銀およびハイドロキシアパタイト複合材料による快削チタン材の開発研究

本研究では,チタン(Ti)に銀(Ag)またはアルミニウム(Al),銅(Cu)を添加し,さらにTiにハイドロキシアパタイト(HAP)粒子を結合させた材料について放電プラズマ焼結(SPS)法を用いて焼結し,作製した合金の機械的性質,摩擦磨耗,切削性を測定・評価した.試作合金の組成はTi粒子に各種金属粒子をそれぞれ20%Ag,5%Al,5%Cuの重量で混合した.またチタンに30%HAP粒子の結合はジェットミルを用いて付着させた。それぞれの金属粉末をカーボン製ダイに充填した後,SPS装置に設置して真空下で加圧通電し,焼結を行った.本研究で作製した合金の理論密度はおよそ97%で,ビッカース硬さはTi焼結体が465Hkであり,Ti成形板に比べて20%Agが28%高く,5%Alが16%低くなった.また最大曲げ強さはTi成形板よりTi焼結体が8%ほど高く,5%Alが32%,5%cuが18%高くなった.曲げ弾性率は粉末焼結するとすべてにおいて高くなり,Ti焼結体が44%,20%Agが80%,5%Alが104%,5%Cuが64%高くなった.回転式摩擦磨耗試験による摩擦摩耗係数はTi成形板がTi焼結体に比べ高い値を示したが,Agの添加によって上昇することが分かった.また歯科用切削器具を用いた定荷重式切削試験の結果,Ti焼結体はTi成形板より切削率が良く,Agの添加でさらに向上することが明らかとなった.チタン-HAP複合体は燒結によって準均一に分散した組成の塊状物が得られた.チタン-HAPによる無機質-金属複合体の機械的性質は,チタンより曲げ強さが10%ほど低下したが切削率は35%と大きく向上した.以上の結果から,SPS法を用いてチタンを合金化またはHAPと複合化することにより,切削,研磨性の向上・制御などが可能になり,金属アレルギーの観点からも新規の歯科用チタン材として大いに期待できる.

本研究では,チタン(Ti)に銀(Ag)またはアルミニウム(Al),銅(Cu)を添加し,さらにTiにハイドロキシアパタイト(HAP)粒子を結合させた材料について放電プラズマ焼結(SPS)法を用いて焼結し,作製した合金の機械的性質,摩擦磨耗,切削性を測定・評価した.試作合金の組成はTi粒子に各種金属粒子をそれぞれ20%Ag,5%Al,5%Cuの重量で混合した.またチタンに30%HAP粒子の結合はジェットミルを用いて付着させた。それぞれの金属粉末をカーボン製ダイに充填した後,SPS装置に設置して真空下で加圧通電し,焼結を行った.本研究で作製した合金の理論密度はおよそ97%で,ビッカース硬さはTi焼結体が465Hkであり,Ti成形板に比べて20%Agが28%高く,5%Alが16%低くなった.また最大曲げ強さはTi成形板よりTi焼結体が8%ほど高く,5%Alが32%,5%cuが18%高くなった.曲げ弾性率は粉末焼結するとすべてにおいて高くなり,Ti焼結体が44%,20%Agが80%,5%Alが104%,5%Cuが64%高くなった.回転式摩擦磨耗試験による摩擦摩耗係数はTi成形板がTi焼結体に比べ高い値を示したが,Agの添加によって上昇することが分かった.また歯科用切削器具を用いた定荷重式切削試験の結果,Ti焼結体はTi成形板より切削率が良く,Agの添加でさらに向上することが明らかとなった.チタン-HAP複合体は燒結によって準均一に分散した組成の塊状物が得られた.チタン-HAPによる無機質-金属複合体の機械的性質は,チタンより曲げ強さが10%ほど低下したが切削率は35%と大きく向上した.以上の結果から,SPS法を用いてチタンを合金化またはHAPと複合化することにより,切削,研磨性の向上・制御などが可能になり,金属アレルギーの観点からも新規の歯科用チタン材として大いに期待できる.