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2005 年度 実績報告書

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

研究課題

研究課題/領域番号 14350375
研究機関東京医科歯科大学

研究代表者

塙 隆夫  東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 教授 (90142736)

研究分担者 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)
キーワード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
研究概要

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。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2006 2005

すべて 雑誌論文 (5件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Recent development of new alloys for biomedical use2006

    • 著者名/発表者名
      T.Hanawa
    • 雑誌名

      Materials Science Forum 512

      ページ: 243-248

  • [雑誌論文] Friction-wear properties of nickel-free Co-Cr-Mo alloy in a simulated body fluid2005

    • 著者名/発表者名
      N.Maruyama, H.Kawasaki, A.Yamamoto, S.Hiromoto, H.Imai, T.Hanawa
    • 雑誌名

      Materials Transactions 46・7

      ページ: 1588-1592

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] Friction-wear properties of nitrogen-ion-implanted nickel-free Co-Cr-Mo alloy2005

    • 著者名/発表者名
      T.Hanawa, K.Nakazawa, K.Kano, S.Hiromoto, Y.Suzuki, A.Yamamoto
    • 雑誌名

      Materials Transactions 46・7

      ページ: 1593-1596

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] Surface characterization and anodic polarization of nitrogen-ion-implanted nickel-free Co-Cr-Mo alloy2005

    • 著者名/発表者名
      S.Hiromoto, K.Kano, Y.Suzuki, K.Asami, A.Chiba, T.Hanawa
    • 雑誌名

      Materials Transactions 46・7

      ページ: 1627-1632

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] Microstructure and corrosion behavior in biological environments of new forged low-Ni Co-Cr-Mo alloys2005

    • 著者名/発表者名
      S.Hiromoto, E.Onodera, A.Chiba, K.Asami, T.Hanawa
    • 雑誌名

      Biomaterials 26

      ページ: 4912-4923

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [図書] 物質・材料工学と社会2005

    • 著者名/発表者名
      岸 輝雄, 小口信行, 塙 隆夫
    • 総ページ数
      250
    • 出版者
      放送大学教育振興会

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公開日: 2007-04-02   更新日: 2016-04-21  

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