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

2008 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18560702
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 材料加工・処理
• 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)
• 連携研究者: 横山 賢一 九州工業大学, 大学院・工学研究院, 准教授 (80308262)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2008
• キーワード: 腐食防食 / Ti合金 / 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

本研究では、チタン合金の安全性や信頼性のさらなる向上のために、材料試験、表面解析、昇温水素放出分析などから、生体内における材質劣化のキャラクタリゼイションと機構解明を行った。チタンやチタン合金と比較するとニッケル-チタン超弾性合金は、局部腐食や水素脆化などの材質劣化が起こりやすいことが明らかになった。また、材質劣化には応力誘起マルテンサイトが及ぼす役割が特に重要であることが示された。

研究成果

• [雑誌論文] Improvements in Fracture Properties of Ni-Ti Superelastic Alloy in Physiological Saline Solution Containing Hydrogen Peroxide by Surface Modification (2009)
  • 著者名/発表者名: Ken'ichi Yokoyama, Tokunori Kanemura, Jun'ichi Sakai
  • 雑誌名: Materials Science and Engineering A vol.513-514 ページ: 267-275
  • 査読あり
• [雑誌論文] Relationship between Hydrogen Absorption and Corrosion Behavior of Ti-6Al-4V Alloy Immersed in Acidic Fluoride Solutions (2009)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Fujita, Toshio Ogawa, Ken'ichi Yokoyama, Jun'ichi Sakai
  • 雑誌名: Materials Transactions Vol.50 ページ: 1183-1189
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hydrogen Embrittlement Behavior Induced by Dynamic Martensite Transformation of Ni-Ti Superelastic Alloy (2009)
  • 著者名/発表者名: Ken'ichi Yokoyama, Miho Tomita, Jun'ichi Sakai
  • 雑誌名: Acta Materialia vol.57 ページ: 1875-1885
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of Acid Type on Corrosion and Fracture Behavior of Ni-Ti Superelastic Alloy under Sustained Tensile Load in Physiological Saline Solution Containing Hydrogen Peroxide (2008)
  • 著者名/発表者名: Tokunori Kanemura, Ken'ichi Yokoyama, Jun'ichi Sakai
  • 雑誌名: Corrosion Science vol.50 ページ: 2785-2795
  • 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 Solution, (2008)
  • 著者名/発表者名: Miho Tomita, Ken'ichi Yokoyama, Jun'ichi Sakai
  • 雑誌名: Corrosion Science vol.50 ページ: 2061-2069
  • 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 Potential (2008)
  • 著者名/発表者名: Ken'ichi Yokoyama, Katsutoshi Takashima, Jun'ichi Sakai
  • 雑誌名: Materials Transactions vol.49 ページ: 1661-1666
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hydrogen Thermal Desorption Behavior of Ni-Ti Superelastic Alloy Subjected to Tensile Deformation after Hydrogen Charging (2008)
  • 著者名/発表者名: Miho Tomita, Ken'ichi Yokoyama, Kenzo Asaoka, Jun'ichi Sakai
  • 雑誌名: Materials Science and Engineering A vol.476 ページ: 308-315
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hydrogen Absorption and Thermal Desorption Behaviors of Ni-Ti Superelastic Alloy Subjected to Sustained Tensile-Straining Test with Hydrogen Charging (2007)
  • 著者名/発表者名: Ken'ichi Yokoyama, Miho Tomita, Kenzo Asaoka, Jun'ichi Sakai
  • 雑誌名: Scripta Materialia vol.57 ページ: 393-396
