歯科用純チタンおよびチタン合金のフッ化物含有酸性生理食塩水中での電気化学測定
目的:歯科用インプラントに応用されているチタンやその合金は,フッ化物含有溶液中で腐食することが知られている.本研究では,純チタンとチタン合金のフッ化物溶液中での腐食挙動を,金属材料の耐食性評価に効果的な電気化学測定により明らかにし,インプラントとしての耐食性を明らかにすることを目的とした.方法:試料は純チタン(TI),Ti-6Al-4V(TAV)およびTi-7Nb-6Al(TNB)を研磨して用いた.溶液は生理食塩水(SAL)とNaFを含む生理食塩水(NAF)とした.電気化学測定は,ポテンショスタットを用いて37℃に保持した溶液中で,60分までの開回路電位(OCP),分極抵抗値(Rp),アノード...
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Published in | 日本口腔インプラント学会誌 Vol. 35; no. 1; pp. 16 - 23 |
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Main Authors | , , , , , , , |
Format | Journal Article |
Language | Japanese |
Published |
公益社団法人 日本口腔インプラント学会
31.03.2022
日本口腔インプラント学会 |
Subjects | |
Online Access | Get full text |
ISSN | 0914-6695 2187-9117 |
DOI | 10.11237/jsoi.35.16 |
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Abstract | 目的:歯科用インプラントに応用されているチタンやその合金は,フッ化物含有溶液中で腐食することが知られている.本研究では,純チタンとチタン合金のフッ化物溶液中での腐食挙動を,金属材料の耐食性評価に効果的な電気化学測定により明らかにし,インプラントとしての耐食性を明らかにすることを目的とした.方法:試料は純チタン(TI),Ti-6Al-4V(TAV)およびTi-7Nb-6Al(TNB)を研磨して用いた.溶液は生理食塩水(SAL)とNaFを含む生理食塩水(NAF)とした.電気化学測定は,ポテンショスタットを用いて37℃に保持した溶液中で,60分までの開回路電位(OCP),分極抵抗値(Rp),アノード分極曲線から不動態保持電流密度(I300およびI500)で評価した.結果:SAL中では純チタンおよびチタン合金の60分までのOCP曲線は安定し,Rp値,I300およびI500値から優れた耐食性を示した.一方で,NAF中でのOCP曲線はいずれのチタン合金も徐々に電位が低下し,測定30分以降で急激な電位低下が起こった.また,NAF中でのRp値はSAL中と比較して明らかに小さかった.NAF中でのI300およびI500値はSAL中より大きく,その値はTAVおよびTNBのほうがTIより大きくなり,TAVが最も大きかった.結論:SAL中では純チタンおよびチタン合金も優れた耐食性を維持していた.一方で,NAF中では純チタンおよびチタン合金でも不動態被膜の破壊が起こったが,そのフッ化物による腐食程度は,TIよりTAVおよびTNBで起こりやすいことが示唆された. |
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AbstractList | 目的:歯科用インプラントに応用されているチタンやその合金は, フッ化物含有溶液中で腐食することが知られている. 本研究では, 純チタンとチタン合金のフッ化物溶液中での腐食挙動を, 金属材料の耐食性評価に効果的な電気化学測定により明らかにし, インプラントとしての耐食性を明らかにすることを目的とした. 方法:試料は純チタン(TI), Ti-6Al-4V(TAV)およびTi-7Nb-6Al(TNB)を研磨して用いた. 溶液は生理食塩水(SAL)とNaFを含む生理食塩水(NAF)とした. 電気化学測定は, ポテンショスタットを用いて37℃に保持した溶液中で, 60分までの開回路電位(OCP), 分極抵抗値(Rp), アノード分極曲線から不動態保持電流密度(I300およびI500)で評価した. 結果:SAL中では純チタンおよびチタン合金の60分までのOCP曲線は安定し, Rp値, I300およびI500値から優れた耐食性を示した. 一方で, NAF中でのOCP曲線はいずれのチタン合金も徐々に電位が低下し, 測定30分以降で急激な電位低下が起こった. また, NAF中でのRp値はSAL中と比較して明らかに小さかった. NAF中でのI300およびI500値はSAL中より大きく, その値はTAVおよびTNBのほうがTIより大きくなり, TAVが最も大きかった. 結論:SAL中では純チタンおよびチタン合金も優れた耐食性を維持していた. 一方で, NAF中では純チタンおよびチタン合金でも不動態被膜の破壊が起こったが, そのフッ化物による腐食程度は, TlよりTAVおよびTNBで起こりやすいことが示唆された. 目的:歯科用インプラントに応用されているチタンやその合金は,フッ化物含有溶液中で腐食することが知られている.本研究では,純チタンとチタン合金のフッ化物溶液中での腐食挙動を,金属材料の耐食性評価に効果的な電気化学測定により明らかにし,インプラントとしての耐食性を明らかにすることを目的とした.方法:試料は純チタン(TI),Ti-6Al-4V(TAV)およびTi-7Nb-6Al(TNB)を研磨して用いた.溶液は生理食塩水(SAL)とNaFを含む生理食塩水(NAF)とした.電気化学測定は,ポテンショスタットを用いて37℃に保持した溶液中で,60分までの開回路電位(OCP),分極抵抗値(Rp),アノード分極曲線から不動態保持電流密度(I300およびI500)で評価した.結果:SAL中では純チタンおよびチタン合金の60分までのOCP曲線は安定し,Rp値,I300およびI500値から優れた耐食性を示した.一方で,NAF中でのOCP曲線はいずれのチタン合金も徐々に電位が低下し,測定30分以降で急激な電位低下が起こった.また,NAF中でのRp値はSAL中と比較して明らかに小さかった.NAF中でのI300およびI500値はSAL中より大きく,その値はTAVおよびTNBのほうがTIより大きくなり,TAVが最も大きかった.結論:SAL中では純チタンおよびチタン合金も優れた耐食性を維持していた.一方で,NAF中では純チタンおよびチタン合金でも不動態被膜の破壊が起こったが,そのフッ化物による腐食程度は,TIよりTAVおよびTNBで起こりやすいことが示唆された. |
Author | 奥森, 直人 浅川, 和也 今上, 英樹 渥美, 美穂子 前川, 修一郎 佐々木, かおり 武本, 真治 老川, 秀紀 |
