子貯蔵能力が著しく低下する恐れがある。
図３は、フルタイム光カソード防食コーティングにおける電子貯蔵材料（Ｆｅ２Ｏ３）の充放電特性を示すグラフである。
電流（Ｃｕｒｒｅｎｔ）がマイナス方向にピークが現れているのが充電作用を示しており、ピーク高さが大きいほど、充電容量が大きいことを示す。プラス方向は放電作用を示す。ピーク高さは放電容量に相当する。従来手法（ＨＶＯＦ）で＜１ｕｍの粒子径を有するＦｅ２Ｏ３を用いて作製したコーティングに比べて、Ｗａｒｍ  Ｓｐｒａｙを用いると同じ粒子径でもピークは大きく、すなわち充放電容量が大きくなる。さらに、ＷａｒｍＳｐｒａｙで粒子径を＜１００ｎｍとすると、充放電容量は２倍以上に大きくなっていることが分かる。
【実施例】
【００１１】
下表１の示すように、光触媒用の酸化チタン結晶と電子貯蔵材料である酸化鉄結晶を混合して直径２５〜９０μｍの集合粒子を作成した。（図４、５）
集合粒子を固化するために糊剤として、ＰＶＡを用いた。集合粒子は、糊剤を２質量％結晶混合体に混合して、スプレードライ法にて造粒したものである。
このようにして造粒した集合粒子をウオームスプレー用ガンを用い下表１に条件で基材に吹き付け付着させた。
集合粒子は、付着と同時に破砕され、形成された層はほぼ均一なバラツキで、両結晶が存在した。（図６、７）
下表１において、結果１）２）の○、◎の意味は以下の通りである。
１）◎：光触媒作用高い
１）○：光触媒作用あり
２）◎：電子貯蔵作用高い
２）○：電子貯蔵作用あり
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【００１２】
鋼橋などの鋼構造物の防食のみならず、容器内の雰囲気制御が重要であるために、通常の犠牲防食システムは採用できない。一方、ステンレス鋼などの高耐食性材料は確率的な局部腐食の危険性を秘めている原子力発電施設等における放射性物質格納容器の防食などに有効に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】ウオームスプレー用ガンの構造の概要をしめす縦断正面図
【図２】フルタイム光カソード防食コーティングにおける光触媒（ＴｉＯ２）の光電流特性を示すグラフ。
【図３】フルタイム光カソード防食コーティングにおける電子貯蔵材料（Ｆｅ２Ｏ３）の充放電特性を示すグラフ。
【図４】集合粒子の顕微鏡写真
【図５】図４で示す粒子の断面拡大写真
【図６】コーティング層の側面拡大写真
【図７】図６の一部を拡大した拡大写真
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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