チタンと陶材との焼付け強度に及ぼす焼成時界面反応の究明

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03453151
• Research Institution: Niigata University
• Principal Investigator: 塩川 延洋 新潟大学, 歯学部, 教授 (90018408)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大川 成剛 新潟大学, 歯学部, 助手 (80143791) ; 渡辺 孝一 新潟大学, 歯学部, 助手 (20018766) ; 宮川 修 新潟大学, 歯学部, 助教授 (40018429)
• Keywords: 純チタン / 陶材焼成 / 界面反応 / 赤外分光分析 / X線回折 / 元素分析

Research Abstract

純チタンは鋳造技術の向上と共にいろいろな補綴物に対し応用が広がっている。しかしながらポーセレン焼き付けに関しては技術的に確立されておらず、焼成の際、界面に生じている反応についても不明な点が多く残されている。この理由として、酸素との親和性が良いため、高温で激しく酸化反応し、しかも局所的酸素分圧により、生成酸化物の種類が異なることが挙げられる。またチタンは酸素を多量に固溶できることも界面での酸化挙動を一層複雑にしているものと推定される。
今年度研究において、鏡面研磨したチタンに市販されている陶材焼き付けシステム(オハラチタンボンドシステム)を適用し、板状に焼成した。それを機械的に剥離させた界面について、元素分析、赤外分光分析やX線回折を行い、反応物の検討を行って以下のような知見を得た。
鏡面研磨した面にメーカー指示通り陶材を焼成し、機械的に剥離すると、部分的に陶材が薄く金属側に残っていた。すなわち破壊界面は金属と陶材の境界、および陶材内部の両方である。元素分析の結果、金属との界面近くではKの濃度が平均よりかなり高く、反対にAlやMgがほとんど検出されなかった。またTiの陶材側への拡散はおよそ2μmまでであって、4μmエッチングではほとんど検出されなかった。X線回折分析の結果、陶材側でβ-S_nが検出され、還元反応のあることが分かった。また、760℃での焼成において、係留時間が1分から2分へと長くなるとTi_2Oが生成されており、時間とともにその量は増加していた。酸素割合の少ない酸化物はこれ以外にもTi_3OやTi_30_2が状態図に示されているが、純物質が得にくく、JCPDSカードが作製されていないため同定できなかった。赤外分光分析の結果、界面そのものと、zμmエッチング後の表面について400〜500cm^<-1>近傍で大きな吸収の変化が見られたが、いずれも同定までに至らなかった。