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Copyright | 2022 公益社団法人日本口腔インプラント学会 |
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CorporateAuthor | 関東・甲信越支部 ((公社日本歯科先端技術研究所 岩手医科大学医療工学講座 (主任:武本真治教授 施設長:奥森直人 近畿・北陸支部 ((公社日本歯科先端技術研究所 |
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EISSN | 2187-9117 |
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PublicationTitle | 日本口腔インプラント学会誌 |
PublicationTitleAlternate | 日口腔インプラント誌 |
PublicationYear | 2022 |
Publisher | 公益社団法人 日本口腔インプラント学会 日本口腔インプラント学会 |
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References | 23) 武本真治,服部雅之,吉成正雄,ほか.含嗽剤溶液中での歯科用合金の耐食性.歯材器 2005;24:31-38. 20) ISO 10271:2020, Dentistry - corrosion test methods for metallic materials. International Organization for Standardization (ISO). 8) Schiff N, Grosgogeat B, Lissac M, et al. Influence of fluoride content and pH on the corrosion resistance of titanium and its alloys. Biomaterials 2002;23:1995-2002. 7) Nakagawa M, Matsuya S, Shiraishi T, et al. Effect of fluoride concentration and pH on corrosion behavior of titanium for dental use. J Dent Res 1999;78:1568-1572. 18) Wilhelmsen W, Grande AP. The influence of hydrofluoric acid and fluoride ion on the corrosion and passive behaviour of titanium. Electrochimica Acta 1987;32:1469-1474. 1) Plecko M, Sievert C, Andermatt D, et al. Osseointegration and biocompatibility of different metal implants - a comparative experimental investigation in sheep. BMC Musculoskel Disord 2012;13:32. 6) Nakagawa M, Matsuya S, Udoh K. Effects of fluoride and dissolved oxygen concentrations on the corrosion behavior of pure titanium and titanium alloys. Dent Mater J 2002;21:83-92. 17) Harada R, Takemoto S, Kinoshita H, et al. Influence of sulfide concentration on the corrosion behavior of titanium in a simulated oral environment. Mater Sci Eng C 2016;62:268-273. 16) 吉田隆一,青木春美,吉田康一,ほか.Color and weight changes of titanium and titanium alloys immersed in various solutions containing sodium sulfide. 日歯産業誌 2009;23:10-19. 21) Hanawa T, Hiromoto S, Asami K, et al. Surface oxide films on titanium alloys regenerated in Hanks' solution. Mater Trans 2002;43:3000-3004. 2) Lausmaa J, Kasemo B, Mattsson H, et al. Multi-technique surface charaterization of oxide films on electropolished and anodically oxidized titanium. Appl Surface Sci 1990;45:189-200. 19) Takemoto S, Hattori M, Yoshinari M, et al. Corrosion behavior and surface characterization of titanium in solution containing fluoride and albumin. Biomaterials 2005;26:829-837. 3) Hanawa T, Ota M. Characterization of surface film formed on titanium in electrolyte using XPS. Appl Surface Sci 1992;55:269-276. 4) Ong JL, Lucas LC, Raikar GN, et al. Spectroscopic characterization of passivated titanium in a physiologic solution. J Mater Sci Mater Med 1995;6:113-119. 25) 浅井 澄,徐 輝.2本連結の充実型インプラント体の破折症例.日口腔インプラント誌 2002;15:446-450 11) Pan J, Thierry D, Leygraf C. Hydrogen peroxide toward enhanced oxide growth on titanium in PBS solution : Blue coloration and clinical relevance. J Biomed Mater Res 1996;30:393-402. 