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hydrogen Embrittlement of Ni-Ti Superelastic Alloy Aged at Room Temperature after Hydrogen Charging (2007)
  • 著者名/発表者名: Ken'ichi Yokoyama, Toshio Ogawa, Katsutoshi Takashima, Kenzo Asaoka, Jun'ichi Sakai
  • 雑誌名: Materials Science and Engineering A vol.466 ページ: 106-113
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hydrogen Absorption and Thermal Desorption Behavior of Ni-Ti Superelastic Alloy Immersed in Neutral NaCl and NaF Solutions under Applied Potential
  • 著者名/発表者名: Asahi Ota, Yushin Yazaki, Ken'ichi Yokoyama, Jun'ichi Sakai
  • 雑誌名: Materials Transactions (in press)
  • 査読あり
• [学会発表] Ni-Ti超弾性合金の水素脆性と応力誘起変態 (2009)
  • 著者名/発表者名: 横山賢一、冨田美穂、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: 2009-09-23
• [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曲線-水素添加法の組み合わせによる影響- (2009)
  • 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: 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] Ti-Pd合金の塩酸含有アルコール溶液中における環境脆化感受性 (2008)
  • 著者名/発表者名: 金村篤謙、横山賢一、酒井潤一
  • 学会等名: 日本金属学会
  • 発表場所: 武蔵工業大学
  • 年月日: 2008-03-28
• [学会発表] 過酸化水素添加によるフッ化物水溶液中におけるNi-Ti超弾性合金の水素脆化抑制 (2008)
  • 著者名/発表者名: 矢崎侑振、横山賢一、酒井潤一
  • 学会等名: 日本金属学会
  • 発表場所: 武蔵工業大学
  • 年月日: 2008-03-27
• [学会発表] 水素吸収環境によるNi-Ti超弾性合金の脆化挙動の変化 (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: 武蔵工業大学
  • 年月日: 2008-03-26
• [学会発表] Ti及びNi-Ti合金の表面改質に伴う水素吸収評価 (2007)
  • 著者名/発表者名: 長岡彬、横山賢一、浅岡憲三、酒井潤一
  • 学会等名: 日本金属学会
  • 発表場所: 岐阜大学
  • 年月日: 2007-09-21
• [学会発表] 過酸化水素含有生理食塩水中におけるNi-Ti超弾性合金の耐食性の向上-硝酸浸漬による表面改質- (2007)
  • 著者名/発表者名: 金村篤謙、横山賢一、浅岡憲三、酒井潤一
  • 学会等名: 日本金属学会
  • 発表場所: 岐阜大学
  • 年月日: 2007-09-21
• [学会発表] Ni-Ti超弾性合金の水素吸収および昇温放出挙動に及ぼす繰り返し変形の影響 (2007)
  • 著者名/発表者名: 冨田美穂、横山賢一、浅岡憲三、酒井潤一
  • 学会等名: 日本金属学会
  • 発表場所: 岐阜大学
  • 年月日: 2007-09-20
• [学会発表] Ni-Ti超弾性合金の水素脆化に及ぼす相変態の影響 (2007)
  • 著者名/発表者名: 横山賢一、酒井潤一
  • 学会等名: 日本鉄鋼協会
  • 発表場所: 岐阜大学
  • 年月日: 2007-09-19
• [学会発表] Hydrogen Absorption Behavior of Ti-6Al-4V Alloy in Acidic Fluoride Solutions (2007)
  • 著者名/発表者名: Ken'ichi Yokoyama, Toshio Ogawa, Atsushi Fujita, Kenzo Asaoka, Jun'ichi Sakai
  • 学会等名: The 6th International Symposium on Titanium in Dentistry and The 2nd International Meeting on Titanium in Dental Technology
  • 発表場所: Kyoto
  • 年月日: 2007-06-05
• [学会発表] 0.9%NaCl水溶液中におけるNi-Ti超弾性合金の水素吸収挙動に及ぼす環境因子の影響 (2007)
  • 著者名/発表者名: 冨田美穂、横山賢一、浅岡憲三、酒井潤一
  • 学会等名: 腐食防食協会
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2007-05-09
• [学会発表] 酸添加過酸化水素含有生理食塩水中におけるNi-Ti超弾性合金の腐食挙動 (2007)
  • 著者名/発表者名: 金村篤謙、横山賢一、浅岡憲三、酒井潤一
  • 学会等名: 腐食防食協会
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2007-05-09
• [学会発表] 酸添加した過酸化水素含有生理食塩水中におけるNi-Ti超弾性合金の破壊特性 (2007)
  • 著者名/発表者名: 金村篤謙、横山賢一、浅岡憲三、酒井潤一
  • 学会等名: 日本金属学会
  • 発表場所: 千葉工業大学
  • 年月日: 2007-03-27
• [学会発表] 定ひずみ下におけるNi-Ti超弾性合金の水素吸収特性 (2007)
  • 著者名/発表者名: 冨田美穂、横山賢一、浅岡憲三、酒井潤一
  • 学会等名: 日本金属学会
  • 発表場所: 千葉工業大学
  • 年月日: 2007-03-27
• [学会発表] Ni-Ti超弾性合金の水素放出挙動-引張変形の影響- (2006)
  • 著者名/発表者名: 冨田美穂、横山賢一、浅岡憲三、酒井潤一
  • 学会等名: 日本金属学会
  • 発表場所: 新潟大学
  • 年月日: 2006-09-16