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本年度は、主に擬似口腔環境および擬似生体環境において、チタン合金の材質劣化におよぼす環境因子と力学因子の重畳効果の影響について調べた。口腔環境を模擬した酸性フッ化ナトリウム水溶液中において、パラジウムを微量添加したアルファチタン合金は、純チタンと比較すると、高耐食性を示し水素吸収も抑制された。しかしながら、負荷応力下では、水素化物生成に起因すると思われる表面剥離が起こりやすく材質劣化しやすいことが明らかになった。
一方、中性フッ化ナトリウム水溶液中では、長期間の浸漬であっても、チタン合金の水素吸収はほとんど見られなかった。しかしながら、電位を負荷すると、純チタンは短時間で著しく水素吸収することが明らかになった。水素吸収の発生は電位に依存し、フッ化ナトリウム濃度は水素吸収量に影響することがわかった。また、水素吸収量が同じであっても、水素を吸収する環境によって昇温水素放出挙動が変化することが明らかになった。これは、水素を吸収する環境が、水素の存在状態を変化させ、材質劣化挙動に影響をおよぼすことを意味している。
さらに、擬似生体環境の一つで炎症反応を考慮した過酸化水素を含有した生理食塩水中において、負荷応力下にあるニッケル-チタン超弾性合金が材質劣化することを見出した。負荷応力が比較的小さいと、局部腐食が発生するだけであるが、マルテンサイト変態開始応力以上の負荷応力下では、常に短時間で破断することを示した。その原因の一つとして、ニッケルの優先的溶解による局部腐食が考えられた。これは、生体内でインプラントが破折する原因の一つと考えられる。以上、本研究で明らかになった材質劣化挙動は、従来の電気化学的測定などから予測することが困難であり、安全性のさらなる向上のために新たな評価法が必要であることを示唆した。
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