Titanium implant parts with porous structure using pulse electric current bonding

生体適合性に富む気孔径、気孔分布をもつ表面形状が制御されたポーラス層を形成するため、(1) チタンメッシュ材を複数枚積層して気孔径、気孔率の制御法、(2) メッシュの接合法として、均一に加熱できる拡散接合法と、(3) 接触部のみ選択的に加熱できるパルス通電接合法、さらに、(4) 熱膨張係数の差を利用した接合治具による接合法に着目した。その結果を要約すると下記のようになる。(1) 複数枚のチタンメッシュ材を積層して形成される気孔径は、使用するチタンメッシュ材の気孔率に依存する。また,複数枚積層した際に形成される気孔率は、積層する際の積層法に関係なく、一定となることが明らかとなった。(2) 高周波誘導加熱してチタン上にチタンメッシュを複数枚積層して拡散接合した結果,要望されるメッシュ問の接合強さを得る拡散接合条件の選定指針を明らかにするとともに、メッシュ材を平板チタン上へ拡散接合する方法を確立した。(3) チタンメッシュを挿入してパルス通電接合する場合、通電電流が接合部の加熱状況に大きく影響する。本方法では、接合部が選択的に加熱されることから、接合部の変形を抑制するため、接合圧力を低く選定する必要がある。(4) 熱膨張係数の差を利用して単純に加圧・加熱して接合する方法では、接合温度が700℃以上でチタンメッシュ材をチタン上に接合できる。また、人工股関節を模擬した円筒形状のチタン上にも積層チタンメッシュ材を接合することができる。

生体適合性に富む気孔径、気孔分布をもつ表面形状が制御されたポーラス層を形成するため、(1) チタンメッシュ材を複数枚積層して気孔径、気孔率の制御法、(2) メッシュの接合法として、均一に加熱できる拡散接合法と、(3) 接触部のみ選択的に加熱できるパルス通電接合法、さらに、(4) 熱膨張係数の差を利用した接合治具による接合法に着目した。その結果を要約すると下記のようになる。(1) 複数枚のチタンメッシュ材を積層して形成される気孔径は、使用するチタンメッシュ材の気孔率に依存する。また,複数枚積層した際に形成される気孔率は、積層する際の積層法に関係なく、一定となることが明らかとなった。(2) 高周波誘導加熱してチタン上にチタンメッシュを複数枚積層して拡散接合した結果,要望されるメッシュ問の接合強さを得る拡散接合条件の選定指針を明らかにするとともに、メッシュ材を平板チタン上へ拡散接合する方法を確立した。(3) チタンメッシュを挿入してパルス通電接合する場合、通電電流が接合部の加熱状況に大きく影響する。本方法では、接合部が選択的に加熱されることから、接合部の変形を抑制するため、接合圧力を低く選定する必要がある。(4) 熱膨張係数の差を利用して単純に加圧・加熱して接合する方法では、接合温度が700℃以上でチタンメッシュ材をチタン上に接合できる。また、人工股関節を模擬した円筒形状のチタン上にも積層チタンメッシュ材を接合することができる。