2015 Fiscal Year Annual Research Report
燃焼炎による人工股関節骨頭へのナノ結晶ダイヤモンド皮膜合成と耐摩耗性評価
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25420003
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| Research Institution | Akita University |
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Principal Investigator |
高橋 護 秋田大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90261651)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ダイヤモンド皮膜 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は，燃焼炎法によりCo-Cr合金上に，再現性を高めさらに接合強度の高いナノ結晶ダイヤモンド皮膜の合成を可能にするため，高純度アセチレンと酸素を用い，その混合ガスに窒素を添加しCo-Cr合金上に合成を行った．また，ダイヤモンドを合成する前に基板の表面のスクラッチング処理を行い，また， Coを除去するために酸溶液による前処理を行った．さらに，ダイヤモンド合成の成長核としてダイヤモンド種付けの前処理を行う際に用いるダイヤモンド粒子の大きさを小さくし種付け処理を行った．この際，特に燃焼炎の白心から基板表面までの距離に着目し，この距離にさらなる変化を行いナノ結晶ダイヤモンド皮膜の合成を行った．その結果，燃焼炎法によりCo-Cr基板上に再現性の高いナノ結晶ダイヤモンド皮膜を合成することが可能となり，ナノ結晶ダイヤモンド皮膜の最適な合成条件を得ることができた．
また，引っかき試験装置を用いてナノ結晶ダイヤモンド皮膜を施したCo-Cr合金のダイヤモンド圧子による引っかき試験を行い，皮膜のはく離が生じる限界荷重を測定することで，ナノ結晶ダイヤモンド皮膜を施したCo-Cr合金の接合強度の評価を行った．
さらに ，Co-Cr合金上に合成された皮膜の耐摩擦摩耗試験を行った．ここで，ナノ結晶ダイヤモンド皮膜の摩耗を調査し，ダイヤモンド皮膜の耐摩耗性を観察した．
その後，現在まで使用してきたCo-Cr合金と同じ構成成分の合金を用い実際の形状の人工股関節骨頭を製作し，現在まで得られたナノ結晶ダイヤモンド皮膜の最適な合成条件により合成を行った．しかし，骨頭が今までの試料より大きくなることで十分な冷却効果が得られず，ナノ結晶ダイヤモンド皮膜合成が難しくなり，そのためダイヤモンド皮膜合成までは至らなかった．よって，さらなる冷却効率の向上をはかりダイヤモンド皮膜合成を行う必要があることがわかった．
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