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2008 年度 実績報告書

生体内でのチタン合金の安全確保のための材質劣化のキャラクタリゼイションと機構解明

研究課題

研究課題/領域番号 18560702
研究機関早稲田大学

研究代表者

酒井 潤一  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (90329095)

キーワードNi-Ti合金 / 生体材料 / マルテンサイト変態 / 水素脆化 / 引張変形
研究概要

本年度は、主に口腔・生体内を模擬した環境中におけるTi合金及びNi-Ti超弾性合金の安全確保のための材質劣化のキャラクタリゼイションと機構解明について研究を行い以下の知見を得た。
口腔内環境を模擬した中性フッ化ナトリウム水溶液中においてα+β型Ti合金及びβ型Ti合金が水素吸収する臨界電位は、純Tiやα型Ti合金のそれに比べて卑な電位であることが明らかになった。印加電位の卑化とともに水素吸収量は増加したが、増加量はTi合金の種類に依存した。また、純Tiは水素発生電位と水素吸収電位は、ほぼ一致するが、他のTi合金は必ずしも一致しなかった。このことから、Ti合金の水素吸収は、添加元素によって表面の酸化皮膜の状態が変化したことで影響を受けたと考えられる。また、純Tiやα型Ti合金の昇温水素放出挙動は印加電位に影響されることがあるが、α+β型Ti合金やβ型Ti合金ではほとんど影響されなかった。このことは純Tiやα型Ti合金は水素添加条件によって水素の存在状態が変化しやすいことを示唆している。
生体内の炎症反応を模擬した過酸化水素含有生理食塩水中におけるNi-Ti超弾性合金の材質劣化挙動は、pHよりも添加する酸の種類によって大きく変化することが明らかになった。本合金の安全確保のためには、従来の評価環境を見直す必要性があることを意味している。
Ni-Ti超弾性合金の生理食塩水中の水素吸収臨界電位は、純TiやTi合金のよりも貴な電位にあり、pHの低下や温度上昇により水素吸収しやすくなることが明らかになった。また、定電位下で水素吸収した場合と定電流密度下で水素吸収した場合とで、昇温水素放出挙動が異なることがわかり、水素の添加方法を改めて議論する必要性が示された。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2009 2008

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] Hydrogen embrittlement behavior induced by dynamic martensite transformation of Ni-Ti superelastic all oy2009

    • 著者名/発表者名
      Ken' ichi Yokoyama, et al.
    • 雑誌名

      Acta Materialia 57

      ページ: 1875-1885

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Susceptibility to hydrogen absorption and hydrogen thermal desorption of titanium alloys immersed in neutral fluoride solution under applied potential2008

    • 著者名/発表者名
      Ken' ichi Yokoyama, et al.
    • 雑誌名

      Materials Transactions 49

      ページ: 1661-1666

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of potential, temperature and pH on hydrogen absorption and thermal desorption behaviors of Ni -Ti superelastic alloy in 0.9% NaCl solution2008

    • 著者名/発表者名
      Miho Tomita, et al.
    • 雑誌名

      Corrosion Science 50

      ページ: 2061-2069

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of acid type on corrosion and fracture behavior of Ni-Ti superelastic alloy under sustained te nsile load in physiological saline solution containing hydrogen peroxide2008

    • 著者名/発表者名
      Tokunori Kanemura, et al.
    • 雑誌名

      Corrosion Science 50

      ページ: 2785-2795

    • 査読あり
  • [学会発表] NaCl及びNaF水溶液中におけるNi-Ti超弾性合金の水素吸収挙動2009

    • 著者名/発表者名
      太田旭、横山賢一、酒井潤一
    • 学会等名
      日本金属学会
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 年月日
      2009-03-28
  • [学会発表] 純Ti表面のリン酸カルシウム析出に及ぼす水素化物の影響2009

    • 著者名/発表者名
      根岸秀光、横山賢一、酒井潤一
    • 学会等名
      日本金属学会
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 年月日
      2009-03-28
  • [学会発表] Ni-Ti超弾性合金の昇温水素放出挙動-水素添加法の組合せによる影響-2009

    • 著者名/発表者名
      長岡彬, 他
    • 学会等名
      日本金属学会
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 年月日
      2009-03-28
  • [学会発表] 過酸化水素添加による酸処理中のTi及びNi-Ti合金の水素吸収抑制2008

    • 著者名/発表者名
      長岡彬、横山賢一、酒井潤一
    • 学会等名
      日本金属学会
    • 発表場所
      熊本大学
    • 年月日
      2008-09-23
  • [学会発表] Ni-Ti超弾性合金の水素脆性と応力誘起変態2008

    • 著者名/発表者名
      横山賢一, 他
    • 学会等名
      日本金属学会
    • 発表場所
      熊本大学
    • 年月日
      2008-09-23

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公開日: 2010-06-11   更新日: 2016-04-21  

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