JPS638190B2 - - Google Patents

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JPS638190B2
JPS638190B2 JP60264986A JP26498685A JPS638190B2 JP S638190 B2 JPS638190 B2 JP S638190B2 JP 60264986 A JP60264986 A JP 60264986A JP 26498685 A JP26498685 A JP 26498685A JP S638190 B2 JPS638190 B2 JP S638190B2
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JP
Japan
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titanium
coiled
skeleton structure
titanium alloy
substrate
Prior art date
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JP60264986A
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English (en)
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Takayuki Shimamune
Masashi Hosonuma
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PERUMERETSUKU DENKYOKU KK
Original Assignee
PERUMERETSUKU DENKYOKU KK
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Priority to FR8616497A priority patent/FR2590521B1/fr
Priority to DE19863640433 priority patent/DE3640433A1/de
Priority to US06/935,986 priority patent/US4889685A/en
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Publication of JPS638190B2 publication Critical patent/JPS638190B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、表面にチタン又はチタン合金のコイ
ル状骨格構造体を有するチタン複合体に関するも
ので、特に電解用電極基体、触媒の担持体、生体
インプラント用金属材料等に好適なチタン複合体
及びその製造方法に関する。
〔従来の技術と問題点〕
従来からチタンは物理的強度及び化学的耐性に
優れた金属材料として知られ、種々の分野で用い
られている。例えば、食塩水溶液を電解して塩素
及びカセイソーダを製造する電解装置において
は、近年チタンを基体とした電極が専ら使用され
ている。該電極は、チタン基体上に電極活性物質
を被覆したものであるが、電極の長寿命化、低過
電圧化等、電極性能の向上を図るため、基体と被
覆との強固な密着性及び十分な表面積を有するこ
とが望ましい。そのため、従来からチタン基体表
面をブラスト法やエツチング法により粗面化する
ことが知られているが、表面積の拡大は浅い表面
層のみで限度があるため十分でなく、かつ被覆物
質を強固に固着させる十分なアンカー効果は得ら
れない。
また、全体が海綿状又は繊維状であるチタン多
孔質材料も知られているが（例えば特開昭55―
8416号参照）、これらは機械的強度を要する用途
には適しない問題がある。
このような物理的、化学的強度と、十分な表面
積及び被着物質に対するアンカー効果を有するこ
とを必要とする金属部材としては、上記電極基体
のほか、化学反応装置における触媒担持体や人工
骨等の生体インプラント用金属材料等種々あげら
れるが、これまでこれらの用途での要求を十分満
足できるチタン材料は得られなかつた。
〔発明の目的〕
本発明は、上記の問題を解決するためになされ
たもので、物理的・化学的強度に優れ、かつ、十
分な表面積と、被着物質に対する強力なアンカー
効果を有する優れたチタン又はチタン合金複合体
を提供することを目的とする。
また、他の目的は、上記優れた特性を有するチ
タン又はチタン複合体を容易に製造できる方法を
提供することにある。
〔問題を解決するための手段〕
本発明は、チタン又はチタン合金基体の表面
に、チタン又はチタン合金のコイル状骨格構造体
を強固に固着させたチタン複合体とすることによ
り、前記問題を解決したものである。
以下、本発明をより詳しく説明する。
本発明において、基体材料としてチタンが用い
られるが、用途に応じて適宜他の金属、例えば
Ta，Nb，白金族金属，Al，Ｖ等を添加したチタ
ン合金を用いてもよい。板状、棒状等適宜の形状
に成形した該基体は表面を予め、水洗、酸洗、超
音波洗浄、蒸気洗浄等により、清浄化処理するこ
とが好ましい。また、エツチングやブラスト等の
処理を組み合わせて表面を粗面化、或いは活性化
してもよい。又、後に固着するコイル状部材の外
周部分に相応する溝を溝切加工等によりチタン基
体上に設けて接合面積を増加させ、固着をより強
固にすることができる。次いで、このようにして
得られたチタン基体上にチタン又はチタン合金の
コイル状骨格構造体が固着される。先ず、チタン
又はチタン合金の線を断面が円形又は多角形のボ
ビンに巻き、断面が円形又は多角形のコイルを形
成する。コイルの線間隔を線径以下とすればコイ
ル同士がからみ合うことがなく好ましい。コイル
の材料はチタン線材及び前記した基体材料と同様
のチタン合金を用いることができる。
次いで、このようにして得たチタンコイルを前
述したチタン基体上に層状に並べ、コイル同士及
びコイルと基体の接合部分にチタン又はチタン合
金の粉末と結合材を含む混和物をペースト状にし
て塗布し、相互に結着してコイル状骨格構造体を
チタン基体表面に形成し、真空中又は不活性気体
