イオンビームミキシング法を用いたC-N系超硬質膜コーティングによる生体材料の開発

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09650136
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 松室 昭仁 名古屋大学, 工学研究科, 助教授 (80173889)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中本 剛 名古屋大学, 工学研究科, 助教授 (30198262) ; 森 敏彦 名古屋大学, 工学研究科, 助教授 (90023340)
• Keywords: C-N膜 / ダイナミックイオンミキシング / 超硬質膜 / 生体材料 / トライポロジー特性

Research Abstract

本研究はダイナミックイオンミキシング法により新たな超硬質材料として期待されているC-N系材料を人工間接等の生体適合材料に応用することを目的に膜形成条什および生体での適用を前提とした生理食塩水中での摩擦摩耗特性をはじめとする機械的性質について検討したものである.本年度選られた結果は以下の通りである.
(1) 生体適合材料のTiN上に形成されたC-N膜は大気中,真空中いずれも摩擦摩耗0.2と低く,5000サイクルの摺動試験にも耐えうる耐摩耗性を示した.このTiN基板とC-N膜の密着性はオージェ電子分光により界面での化学結合によるものと判断された.また,市販のDLC薄膜との比較においても優れた耐摩耗性を示し,DLCに代る新規表面改質材料の可能性を明確にした.
(2) 生理食塩水中における摩擦試験機を作製し,生体環境下で起こりうるアルミナディスクとTi基板上に形成されたC-N膜の摺動試験を行った.摩擦係数は0.2程度で大気中,真空中と変わらず低摩擦でありその有効性を示すことができた.摩耗は大気中と同程度進行した.しかし,生理食塩水中の溶出元素の分析をイオン発光分析(ICP)により行った結果,Ti元素の溶出量はわずかであり生理食塩水中でも母材保護のための表面改質材としての有効性を示すことができた.

Research Products

• [Publications] M.Kohzaki: "Preparation of carbon nitride thin films by ion-beam assisted deposition and their mechanical proerties" Thin Solid Films. 308-309. 239-244 (1997)
• [Publications] M.Kohzaki: "Influence of deposition temperature on bonding state and microstructure of carbon nitride thin films prepared by ion-beam-assiated deposition" Jpn.J.Appl.Phys.36-14A. 2313-2318 (1997)
• [Publications] 神崎昌郎: "イオンビーム支援蒸着法による窒化炭素膜形成におけるArイオン添加の効果" 精密工学会誌. 64-1. 152-156 (1998)
• [Publications] 松室昭二: "ヂナミックイオンミキシング法によるTi-N系薄膜の形成とその機械的性質" 日本機械学会論文集. A64-618. 402-408 (1998)
• [Publications] A.Matsumuro: "Formation of TiN films with the preferred orientation by ion-beam-assisted deposition and their mechanical properties by nano-indentation method" Proc.CIMTEC '98. in print. (1998)
• [Publications] T.Hayashi: "Tribological properties of carbon nitride thin films prepared on titanium-nitride substrates by ion-beam-assisted deposition" Proc.CIMTEC '98. in print. (1998)