2018 Fiscal Year Annual Research Report
Fabrication of binary Ti alloy with high esthetic coating and elucidation of oxide layer formation mechanism
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16K06777
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| Research Institution | University of Hyogo |
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Principal Investigator |
三浦 永理 兵庫県立大学, 工学研究科, 准教授 (70315258)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山崎 徹 兵庫県立大学, 工学研究科, 教授 (30137252)
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| Project Period (FY) |
2016-10-21 – 2019-03-31
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| Keywords | チタン合金 / 酸化皮膜 / 白色化 / 生体材料 / 歯科用合金 / 耐剥離性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
被膜/基板界面の組織観察と組成分析: Ti-Nb-Ta-Zr合金の結果では，合金表面における酸化反応には，Tiと異なる価数を持つ合金元素の拡散の関与が示唆されており，界面付近には合金元素濃化相が 存在することが示されている.また，金属/酸化物界面構造は，純Tiのそれと比較しても組織連続性をもった酸化物生成が見られる．Ti酸化膜微細構造形成に及ぼすNb添加の役割を調査したところ，Nb添加による高温酸化組織の形成は2元系平衡状態に準じて相分離し，TiO2単相からTiO2+TiNb2O7へ2相分離することで組織緻密化と界面における空孔形成の抑制がおることが判った．そこで，Nbと原子半径がほぼ同じTaの添加を確認するため，Ta濃度を系統的に変化させたTi-Ta合金を作製し，その高温酸化挙動を調査した．
Ti-xTa合金(x = 1, 5, 10, 15, 18, 20, 23, 25, 30, 40, 50 mol%)を, Ar雰囲気中でアーク溶解法にて作製し，保持温度1273 K, 保持時間3.6 ksの条件で大気中で酸化させた．XRD測定より, 酸化相は x = 1, 5でTiO2(Rutile), x = 10 ~ 50でTiO2(Rutile)及びTa2O5と同定された. 組織はx ≦ 15ではポーラス構造をとり, x ≧ 18では緻密な組織となった． x ≧ 10 ではTaの濃化層が認められた. 膜厚はx ≦ 10でTa量の増加に伴い減少し, それ以降は増加した. 剥離強度は x ＝ 18, 20で最大値約60 MPaを示し, それ以外の組成では低い値を示した. これらの結果から，30％以下のTa添加による相分離組成や組織変化，それに伴う剥離強度のTa濃度依存性はTi-Nb合金とほぼ同じである事が明らかとなった．Ti-Nb-Ta-ZrのようにNbと共に合金化することで，
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[Presentation] Application of Atmospheric-Pressure Plasma Treatment to Coat Ti-Alloy Orthodontic Wire with White Oxide Layer2019
Author(s)
Naho Mitsuishi, Eri Miura-Fujiwara, Motoko Yamada, Tadachika Chiba, Hisashi Sato, Yoshimi Watanabe, Michiko Ito, Seigo Takashima, Masaaki Nakai, Toshikazu Akahori, Masaki Tanaka, Mitsuo Niinomi and Tsutomu Takeuchi
Organizer
ISPlasma2019/IC-PLANTS2019
Int'l Joint Research
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[Presentation] White oxide coating of β Ti-alloy orthodontic wire by atmospheric-pressure plasma treatment2018
Author(s)
Naho Mitsuishi, Eri Miura-Fujiwara, Motoko Yamada,Michiko Ito, Tadachika Chiba, Hisashi Sato, Masaaki Nakai,Toshikazu Akahori, Seigo Takashima, Yoshimi Watanabe,Mitsuo Niinomi and Tsutomu Takeuchi
Organizer
ISFGMs2018
Int'l Joint Research
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[Presentation] チタン合金製歯科矯正ワイヤの大気圧プラズマ照射による白色化2018
Author(s)
三ツ石 奈穂, 三浦 永理, 山田 素子, 伊藤 美智子, 知場 三周, 佐藤 尚, 仲井 正昭, 赤堀 俊和, 田中 將己, 高島 成剛, 渡辺 義見, 新家 光雄, 竹内 力
Organizer
軽金属学会東海支部ポスター講演会
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[Presentation] 大気圧プラズマ処理による白色酸化膜を有する歯科矯正ワイヤの研究開発2018
Author(s)
三ツ石 奈穂, 三浦 永理, 山田 素子, 伊藤 美智子, 知場 三周, 佐藤 尚, 仲井 正昭, 赤堀 俊和, 田中 將己, 高島 成剛, 渡辺 義見, 新家 光雄, 竹内 力
Organizer
平成30年度表面技術若手研究者・技術者研究交流発表会
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