中で加熱して強固に固着したチタン複合体を得
る。
固着するコイルは、基体表面の一部又は全面に
設けてもよく、更にコイル層を２層以上に積層固
着してもよい。コイル同士及びコイルと基体を固
着するための混和物は、基体及びコイルと同様の
チタン又はチタン合金の粉末にCMC（カルボキシ
メチルセルロース）、コロジオン等の結合剤或い
は水や有機溶剤を適宜加えてペースト状とし、ハ
ケ等で接合部分に塗布する。チタン粉末は通常、
数μm〜300μm程度の粒度のチタン又はチタン合
金の金属粉を使用するが、水素化チタン粉末等の
容易に熱分解して金属チタンとなるチタン化合物
粉末を用いることもできる。
上記の加熱は、チタン粉末がコイル及び基体と
十分焼結接合するために900゜〜1400℃で行うこと
が好ましく、該温度で30分〜５時間程度保持すれ
ば良い。
第１図は、本発明により得られたチタン複合体
の例の断面顕微鏡写真（倍率約８倍）である。
チタン基体とチタンコイルの固着は、上記の方
法以外にTIG溶接、MIG溶接、電子ビーム溶接、
抵抗溶接、超音波溶接及び拡散溶接等の種々の溶
接法で行うことが可能であり、また、ろう接法を
適用することもできる。
〔実施例〕
実施例 １ 線径0.5mmのJIS2種チタン線を直径1.0mmの断面
円形ボビンに0.5mm間隔に巻き、断面円形のチタ
ンコイルを作つた。別途、たて25mmよこ15mm厚さ
３mmのJIS2種チタン圧延板を用意し、上記のコイ
ルとともにアセトン中にて超音波洗浄を行つた
後、沸騰20％HCl中に５分間浸漬し、表面活性化
処理を行つた。
このチタン板上に、粒度44μm以下のチタン粉
末に1.5％CMC水溶液を少量加え混和したペース
トを塗布し、チタンコイルを密に一層並べて結着
した。これを十分に酸素と水分を除去したアルゴ
ン気流中、60℃で乾燥した後、昇温し、1050℃で
３時間加熱し、接合部分を焼結して第１図に示す
如く、コイル２とチタン基体１とが強固に固着し
た表面コイル状骨格構造チタン複合体を得た。
これを電極基材として通常の熱分解により、表
面に酸化イリジウムを含む電極活性被覆を施して
陽極を構成し、150g／ｌ硫酸水溶液中60℃、
150A／ｄm2の電解条件で酸素発生を行つた。そ
の結果、平滑チタン板を基体とし、コイル状骨格
構造を有しない従来の同様の陽極と比較して
40mV低い陽極電位が得られ、有効表面積で約4.5
倍に増大していることが分かる。
実施例 ２ 線径0.3mmのJIS2種チタン線を直径0.5mmのボビ
ンに0.2mm間隔に巻き、コイルを形成した。
一方、直径55mm、長さ50mmの円柱状6A1−4V
−Ti合金鋳造物の円柱側面に溝切バイトを用い
てネジ状に半円形の溝切加工を施し、上記のコイ
ルと共にアセトン中にて超音波洗浄を行つた後、
80℃の1.5％H2SO4中に30分浸漬して表面活性化
を行つた。
別途、粒度37μm以下の水素化チタン粉末に1.5
％CMC水溶液を加え、混練してペースト混和物
をつくり、これを上記円柱状基材の側面に塗布
し、溝に沿つて上記コイルを仮付けし、その上に
上記ペーストを塗布し、コイル間に更にコイル層
を積み上げ二層コイル層を結着した。これを十分
に酸素と水分を除去したアルゴン気流中、60℃で
乾燥した後、昇温し、1100℃で２時間加熱して接
合部分を焼結させ、コイルと基体を強固に固着し
た。
得られた表面コイル状骨格構造体チタン複合体
は、表面チタン多孔質体と類似した表面積を有
し、実質的に300〜500μmの孔径を有する多孔質
体に相当するものである。生体インプラント用多
孔質体に骨細胞が侵入するためには150〜200μm
以上の孔径が必要であることが知られているが、
上記得られたチタン複合体は、十分な多孔度とチ
タン線の強靭さを有し、強力なアンカー効果を有
するので、生体インプラント用金属材料として極
めて有用であることが分かる。
〔発明の効果〕
本発明により、チタンコイル状骨格構造体をチ
タン基体に強固に固着したので、物理的、化学的
強度にに優れ、かつ、十分な表面積と、被着物質
に対するアンカー効果を有する表面コイル状骨格
構造体チタン複合体が得られ、電極基体、触媒担
持体、生体インプラント用金属材料等として極め
て有用である。
また、コイル状骨格構造体を焼結法等により基
体に固着するので、簡単な操作で任意の厚み及び
多孔度を有する上記チタン複合体を容易に製造す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明により得られたコイル状骨格
構造体チタン複合体の例を示す断面顕微鏡写真で
ある。 １：チタン基体、２：チタンコイル状骨格構造
体。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ チタン又はチタン合金基体と、その表面に固
    着された一層又は多層のチタン又はチタン合金の
    コイル状骨格構造体とから成ることを特徴とする
    表面コイル状骨格構造チタン複合体。 ２ コイルの断面が、円形又は多角形のチタン又
    はチタン合金のコイル状骨格構造体を用いる特許
    請求の範囲第１項に記載のチタン複合体。 ３ 線間隔が線径以下のコイル状骨格構造体を用
    いる特許請求の範囲第１項に記載のチタン複合
    体。 ４ チタン又はチタン合金の粉末と結合剤を含有
    する混和物を用いて、チタン又はチタン合金のコ
    イル状骨格構造体を構成するコイル同士及び該骨
    格構造体とチタン又はチタン合金基体とを結着さ
    せ、次いで真空中又は不活性雰囲気中で加熱し
    て、該粉末を焼結し、チタン又はチタン合金基体
    上にチタン又はチタン合金のコイル状骨格構造体
    を固着させることを特徴とする表面コイル状骨格
    構造チタン複合体の製造方法。 ５ 加熱を900゜〜1400℃で行う特許請求の範囲第
    ４項に記載の製造方法。 ６ 溝切加工したチタン又はチタン合金基体を用
    いる特許請求の範囲第４項に記載の製造方法。 ７ チタン又はチタン合金基体上に、コイル状チ
    タン又はチタン合金の骨格構造体を溶接、又はろ
    う接することにより固着することを特徴とする表
    面コイル状骨格構造チタン複合体の製造方法。
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