ゾル‐ゲル法を利用した矯正用金属材料の表面改質

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本研究の目的は、矯正装置に使用される金属材料(SUS、Co-Cr-Ni)をモデル合金として、その金属表面を改質する方法にゾル-ゲル法を用い、材料表面に触媒機能(抗菌、抗汚、防臭)などの多機能性をもたせることである。金属表面に成膜するために、ゾル前駆体溶液の調整に最適な条件の確立および、成膜前後の表面組成と表面性状についての分析に取り組んだ。その手順と成果を以下に示す。1)ゾル前駆体溶液の調整と薄膜生成;今回の実験においては、成膜方法としてゾル-ゲル法のディップコーティングによってSUS316L表面に成膜を行なった。そのためのゾル前駆体溶液の原料にはチタニウムテトラブトキサイドを使用し、各種濃度が異なるもの(0、2、3、5倍希釈)を調整した。成膜条件は、引き上げ速度を1mm/s、乾燥を12時間、焼成時間を5時間、を1サイクルとして設定した。2)薄膜処理前後の表面組成の分析;表面組成は、エネルギー分散型X線分析(Energy dispersive X-ray spectrometry)のひとつである蛍光エックス線元素分析(X-rayFluorescenceAnalysis)により、金属表面の金属元素の定性、定量を行なった。その結果、各条件での薄膜生成後における、SUS316L上のTiの存在の有無、量について確認することができた。3)表面性状の分析;表面性状の解析は、原子間力顕微鏡(Atomic Force Microscope)を用いて行なった。成膜前後において表面性状には明らかな荒さの変化が確認された。以上のことから、SUS316L表面上にチタン化合物を成膜することが可能であること、そのチタン薄膜生成のためのゾル全躯体溶液の濃度および薄膜生成条件の方向性、また表面性状変化の傾向について確認することができた。