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酸素

炭素

炭素ドープ酸化チタン
チタン／チタン合金
フレッシュグリーン処理技術のイメージ図

チタンを超えた新しいチタンを生む技術フレッシュグリーン
─優れた耐久性と高い光触媒活性の両立を実現─
■ 今以上に強いチタンを実現する技術■ 薬品からチタンを守る力も向上させる優れた技術■ 多くの分野での活用を目指して● ひとこと知的財産センター

技術移転グループ

上席研究員

田中 伸幸

今以上に強いチタンを実現する技術
現在、私たちの身のまわりでは、チタンを用いた材料が様々なところで使われています。その適用範囲は、火力発電所や原子力発電所の部材、航空機や人工衛星の部材、自動車のエンジン、ブレーキ部材などの産業用途から、ゴルフクラブなどのレジャー用品、キッチンウェアなどの日用品や人工関節などの生体材料に至るまで多岐にわたります。チタンが広く使われる理由としては、強くて軽量であることに加えて、薬品に侵されにくい、生体に馴染みやすいことなどが挙げられます。しかし、その反面、熱が伝わりにくい、傷がつきやすいなどの欠点も有しています。
電力中央研究所では、チタンの長所を生かしながら短所を克服し、チタンの性能を向上させる、これまでにない新しい技術「フレッシュグリーン」を開発し、広く社会で活用頂くことを目指して日々取り組んでいます。チタンの様々な性能を向上させるフレッシュグリーン技術は、安全、快適で、環境にやさしい社会の実現に貢献します。

■これまでにない新しい技術■飛躍的に向上する強さ

チタンの性能を向上させる技術としては、一図１はチタンに様々な処理をしたときの表面の般に塗装やメッキなどが使われています。これ

硬さを比較したものです。フレッシュグリーン処理

らは、基材であるチタンとは異なる物質、言わをしたチタンは処理前の 10 倍の硬さとなり、一般ば「赤の他人」をコーティングするものです。に硬いとされる硬質クロムメッキと比較しても 1.5

そのため、摩擦や加熱により、せっかくコーティ倍以上になることを確認しました。

ングした皮膜が剥がれることがあります。これ

また、フレッシュグリーン処理をしたチタンに対してフレッシュグリーンは、チタンないしは、処理前と比較して、より摩耗しにくくなりチタン合金を基材として、その表面から炭素とます。図 2 はチタンに様々な処理をしたときの酸素を同時に浸透させることにより、「炭素ドー磨耗のしにくさを比較したものです。横軸で示プ酸化チタン」の皮膜を作る技術です。この皮す数値が小さいほど、より摩耗しにくいことを膜はチタン化合物ですから、基材であるチタン示しています。フレッシュグリーン処理をしたとは言わば「親子」のような関係です。炭素がチタン合金（Ti-6Al-4V）は、処理前と比較し入ることで基材との密着性が極めて高くなり、て、飛躍的に磨耗しにくくなることを確認しま

摩擦や加熱によっても容易に剥がれない皮膜をした。磨耗を防ぐための優れた処理とされるガ作ることが可能です。

ス窒化やタングステンカーバイド（WC）溶射と比較しても、優れていることがわかります。

チタン

表面処理前
（Ti-6AI-4V）

市販光触媒
成膜
（A）

固体潤滑

SUS304

ガス窒化

ニッケルめっき
硬質クロム
めっき
フレッシュグリーン0

図１SUJ2

WC溶射フレッシュグリーン
0200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800

ビッカース硬度、Hν（−）

様々な処理をしたチタンの表面の硬さの比較

3060

潤滑なし
摩擦距離：500m
速度：83.3mm/sec
荷重：980N
90120150

摩耗量、Δm（mg）

図２

様々な処理をしたチタンの磨耗量の比較

薬品からチタンを守る力も向上させる優れた技術■フレッシュグリーンは薬品にも強いのか■処理により薬品に侵されにくくなる

チタンは元々、薬品などの影響を受けにくく、その結果、フレッシュグリーン処理をしてい鉄であればさびてしまうような環境においてもないチタンは、表１で記載する試験を行ったほ積極的に使われています。例えば、発電所の復とんどの薬品で、侵されてしまいました。これ

水器では海水と接する部分はチタンが使われまに対して、フレッシュグリーン処理をしたチタす。また、海沿いに立地する東京ビッグサイト

ンは、塩酸、ギ酸、シュウ酸および次亜塩素酸の屋根にも、軽量でさびないとの理由により、ナトリウムに対して、侵されないことを確認しチタンが使われています。とは言え、チタンはました。その他の薬品に対しても、フレッシュすべての薬品に強いわけではなく、表 1 に示す

