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Titanium implant parts with porous structure using pulse electric current bonding

Research Project

Project/Area Number 18560690
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Material processing/treatments
Research InstitutionNiigata University

Principal Investigator

大橋 修  Niigata University, 自然科学系, 教授 (00283002)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) TANABE Yuuji  新潟大学, 自然科学系, 教授 (60143020)
Project Period (FY) 2006 – 2008
Project Status Completed (Fiscal Year 2008)
Budget Amount *help
¥4,060,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2008: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2007: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2006: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywordsインプラント材 / チタン / 多孔質材 / 拡散接合 / 通電接合 / 多孔材料
Research Abstract

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。

Report

(4 results)
  • 2008 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2007 Annual Research Report
  • 2006 Annual Research Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2007 2006 Other

All Journal Article (4 results) Presentation (2 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] インプラント用Tiメッシュ材の拡散接合2006

    • Author(s)
      長田圭司、落合清秀、大橋修
    • Journal Title

      軽金属溶接 Vol.44, No.9

      Pages: 415-420

    • Related Report
      2008 Final Research Report
  • [Journal Article] Titanium Mesh/Rod Joineded by Pulse Electric Current Sintering : Effect of Heating Rate2006

    • Author(s)
      Airu Wang and Osamu Ohashi
    • Journal Title

      Materials Trans Vol.47, No.9

      Pages: 2348-2352

    • Related Report
      2008 Final Research Report
  • [Journal Article] Titanium Mesh/Rod Joined by Pulse Electric Current Sintering : Effect of heating Rate2006

    • Author(s)
      Airu Wang, Osamu Ohashi
    • Journal Title

      Materials Transactions of Metals 47・9

      Pages: 2348-2348

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] インプラント用チタンメッシュ剤の拡散接合2006

    • Author(s)
      長田圭司, 落合清秀, 大橋修
    • Journal Title

      軽金属溶接 44・9

      Pages: 415-415

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Presentation] 熱膨張を利用したインプラント用メッシュ剤の拡散接合2007

    • Author(s)
      小島健司, 落合清秀, 大橋修
    • Organizer
      日本金属学会秋期全国大会
    • Place of Presentation
      岐阜大学
    • Year and Date
      2007-09-21
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] 熱膨張を利用したインプラント用メッシュ材の拡散接合2007

    • Author(s)
      小島健司, 落合清秀, 大橋修
    • Organizer
      日本金属学会秋期全国大会概要集
    • Place of Presentation
      (415)
    • Related Report
      2008 Final Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.gs.niigata-u.acjp/mps/index.htm

    • Related Report
      2008 Final Research Report

URL: 

Published: 2006-04-01   Modified: 2016-04-21  

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