生体用ハイドロキシアパタイト被覆処理チタニウム材の腐食疲労強度特性

生物用羟基磷灰石涂层钛材料的腐蚀疲劳强度特性

• 批准号: 19920004
• 负责人: 佐竹 忠昭
• 金额: $ 0.4万
• 依托单位: Yamagata University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19920004/
• 关键词: Ti-6A1-4V合金; ハイドロキシアパタイト被覆; 腐食疲労

1.研究目的繰返し荷重下におけるチタニウム材の生体適合性と腐食疲労強度の改善を目的とし、アンダーコートに純チタニウムをトップコートにハイドロキシアパタイト(HAP)を被覆処理したTi-6Al-4V合金について37℃の生理食塩水中で疲労試験を実施した。2.研究方法基材金属にはTi-6Al-4Vを用いた。試験片は、φ16の納入材から試験片長さの丸棒を採取し、熱処理として溶体化処理(1223K1h水冷)と時効処理(813K4h空冷)を施した。その後,機械加工にてゲージ部径6mmの丸棒疲労試験片に加工した。アルミナ破砕粒によるグリットブラスト処理後,コールドスプレー法により純Tiを200μm被覆した。その後プラズマ溶射法によりHAPを20μm被覆し、37℃の生理食塩水を滴下しながら回転曲げ疲労試験を実施した。3.研究成果基材と皮膜の接合状態は良好であり、疲労試験後も顕著な剥離は認められなかった。しかしながら、被覆処理材の疲労強度は全応力振幅域で非処理材よりも低くなった。10^6回の耐久限度は非処理材で760MPa,被覆処理材で600MPaと得られた。この結果については3つの原因が考えられる。一つはグリットブラスト処理で生じた凹部(Rmax=80μm)への応力集中である。二つ目は、ブラスト処理による加工硬化層の形成が認められずピーニング効果が得られなかったことである。さらに、コールドスプレー法により生成される基材表面の引張残留応力が考えられる。以上の結果は、グリットブラスト処理が腐食疲労強度を低下させる主因であることを示している。このため、腐食疲労強度の改善には、拡散接合等、グリットブラスト処理以外の接合法を採用する必要がある。

1. The research purpose Qiao return し under load に お け る チ タ ニ ウ の raw body fit と ム material corrosion fatigue strength of 労 の improve を と し, ア ン ダ ー コ ー ト に pure チ タ ニ ウ ム を ト ッ プ コ ー ト に ハ イ ド ロ キ シ ア パ タ イ ト (HAP) を coating 処 Richard し た Ti 6 al 4 v alloy に つ い て 37 ℃ の physiological food salt water で exhausted 労 test を Shi shi た. 2. Research methods: Substrate metal に に Ti-6Al-4Vを Use に た. The test piece を, φ16 sample, included material ら, test piece length さ, pellet rod を, subjected to <s:1>, thermal treatment と, て, melt treatment (1223K1h water cooling), と, time-effect treatment (813K4h air cooling), を, and then subjected to た. After the そ is processed, the mechanical processing of the にてゲ ジ ジ ジ 6mm diameter pellet rod is carried out. The labor test plate is に processed and た. ア ル ミ ナ broken 砕 grain に よ る グ リ ッ ト ブ ラ ス ト 処 principle, コ ー ル ド ス プ レ ー method に よ り pure Ti を 200 mu m coating し た. After そ の プ ラ ズ マ dissolve reflection に よ り HAP を 20 microns coating し, 37 ℃ の physiological を food salt water drips し な が ら back planning qu げ exhausted 労 test を be applied し た. 3. The research results show that the <s:1> bonding state of the base material と film is <e:1> good であ, and after the fatigue test, the な peeling <s:1> results show that められな った った った. <s:1> よ ながら, the fatigue intensity of the coated material <s:1> the total 応 force amplitude range で, the non-coated material よ ながら low くなった. The durability limit of 10^6 cycles is で for non-treated materials at 760MPa, で for coated treated materials at 600 mpa, と for られた. The <s:1> result に に て て て て 3 に the cause が examines えられる. A <s:1> グリットブラスト グリットブラスト treatment of the で generating じた concave area (Rmax=80μm)へ へ 応 応 force concentration である. Two つ は, ブ ラ ス ト 処 Richard に よ る の work hardening layer formed が recognize め ら れ ず ピ ー ニ ン グ fruit comes unseen が ら れ な か っ た こ と で あ る. The さらに, コ, コ, コ, ドスプレ, ドスプレ and によ methods are used to generate the residual 応 force on the surface of the される substrate by <s:1> tension が to study えられる. The main reasons for the above <s:1> results of and グリットブラスト treatment of が rotting and exhausting labor intensity を and low させる are である とを and とを, which indicate that the て and る る る are the main causes. こ の た め, corrosion fatigue strength of 労 の improve に は, company, joint, such as グ リ ッ ト ブ ラ ス ト 処 reason outside の socket legal を adopt す る necessary が あ る.