試作チタン配合陶材焼付金合金へのキャスタブルセラミックスの鋳接に関する研究

可浇铸陶瓷原型含钛陶瓷烧结金属合金的铸造焊接研究

基本信息

批准号：
15791089
负责人：
樋口繁仁
金额：
$ 2.05万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2005
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15791089/
关键词：
CAPTEK IPS Empress I 接合鋳接陶材焼付物性試験 EPMA 定性分析 Vintage Halo SEM 適合試験チタン Captec IPS Empress 界面観察ゴールドボンディングエージェント

项目摘要

保存修復分野においてセラミックスインレー修復等各種審美に関する研究が行われている。当講座では、精度の高い加圧成形セラミックス鋳造法であるIPS Empress Iに着目し、その物性強化および臨床応用を目的に優れた適合性を持つ貴金属薄膜コーピングCAPTEK(CAPTEK Precious Chemical Inc.)にセラミックス鋳接を試み、新たなセラミックス-メタルの複合材料の開発および評価検討を行っている。コーピング材料CAPTEK自体の引張り強度・伸び率は140±22MPa・8%であった。曲げ強さおよび破壊靭性はセラミックス単体、セラミックス鋳接試片および陶材焼付試片各々について検討したところ、荷重負荷がセラミックスの場合の試作複合体は鋳接・焼付両試片とも、単体の曲げ強さより有意に高かった。また、荷重負荷がメタルの場合の曲げ強さはセラミックスサイドより有意に低かった。破壊靭性値はセラミックス単体と複合体と比較して、有意差はあったものの、0.9±0.08〜1.57±0.06MNm_<-3/2>の範囲にあり、比較的安定した値であった。また、曲げ試験後の試片破壊様式はセラミックスがメタルから剥がれ分離する形状はほとんど見られなく鋳接でも焼付でも接合状態は良好であることが伺えた。このことに対する精査として、EPMAを用いたCAPTEKとセラミックスの接合界面付近の両構成成分、その元素動態および接合機構の評価を行った。その際の条件は、接合面の機械的結合力向上のためCAPTEKシステム付属のCAPTEK UCP(Adhesive)の使用有無で分類して、接合界面の観察(SEM,COMP)およびEPMA/WDS Mapping法にて評価検討した。実験に供した材料の構成成分はCAPTEK : Au88.0%,Pd4.6%,Pt4.1%,Ag2.8%,Ir0.5%,Ru<0.05%,Re<0.05%,IPS Empress I : SiO_2-Al_2O_3-K_2O,Vintage Halo : SiO_241.5%,Al_2O_314.9%,K_2O7.87%,Na_205.21%,SnO22.3%,ZrO_20.66%,ZnO0.03%,TiO_22.13%であった。接合界面の観察(SEM,COMP,1000倍拡大)ではUCP使用群では良好な接合状態が確認できたのに対し、UCP未使用群は接合界面に明らかなGap形成が認められた。また、UCP使用群はメタルサイドにUCPによる凹凸が明らかに確認でき、セラミックスがその凹凸にうまく絡み合って接合していた。WDS mapping法による両界面付近の構成元素動態では、一般的にセラミックスと金属の化学的結合に関与するといわれている構成元素Sn,In,Fe等は接合界面に析出しておらず、接合は化学的因子よりも機械的勘合が主であり、その他、溶解拡散、金属結合の整合性等についての解明する必要性が示唆された。

在保护和恢复领域正在进行对各种美学（例如陶瓷镶嵌恢复）的研究。本课程重点介绍了IPS Empress I，这是一种高度准确的压制陶瓷铸造方法，并试图将陶瓷铸造给Captek（Captek Priewer Chemical Inc.），这是一种珍贵的金属薄膜应对，具有出色的兼容性，目的是增强其物理性能和临床应用，并正在开发和检查新的陶瓷陶瓷组合材料。 Captek本身的应对材料的拉伸强度和伸长率为140±22MPA ・8％。当我们仅检查陶瓷的弯曲强度和断裂韧性时，陶瓷铸造标本和陶瓷烘焙标本，在陶瓷载荷的情况下，铸造和烘焙样品的弯曲强度显着高于单个标本的弯曲强度。此外，当负载负载是金属时，弯曲强度显着低于陶瓷侧的弯曲强度。尽管与单独的陶瓷和复合材料相比，断裂韧性值有显着差异，但它们的范围在0.9±0.08至1.57±0.06mnm _ <-3/2>>之间，并且相对稳定。此外，弯曲测试后的样品破裂模式几乎没有迹象表明陶瓷剥离并与金属分离，表明关节状况很好，无论是在铸造还是烘烤方面。为了调查这一点，我们评估了使用EPMA的元素动力学和粘结机制附近的两个组件，它们的元素动力学和粘结机制。根据是否使用与CATCATEK系统相连的Cavenek UCP（粘合剂）对条件进行分类，以改善粘结面的机械键合强度，并使用关节界面观察（SEM，Comp）和EPMA/WDS映射方法进行了评估和检查。实验中使用的材料的组成部分是明智的：AU88.0％，Pd4.6％，Pt4.1％，AG2.8％，IR0.5％，RU <0.05％，RE <0.05％，IPS Empress I：SIO_2-AL_2-AL_2O_2O_2O_3-K_2O，sio_2o，vintage halo：sio_241.241.241.241.241.241.241.241.241.241.241.241.241.241.241.241.241.241.241.241.241.241.241.241.241.241 al an K_2O7.87％，NA_205.21％，SNO22.3％，ZRO_20.66％，ZnO0.03％，TIO_22.13％。对接线界面的观察（SEM，COMP，1000倍扩大）证实了UCP使用的组中的良好键合状态，而在UCP悬挂组中观察到了明显的间隙形成。此外，UCP使用的群体清楚地表明了由UCP在金属侧引起的不均匀性，并且陶瓷成功地与不平衡交织在一起并加入。在两个界面附近的组成元素的动力学中，通过WDS映射方法，组成元素sn，in，fe等，通常据说涉及陶瓷和金属的化学键合成，在键合的界面上不会在键合的界面上沉淀，并且键合的是机械上的键合，而不是机械键的键，这表明是需要澄清的，这表明了澄清的差异。