プラズマ電解酸化によりTi-6Al-4V合金上に形成されたZn, Si, Mnドープハイドロキシアパタイト皮膜の腐食挙動

Corrosion Behaviors of Zn, Si, and Mn-Doped Hydroxyapatite Coatings Formed on the Ti-6Al-4V Alloy by Plasma Electrolytic Oxidation.

• Min-Gyu Park
• Han-Cheol Choe

抄録

インプラント材料用のTi合金は、表面改質を行わないと金属インプラントと天然骨との生体親和性が悪い。骨との密着性を向上させるためには、インプラントの表面改質が必要であり、表面改質したインプラントを体内に挿入する際の耐食性も重要である。本研究では、Ti-6Al-4V合金上に形成された陽極酸化膜の腐食挙動を、Mn及びZnイオン濃度の高いTi-6Al-4V合金を用いて、各種実験手法を用いて検討した。PEO処理の基板としては、Ti-6Al-4V ELIディスクを用いた。試料は陽極電極とし、カソード電極としてPtバーを用い、Zn、Mn、Si、Ca、Pを含む電解液のそれぞれの含有量を変化させてPEO処理を行った。パルス直流電源は２８０Ｖで３分間使用した。試験片の腐食挙動については、0.9%NaCl水溶液中で電位力学的分極試験及びACインピーダンス試験を行った。実験の結果、Znイオンの含有量が増加すると、細孔数及び細孔径が増加することがわかった。Mnイオンが増加すると、細孔数は減少し、細孔サイズは増加する。Mnのイオンが増加すると、腐食電位が低下する。Ｚｎイオンの含有量が増加すると、分極抵抗が増加する。

Ti alloy for implant materials is not good biocompatibility between metal implants and natural bone without surface modification. In order to improve the bone attachment ability, implant surface modification is required, and corrosion resistance is also important when a surface modified implant is inserted into the body. In this study, corrosion behaviors of anodic oxide film formed on Ti-6Al-4V alloy with concentration of Mn and Zn ions were studied using various experimental techniques. Ti-6Al-4V ELI disk were used as the substrate for PEO treatment. The sample was used a anodic electrode and PEO treatment was carried out by varying the content of each of the electrolytic solutions containing Zn, Mn, Si, Ca and P, using a Pt bar as a cathodic electrode. Pulsed DC power was used at 280 V for 3 min. For the corrosion behaviors of the specimens, the potentiodynamic polarization and AC impedance test were carried out in 0.9% NaCl solution. From the result of experiments, as Zn ion content increases, the number of pores and the pore size increase. As the Mn ion increases, the number of pores decreases, while the pore size increases. As the ions of Mn increase, the corrosion potential decreases. As Zn ion content increased, the polarization resistance increased.