水熱プロセスによるセラミックス・金属接合機構の解明

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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。