水熱プロセスによるセラミックス・金属接合機構の解明

利用水热工艺阐明陶瓷-金属结合机制

• 批准号: 18760516
• 负责人: 小野木 伯薫
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18760516/
• 关键词: 水熱ホットプレス法; 金属ガラス; 水熱電気化学処理; 界面化学反応; イオンビーム; 表面改質; アルカリ溶液

本研究は、水熱ホットプレス法による、ハイドロキシアパタイト(HA)セラミックスとチタン(Ti)金属の低温接合メカニズムの解明を目的とするものである。前年度までに、水熱ホットプレスにおけるHAセラミックス/Ti金属接合機構を、界面化学反応によるものであるという結論を得た。この結果に基づき、HA/Ti接合界面におけるナノ厚さの第3相をTi表面に積極的に導入するために、表面改質による接合挙動の影響に関する調査を引き続き行った。純チタンだけでなく、機械的強度、耐食性など、既存の材料より優れた特性を持つことが知られている金属ガラスについて本研究で得られた手法を展開した。新規生体材料としての利用が期待されているTi系の金属ガラスTi_4oZr_10Cu_36Pd_14について、本研究で得られた成果を元に水熱プロセスを用いて、金属ガラスTi_4oZr_10Cu_36Pd_14表面へのHAセラミックス接合について検討を行った。水熱ホットプレス処理によって、HAセラミックスとバルク同士の接合体は得られなかったが、ヒトの血漿の無機成分とほぼ同じイオン濃度を有する擬似体液に1週間浸漬したところ、旺盛なアパタイト活性が認められた。これより金属ガラス表面を生体活性化させることに世界で初めて成功した。HA/Ti界面における第3相をTi表面に積極的に導入させるために、水熱電気化学法による表面処理(水)酸化ナトリウム溶液 濃度:5mol/L、温度:90℃、電気密度:0.5mA/cm^2、処理時間:2時間)を行った金属ガラスTi_4oZr_10Cu_36Pd_14については、水熱ホットプレス法によって、セラミックスとのバルク同士の接合体を得ることができた。これより、様々な金属系材料へのHAセラミックス接合の可能性が示唆された。

This study aims at solving the problem of low temperature bonding of Ti metals by hydrothermal method. In the past year, the hydrothermal reaction mechanism of HA and Ti metal bonding mechanism and interface chemical reaction mechanism were obtained. As a result, the influence of bonding behavior on the bonding interface between HA and Ti was investigated. Pure metal, mechanical strength, food resistance, and excellent properties of existing materials are discussed in this paper. The new biological materials are expected to be used in the study of Ti-based metals Ti_4oZr_10Cu_36Pd_14. The results of this study are as follows: (1) The hydrothermal properties of Ti_4oZr_10Cu_36Pd_14 are studied.(2) The surface properties of Ti_4oZr_10Cu_36Pd_14 are discussed. Hydrothermal treatment of inorganic components in plasma and the concentration of inorganic components in body fluids. The metal surface is activated in the first place. HA/Ti interface to the third phase on the Ti surface active introduction, hydrothermal chemical method to the surface treatment (water) acidification solution concentration:5mol/L, temperature:90℃, electrical density:0.5mA/cm^2, treatment time:2 time) to the metal Ti_4oZr_10Cu_36Pd_14 to the surface, hydrothermal method to the surface treatment, the same as the joint body. The possibility of HA bonding of metallic materials is demonstrated.

项目成果

Low temperature synthesis of hydroxyapatite from CaHPO_4・2H_2O and Ca(OH)_2 based on effect of the spark plasma system (SPS)

基于放电等离子体系统(SPS)效应的CaHPO_4・2H_2O和Ca(OH)_2低温合成羟基磷灰石

• 发表时间: 2006
• 期刊: Ceramics International 32・6
• 作者: Mamoru Omori;Takamasa Onoki;Toshiyuki Hashida;Akira Okubo;Yoshihiro Murakami
• 通讯作者: Yoshihiro Murakami

Bioactivity of Titanium-based Bulk Metallic Glass Surfaces via Hydrothermal Hot-pressing Treatment

水热热压处理钛基大块金属玻璃表面的生物活性

• 发表时间: 2008
• 期刊: Journal of the Ceramic Society of Japan 116
• 作者: Takamasa Onoki;Xinmin Wang;Shengli Zhu;Yasuto Hoshikawa;Naota Sugiyama;Masaru Akao;Eiichi Yasuda;Masahiro Yoshimura;Akihisa Inoue
• 通讯作者: Akihisa Inoue

New method for hydroxyapatite coating of titanium by the hydrothermal hot isostatic pressing technique

水热热等静压技术涂覆钛羟基磷灰石的新方法

• 发表时间: 2006
• 期刊: Surface ＆ Coatings Technology 200・24
• 作者: Takamasa Onoki;Toshiyuki Hashida
• 通讯作者: Toshiyuki Hashida

Formation of Growning Integrated Layer [GIL] between Ceramics and Metallic Materials for Improved Adhesion Performance

在陶瓷和金属材料之间形成生长集成层 [GIL]，以提高粘合性能

• 发表时间: 2008
• 期刊: Materials Science and Engineering B 148
• 作者: Masahiro YOSHIMURA;Takamasa ONOKI;Mikio FUKUHARA;Xinmin WANG;Kazuhiro NAKATA and Toshio KURODA
• 通讯作者: Kazuhiro NAKATA and Toshio KURODA

水勢ホットプレスによるチタンへのリン酸カルシウムコーティング

使用水热压机在钛上涂覆磷酸钙

• 发表时间: 2007
• 作者: Takamasa Onoki;Xinmin Wang;Shengli Zhu;Yasuto Hoshikawa;Naota Sugiyama;Masaru Akao;Eiichi Yasuda;Masahiro Yoshimura;Akihisa Inoue;小野木伯薫・中平敦
• 通讯作者: 小野木伯薫・中平敦