2005 Fiscal Year Annual Research Report
金属-金属摺動人工関節を目指したコバルトクロム合金の耐摩耗性・安全性向上
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14350375
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| Research Institution | Tokyo Medical and Dental University |
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Principal Investigator |
塙 隆夫 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 教授 (90142736)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
丸山 典夫 東京医科歯科大学, 物質・材料研究機構, 生体材料研究センター・主幹研究員 (00343856)
山本 玲子 東京医科歯科大学, 物質・材料研究機構, 生体材料研究センター・主幹研究員 (20343882)
廣本 祥子 東京医科歯科大学, 物質・材料研究機構, 生体材料研究センター・主幹研究員 (00343880)
黒田 大介 東京医科歯科大学, 物質・材料研究機構, 生体材料研究センター・主幹研究員 (70343879)
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| Keywords | コバルトクロム合金 / 耐摩耗性 / イオン注入 / 摩擦係数 / 表面分析 / 耐食性 / 人工関節 |
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| Research Abstract |
Co-Cr-Mo合金は、優れた耐摩耗性から骨頭に使用されているが、金属同士の摺り合わせでは、摩耗量が大幅に増加し、金属粉を多量に発生することが予想される。また、摩耗に伴って溶出する金属イオンの問題も解決する必要がある。本年度は、昨年までの研究成果を基に、未解明部分である窒素イオン注入コバルトクロム合金同士の摩耗挙動の解析を詳細に行った。
Niを減量しASTMF799-95に従って作製したCo-28mass%Cr-6mass%Mo合金の摩擦-摩耗特性を改善するために、窒素イオンを注入した。金属-金属摺動型の人工股関節に使用する際の性能評価のために、窒素非注入および窒素注入Co-Cr-Mo合金の摩擦-摩耗特性をピン-オン-フラット型の試験器を使用し、大気中および310Kのリン酸緩衝塩類溶液中で、3.54MPaの接触応力下で試験した。その結果、PBS(-)中での摩耗量は大気中に比べて極めて少なく、両環境とも接触応力が大きいほど摩耗量は多かった。一方、摩耗粉やPBS(-)の潤滑挙動によって、摩擦係数は大気中よりもPBS(-)のほうが大きかった。窒素イオン注入はPBS(-)中での、Co-Cr-Mo合金同士の摺動部における摩擦係数の低減に効果があった。また、大気中とPBS(-)中の両方で、窒素イオンを注入したフラットのほうが、試験後の表面は滑沢であった。試験中にリン酸コバルトが腐食生成物としてピン上に析出した。
以上の結果から、窒素注入の効果が明らかであり、金属-金属摺動人工関節の素材として使用できると考えられる。
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