歯科用金属材料の腐食疲労に関する総合的研究

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05404067
• Research Institution: Tokyo Medical and Dental University
• Principal Investigator: 浜中 人士 東京医科歯科大学, 医用器材研究所, 教授 (10013955)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小林 郁夫 東京医科歯科大学, 医用器材研究所, 助手 (40242268) ; 米山 隆之 東京医科歯科大学, 医用器材研究所, 助教授 (00220773)
• Keywords: 歯科鋳造 / 疲労 / 腐食 / 力学的性質

Research Abstract

腐食疲労は、腐食と疲労が複雑に絡み合ったものであり、それぞれについて十分検討する必要がある。
この研究では、疲労試験に先立ち、ダイナミック硬さ試験機を用いて鋳造した金属材料の変形機構について検討した。その結果これまでの歯科用合金はいずれも面心立方格子であるが、チタンは室温では稠密六方格子であり変形機構が異なることが判った。
つぎに、金属材料の腐食に関して長期間にわたるイオンの溶出挙動を検討した。また、口腔内にいて異種金属に接した場合の腐食についても試験を行った。その結果、チタンのように卑金属であるが不動態化により耐食性が保たれている金属においては、より貴な金属と接触すると単独で使用されている状態よりも溶出量が幾分増加することが判った。しかし、その増加量はわずかであり、通常の歯科での使用状態では問題はない程度であることが判った。
疲労試験を行うにあたり、まず試験片のサイズによる影響について検討した。その結果、従来の金属材料ではそれほど問題にならないが、鋳造したチタンの場合、表面による効果以上に力学的性質にかなり差を生じることが判明した。また試験片の表面状態による疲労強度への影響については、表面を研磨したものは、鋳造したままのものよりも疲労強度はかなり高いことが判った。人間の咀嚼を考えると2Hz程度が望ましいが、非常に時間がかかる。そこで大気中での疲労試験の場合、10Hz程度ならほとんど影響がないことを確かめ加速試験を行った。しかし、腐食疲労試験の場合は時間への依存性が高いことから、2Hzで試験を行った。成人の一日の咀嚼回数は2000回であると言われ、歯科用金属材料を10年間使用するためには、チタンで160MPa、コバルトクロム合金では200MPa以下で設計する必要があることが判った。

Research Products

• [Publications] F.T.Iimuro: "Corrosion of Coupled Metals in a Dental Magnetic Attachment System" Dental Materials Journal. 12. 136-144 (1993)
• [Publications] T.Yoneyama: "Influence of mold materials and heat treatment on tensile properties of Ni-Ti alloy castings" Bulletin of the Tokyo Medical and Dental University. 40. 167-172 (1993)
• [Publications] 米山隆之: "ダイナミック硬さ試験機によるチタンと歯科用合金と微小領域における変形挙動の評価" 歯科材料・器械. 13. 213-220 (1994)
• [Publications] 土居 寿: "歯科用コバルト・クロム合金とチタン鋳造体の疲労特性の比較" 歯科材料・器械. 14. 101-108 (1995)
• [Publications] 米山隆之: "鋳造したチタンの力学的性質に及ぼす試験片直径の影響" 歯科材料・器械. 15. 155-159 (1996)