JPH04144984A - アパタイトコーテイング複合材料及びその製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３．１産業上の利用分野 この発明は、アパタイトセラミックスのコーティングに
関するものである。

アパタイトは、人骨の無機成分と同質のもので体内にイ
ンブラントされる人工骨、人工歯根等の材料として有用
なものであり、人骨との生体親和性が高い。しかし、こ
の種の焼結体は、強度、靭性、耐摩耗性等の点で劣ると
いわれている。一方。

強度の点では優れているアルミナ、ジルコニア等は生体
適合性が劣っている。そのためアルミナ。

ジルコニアの基材の上にアパタイトをコーティングする
ことで、生体適合性に優れた高強度材料を開発すること
が期待されるものである。またコーティング層のアパタ
イト中にリン酸三カルシウムを析出させることにより、
生体内ではリン酸三カルシウムが溶出し周辺の遺骨作用
が促進される。

またアパタイト中のリン酸三カルシウムは焼成時のアパ
タイトの粒成長を抑制するので緻密なコーティング層が
生成する。

この明細書において、　「アパタイト」なる用語は、リ
ン酸水素カルシウムあるいは酸化カルシウム、炭酸カル
シウム、リン酸アンモニウム等の所要割合での反応の結
果として生成せられる化合物であり、Ｃａ＋　ｅ　（Ｏ
Ｈ）２　（ＰＯ４）ａすなわちカルシウムハイドロキシ
アパタイト（以下、ＨＡｐと記述する）を意味する。ま
た［リン酸三カルシウム」は、上記と同様の反応の結果
として生成せられる化合物であり、β−Ｃａ３（ＰＯ４
）２すなわちベータトリカルシウムホスフェイト（以下
、ＴＣＰと記述する）を意味する。

またこの明細書において割合を表わす％はすべで重量に
基づいて計算した値である。

３．２従来技術及びその問題点 ＨＡｐ焼結体は高い生体適合性を示すが機械的強度の点
では劣るため、ジルコニア等の高強度材料にアパタイト
を配合することで複合化したり、あるいは結晶化ガラス
のように一方向に結晶配向化させることで強度の向上が
図られてきた。しかしながら、未だ十分な機械的強度が
得られていない。

そのため高強度材料にＨＡｐをコーティングすることが
期待されている。ところが、ＨＡｐは直接セラミックス
基材と結合しにくい。また、セラミックスの表面コーテ
ィングの方法としてプラズマ溶射、ＣＶＤ等があり高い
接合強度が得られることが知られているが、膜厚を厚く
するには時間がかかり、高価な専用の機械を必要とする
。

この発明は、上記のような実状からなされたものであっ
て、高強度材料上に緻密なＨＡｐ膜を生成させる新規コ
ーティング技術を提供することを目的とする。

３．３問題の解決手段 この発明によるセラミックスコーティングの方法は、上
記目的の達成のために、メタリン酸カルシウムとリン酸
四カルシウムを適当量、混合したスラリーを塗布し、水
蒸気雰囲気下で加熱、反応させて、対象のセラミックス
表面にＨＡｐと共にリン酸三カルシウムを生成すること
を目的とする。

基板セラミックス表面に、メタリン酸カルシウムとリン
酸四カルシウムの混合したスラリーを塗布し、加熱処理
を行うが、加熱処理前に水蒸気を対象セラミックス表面
に十分に通しておき、また処理温度は好ましくは、１２
００〜１３５０℃である。メタリン酸カルシウムとリン
酸四カルシウムの混合比を原子比（Ｃａ／Ｐ）に換算す
ると１．４〜１．７５となされる。ただし上記の原子比
（Ｃａ／Ｐ）範囲は限定的なものではない。

これらの熱処理により、セラミックス表面に塗布したメ
タリン酸カルシウムとリン酸四カルシウムは、反応が進
行し、ＨＡｐと共にＴＣＰが生成する（Ｘ線回折スペク
トルと赤外吸取スペクトルで確認）。

ＨＡｐ中に析出するＴＣＰは１２００℃より高い温度で
長時間、熱処理するとα相に転移し、それに伴い著しい
体積変化が生じ、コーテイング膜にと基板セラミックス
の間などに亀裂が生じる原因となるので、熱処理時間は
好ましくは一時間以内が望ましい。

３．４作用 コーティング対象セラミックス表面にメタリン酸カルシ
ウムとリン酸四カルシウムを適当量、混合したスラリー
を塗布し、水蒸気下で加熱、反応させると、対象のセラ
ミックス表面にＨＡｐが生成し、その中にