2017 Fiscal Year Research-status Report
医療用ジルコニウムの腐食メカニズム解明と飛躍的な耐食性向上を実現する処理法の開発
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17K06835
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| Research Institution | Tokyo Medical and Dental University |
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Principal Investigator |
堤 祐介 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 准教授 (60447498)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 生体材料 / 表面・界面物性 / ジルコニウム / 腐食 / 防食 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(1)表面分析による欠陥因子の把握と試料の作製
ジルコニウム表面に露出した介在物など、腐食に影響を及ぼすことが予測される様々な欠陥因子の影響を明らかにするため、ジルコニウムに不純物元素として鉄、スズ、ハフニウムをそれぞれ0.5%添加してアーク溶解炉にてボタンインゴットを作製した。さらに、次に示す熱処理を施した。インゴットを石英ガラス管に真空封入し、1173Kで1時間保持後、氷水中で急冷し、STQ処理とした、次に、再び石英ガラス管に真空封入し、1073Kで1時間保持後炉冷し、STA処理とした。この熱処理後のZr-0.5Fe-0.5Sn-0.5Hfの表面を鏡面研磨紙、レーザー顕微鏡観察を行ったところ、複数の介在物が形成していることが認められた。
(2)電気化学測定による耐食性評価
(1)で作製したジルコニウム試料に対し、従来法による耐食性評価として、露出面積0.35cm2にてアノード分極試験を行った。この結果、孔食電位は0.774V(SCE基準)±0.202であり、純ジルコニウムと比較して、有意に低い値を示した。このことから、ジルコニウムの耐局部腐食性を低下させているのは不純物系の介在物であることが明らかとなった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
今年度は、当初の計画に則り、試料作製および耐食性評価の２項目について実施した。この結果、介在物を意図的に導入した試料において、実際に耐食性の低下が生じることを確認できたたことから、計画は順調に進展していると評価できる。
上記の従来の手法による耐食性評価に加え、微小領域における特別な電気化学測定についても、レーザー顕微鏡において介在物であると認められる部分のみを測定領域として独立させた複数の試料を作製することに成功し、実際にこの領域においてアノード分極試験を行い、問題なく測定できることを確認し、次年度の研究計画に支障がない状況であるといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の計画通り、平成30年度年度以降は欠陥因子を導入した試料の作製と、微小領域における電気化学測定を繰り返し、結果をフィードバックすることで、腐食挙動に決定的な影響を及ぼす因子を段階的に選別することとする。昨年度は不純物元素として鉄、スズ、ハフニウムを添加した試料を作製し評価を行ったが、今後は介在物形成に重要な影響を与えると考えられる、酸素、窒素、炭素などの軽元素の不純物を導入して試料を作製する方法を検討する。また、研究の推進次第では、平成31年度に予定していた、ジルコニウムの耐食性を飛躍的に向上させるための表面処理法の開発にも着手する。
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| Causes of Carryover |
平成29年度は試料作製のための原材料や研磨、熱処理関連の消耗品、また、電気化学測定のための装置の部品交換等の保守費用やガラス器具、電極等の消耗品を中心に800千円を計上していたが、実際には装置の保守は不要であったこと、また、消耗品の多くは従来の研究で使用し保管していたものの再利用で賄えたことから、来年度に繰り越すこととなった。
平成30年度は上記の各種消耗品を購入する必要があるほか、試料への軽元素導入のため、新たにジルコニウム化合物の各種粉末を購入する。また、電気化学測定装置の老朽化のため、保守点検を行う予定である。
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