9) Barão VaR, Mathew MT, Assunção WG, et al. Stability of cp-Ti and Ti-6Al-4V alloy for dental implants as a function of saliva pH - an electrochemical study. Clin Oral Implants Res 2012;23:1055-1062. 15) Koike M, Fujii H. The corrosion resistance of pure titanium in organic acids. Biomaterials 2001;22:2931-2936. 22) Karambakhsh A, Afshar A, Ghahramani S, et al. Pure commercial titanium color anodizing and corrosion resistance. J Mater Eng Perform 2011;20:1690-1696. 14) 小田 豊,河田英司,吉成正雄,ほか.チタン及びチタン合金の腐食に及ぼすフッ素イオン濃度の影響.歯材器 1996;15:317-322. 24) Yokoyama K, Ichikawa T, Murakami H, et al. Fracture mechanisms of retrieved titanium screw thread in dental implant. Biomaterials 2002;23:2459-2465. 5) Koizumi H, Takeuchi Y, Imai H, et al. Application of titanium and titanium alloys to fixed dental prostheses. J Prosthodont Res 2019;63:266-270. 12) Mabilleau G, Bourdon S, Joly-Guillou ML, et al. Influence of fluoride, hydrogen peroxide and lactic acid on the corrosion resistance of commercially pure titanium. Acta Biomater 2006;2:121-129. 10) Noguchi T, Takemoto S, Hattori M, et al. Discoloration and dissolution of titanium and titanium alloys with immersion in peroxide- or fluoride-containing solutions. Dent Mater J 2008;27:117-123. 13) Rodrigues DC, Valderrama P, Wilson TG, et al. Titanium corrosion mechanisms in the oral environment : A retrieval study. Materials 2013;6:5258-5274. |
References_xml | – reference: 6) Nakagawa M, Matsuya S, Udoh K. Effects of fluoride and dissolved oxygen concentrations on the corrosion behavior of pure titanium and titanium alloys. Dent Mater J 2002;21:83-92. – reference: 20) ISO 10271:2020, Dentistry - corrosion test methods for metallic materials. International Organization for Standardization (ISO). – reference: 17) Harada R, Takemoto S, Kinoshita H, et al. Influence of sulfide concentration on the corrosion behavior of titanium in a simulated oral environment. Mater Sci Eng C 2016;62:268-273. – reference: 12) Mabilleau G, Bourdon S, Joly-Guillou ML, et al. Influence of fluoride, hydrogen peroxide and lactic acid on the corrosion resistance of commercially pure titanium. Acta Biomater 2006;2:121-129. – reference: 24) Yokoyama K, Ichikawa T, Murakami H, et al. Fracture mechanisms of retrieved titanium screw thread in dental implant. Biomaterials 2002;23:2459-2465. – reference: 21) Hanawa T, Hiromoto S, Asami K, et al. Surface oxide films on titanium alloys regenerated in Hanks' solution. Mater Trans 2002;43:3000-3004. – reference: 23) 武本真治,服部雅之,吉成正雄,ほか.含嗽剤溶液中での歯科用合金の耐食性.歯材器 2005;24:31-38. – reference: 8) Schiff N, Grosgogeat B, Lissac M, et al. Influence of fluoride content and pH on the corrosion resistance of titanium and its alloys. Biomaterials 2002;23:1995-2002. – reference: 14) 小田 豊,河田英司,吉成正雄,ほか.チタン及びチタン合金の腐食に及ぼすフッ素イオン濃度の影響.