リン酸電解液中でのチタンの放電陽極酸化処理に関する研究

抄録

チタンは表面に不動態被膜 (酸化物被膜) を生成するので, 耐食性及び生体親和性に優れていることが認められてきたが, 生体材料の用途としては, コントロールされた方法で酸化物被膜を付与し, なおかつ, 硬さ, 耐摩耗性, 耐食性などをさらに向上させることが望ましい.そこで本研究では, 電解液中でチタン板を陽極にして陰極と試作のパルス電源で接続し, 火花放電開始電圧以上の電圧を印加して陽極近傍で液中放電を発生させ, この現象を利用してチタン板へ酸化物被膜の生成を行う新しい方法 (放電陽極酸化処理) を開発した.放電陽極酸化処理では, 供給エネルギーをコントロールして, 通常の陽極酸化処理よりもはるかに厚い (μmオーダ) 酸化物被膜の生成が可能であった.被膜の母材への密着性は良好で, 硬さや耐摩耗性が向上し, 耐食性についても改善されていた.放電陽極酸化処理面には微小な小孔が生成していたが, この小孔の大きさも, 供給エネルギーでコントロールすることが可能であった.培養細胞を用いた細胞培養実験の結果, 放電陽極酸化処理面は, 母材のチタンと同等以上の良好な生体適合性を有していることが認められた.これらの所見から放電陽極酸化処理はチタンを生体材料として用いる場合の有効な処理になると考えられる.