グリーン処理をしていないチタンに比べて、侵過酷な環境においては、チタンと言えども侵さされにくくなることがわかりました。

れてしまいます。したがって、チタンがもっとまた、試験前後におけるチタンの外観の様子を薬品に強くなれば、活用できる分野は格段に広示した図 3 より、フレッシュグリーン処理をしていがる可能性があります。

ないチタンは外観に劇的な変化が生じるのに対しそこで、フレッシュグリーン処理をすることにより、チタンが薬品にどれだけ強くなるかにて、フレッシュグリーン処理をしたチタンは全く外観の変化がないことがわかります。

ついて、様々な薬品を使いながら確認をしまし

これらの試験結果から、フレッシュグリーンた。確認方法は、フレッシュグリーン処理をし処理は、元々薬品に侵されにくいチタンをさらたチタンを表 1 に示す薬品に 24 時間浸し、浸に薬品に侵されにくい、強いものにすることがす前後の外観の観察、重さと寸法の測定を行い、わかりました。

その結果から、どの程度薬品に侵されるかを算出するというものです。
表１

試験前

チタンの薬品影響確認試験で用いた薬品と条件
薬品名称濃①塩酸

1％

沸騰

②

ギ酸

30％

沸騰

③

シュウ酸25％60℃④

水酸化ナトリウム

40％

沸騰⑤ 次亜塩素酸ナトリウム

飽和

沸騰

⑥100％

沸騰

トリクロロ酢酸度

温度

試験後

フレッシュグリーン処理したチタン

通常のチタン※１％沸騰塩酸で試験した時の変化の状況⑤以外はチタンの腐食に影響を与える環境

図3

薬品影響確認試験前後における外観の変化

多くの分野での活用を目指して■優れた光触媒性能も持ち合わせる■様々な分野での活用の可能性

光触媒とは、光の力を借りて有害な物質の分フレッシュグリーン技術は、チタンの優れた性解や殺菌をする触媒のことあり、空気や水の浄能は活かしつつ、さらなる価値をチタンに与えます。

化、抗菌など、幅広い用途があります。

そのため、様々な分野での幅広い活用の可能性がフレッシュグリーン処理をしたチタンは光触あります。例えば、優れた硬さや磨耗のしにくさ、媒としても優れた性能を持っています。菌が存

薬品への強さを生かして、航空 ･ 宇宙産業や自動在する水にフレッシュグリーン処理をしたチタ

車産業、化学工業などへの適用が可能であり、優ンを入れ、これに紫外線を当てて、水中の菌がれた光触媒の性能を生かして、水処理装置や抗菌どうなるかを調べました。その結果、フレッシュ材料などにも適用することが可能です。また、最グリーン処理をしたチタンを入れた水では、紫

近では、チタンのみならず、ジルコニウム、ハフニ

外線を当て始めてから 1 時間で、菌が全くいなウムについても同様の処理が可能であることが分くなったのに対して、フレッシュグリーン処理かり、適用の幅がさらに広がる可能性があります。

をしたチタンを入れずに紫外線だけを当てた水

今後もフレッシュグリーン技術を幅広い分野ででは、菌は減りませんでした（図 4）。

皆さんに活用して頂き、世の中のお役に立てること

この結果から、フレッシュグリーンの技術は水の浄化にも適用できることがわかりました。
試験開始直後

1 時間後

フレッシュグリーン＋紫外線

紫外線のみ※緑色の点模様部分が菌です

図４

フレッシュグリーンによる菌の低減■ 既刊「電中研ニュース」ご案内
No.453 ライフスタイルにあった省エネ行動をしよう！
No.452 飛来する海塩粒子の量を推定するを目指し、さらなる活動をしていきたいと思います。

● ひとことフレッシュグリーンは、
元々は当所原子力技術研究所の古谷正裕主任研究員が電極用材料の作製技術として発明したものを、常磐井守泰研究顧問、堀江正明協力研究員など関係者とも色々と試行錯誤しながら、知的財産センター ご紹介した技術、性能にし技術移転グループ たものです。機械特性に優上席研究員れ、可視光応答の光触媒特性も有しているため、電極田中 伸幸とは異なる分野への適用を目指し、市場開拓してきました。
フレッシュグリーンにご興味をお持ちの方は、是非ともお問合せください。
http://www.freshgreenco.com/index.htm

No.451
No.450低線量放射線の影響解明に挑む
日本の二酸化炭素排出量はどこまで削減が可能か？

2009 年３月 19 日発行〒 100-8126（財）電力中央研究所 広報グループ
東京都千代田区大手町 1-6-1（大手町ビル 7 階） TEL.
（03）
3201-6601 FAX.
（03）3287-2863※この冊子は大豆油インキと
http://criepi.denken.or.jp/
再生紙を使用しています