[发明专利]钛基材、钛基材的制造方法及水电解用电极、水电解装置

说明书

本发明的钛基材具有由钛或钛合金构成的基材主体，在该基材主体的表面形成有马格涅利相氧化钛皮膜，所述马格涅利相氧化钛皮膜由以化学式Ti_nO_2n‑1表示的马格涅利相氧化钛构成，其中，4≤n≤10。在此，所述马格涅利相氧化钛皮膜优选包含Ti₄O₇及Ti₅O₉中的至少一个或两个。

技术领域

本发明涉及一种导电性及耐腐蚀性优异的钛基材、钛基材的制造方法及由该钛基材构成的水电解用电极、水电解装置。

本申请主张基于2018年3月12日在日本申请的专利申请2018-044659号、2019年3月8日在日本申请的专利申请2019-042773号的优先权，并将其内容援用于此。

背景技术

由钛或钛合金构成的钛基材例如如专利文献1所示，用于在电极等通电部件中也尤其要求耐氧化性(耐腐蚀性)的用途。

然而，例如固体高分子型燃料电池(PEFC)的阴极电极、水电解装置的阳极电极、面向锂离子电池或锂离子电容器的电极材料等在高电位、存在氧、强酸性气氛等严酷的腐蚀环境下使用时，无法说耐腐蚀性充分，导致使用时在钛基材的表面形成绝缘性的TiO₂膜，存在作为电极等通电部件的性能劣化的问题。

因此，例如专利文献2中提出了如下的基材：在由铝、镍或者钛构成的基材的表面形成金及铂等贵金属皮膜，由此在确保导电性的情况下提高耐腐蚀性。

并且，专利文献3中提出了在钛或钛合金的表面形成有不会出现TiO₂的X射线衍射峰的氧化被膜的钛材料。

而且，专利文献4中提出了如下的基材：在由纯钛或者钛合金构成的钛材料的表面具有氧与钛的原子浓度比(O/Ti)为0.3以上且1.7以下的氧化钛层，并在该氧化钛层上形成有包含选自Au、Pt、Pd的至少一种贵金属的合金层。

专利文献1：日本特开2003-226992号公报

专利文献2：日本特开2010-135316号公报

专利文献3：日本专利第5831670号公报

专利文献4：日本特开2010-236083号公报

非专利文献1：Tsutomu Ioroi et；Stability of Corrosion-ResistantMagneli-Phase Ti4O7-Supported PEMFC Catalysts High Potentials,“Journal of TheElectrochemical Society”,155(4)B321-B326(2008)(Tsutomu Ioroi等；耐腐蚀的马格涅利相Ti₄O₇负载的PEMFC催化剂高电势的稳定性，《电化学学会杂志》，155(4)B321-B326(2008))

如专利文献2及专利文献4所示那样形成贵金属皮膜时，会导致极大地增加成本，无法广泛使用。

并且，在专利文献3中记载的氧化被膜中，导电性及耐腐蚀性不充分，因此无法用作在严酷的环境下使用的部件。

在此，作为导电性及耐腐蚀性优异的材料，可举出以化学式Ti_nO_2n-1(4≤n≤10)表示的马格涅利相(magneli phase)氧化钛。在该马格涅利相氧化钛中，具有与TiO₂同等的耐腐蚀性，并且具有与石墨同等的导电性。

作为以往的马格涅利相氧化钛，例如如非专利文献1所示，提供有通过在高温下对TiO₂进行还原的热还原法制造的粉末形状的马格涅利相氧化钛。