歯材器 1996;15:317-322. – reference: 5) Koizumi H, Takeuchi Y, Imai H, et al. Application of titanium and titanium alloys to fixed dental prostheses. J Prosthodont Res 2019;63:266-270. – reference: 22) Karambakhsh A, Afshar A, Ghahramani S, et al. Pure commercial titanium color anodizing and corrosion resistance. J Mater Eng Perform 2011;20:1690-1696. – reference: 15) Koike M, Fujii H. The corrosion resistance of pure titanium in organic acids. Biomaterials 2001;22:2931-2936. – reference: 25) 浅井 澄,徐 輝.2本連結の充実型インプラント体の破折症例.日口腔インプラント誌 2002;15:446-450. – reference: 4) Ong JL, Lucas LC, Raikar GN, et al. Spectroscopic characterization of passivated titanium in a physiologic solution. J Mater Sci Mater Med 1995;6:113-119. – reference: 9) Barão VaR, Mathew MT, Assunção WG, et al. Stability of cp-Ti and Ti-6Al-4V alloy for dental implants as a function of saliva pH - an electrochemical study. Clin Oral Implants Res 2012;23:1055-1062. – reference: 18) Wilhelmsen W, Grande AP. The influence of hydrofluoric acid and fluoride ion on the corrosion and passive behaviour of titanium. Electrochimica Acta 1987;32:1469-1474. – reference: 19) Takemoto S, Hattori M, Yoshinari M, et al. Corrosion behavior and surface characterization of titanium in solution containing fluoride and albumin. Biomaterials 2005;26:829-837. – reference: 10) Noguchi T, Takemoto S, Hattori M, et al. Discoloration and dissolution of titanium and titanium alloys with immersion in peroxide- or fluoride-containing solutions. Dent Mater J 2008;27:117-123. – reference: 3) Hanawa T, Ota M. Characterization of surface film formed on titanium in electrolyte using XPS. Appl Surface Sci 1992;55:269-276. – reference: 2) Lausmaa J, Kasemo B, Mattsson H, et al. Multi-technique surface charaterization of oxide films on electropolished and anodically oxidized titanium. Appl Surface Sci 1990;45:189-200. – reference: 7) Nakagawa M, Matsuya S, Shiraishi T, et al. Effect of fluoride concentration and pH on corrosion behavior of titanium for dental use. J Dent Res 1999;78:1568-1572. – reference: 16) 吉田隆一,青木春美,吉田康一,ほか.Color and weight changes of titanium and titanium alloys immersed in various solutions containing sodium sulfide. 日歯産業誌 2009;23:10-19. – reference: 1) Plecko M, Sievert C, Andermatt D, et al. Osseointegration and biocompatibility of different metal implants - a comparative experimental investigation in sheep. BMC Musculoskel Disord 2012;13:32. – reference: 13) Rodrigues DC, Valderrama P, Wilson TG, et al. Titanium corrosion mechanisms in the oral environment : A retrieval study. Materials 2013;6:5258-5274. – reference: 11) Pan J, Thierry D, Leygraf C. Hydrogen peroxide toward enhanced oxide growth on titanium in PBS solution : Blue coloration and clinical relevance. J Biomed Mater Res 1996;30:393-402. |
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SubjectTerms | チタン合金 フッ化物 電気化学測定 |
Title | 歯科用純チタンおよびチタン合金のフッ化物含有酸性生理食塩水中での電気化学測定 |
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Volume | 35 |
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ispartofPNX | 日本口腔インプラント学会誌, 2022/03/31, Vol.35(1), pp.16-23 |
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