Abrasion resistant surface modification of titanium with a heterogeneous Ti-Fe gradient diffusion layer

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K23043
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: 0907:Oral science and related fields
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: Yamaguchi Hirofumi 東北大学, 大学病院, 医員 (80876475)
• Project Period (FY): 2020-09-11 – 2022-03-31
• Keywords: チタン / チタン合金 / 耐摩耗性 / 熱拡散

Outline of Final Research Achievements

Diffusing iron thermally into titanium, Ti-Fe diffusion layer could be formed on the surface of titanium. In this diffusion layer, the iron concentration gradually and continuously decreased as the iron diffused from the surface to the inside; an inclined structure having no interface between the surface and the inside was formed. The β phase could be formed on the surface layer by thermal diffusion under some conditions. Abrasion resistance was improved in the titanium surface layer in which iron was diffused.

Free Research Field

歯科生体材料

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

既存のチタンの耐摩耗性改善法では、硬質コーティング膜の脆性、硬質層と母材の間に存在する界面といった問題があった。本研究で得られたチタン表層に形成したTi-Feは、傾斜構造を有するため界面が存在せず、連続的にバルクのチタンと一体化しているため剥離しないと考えられる。また、拡散層の表面は耐摩耗性に優れることが明らかになった。Ti-Fe傾斜熱拡散層は、チタンの耐摩耗性改善のための新たな表面改質法として有望であると考えられる。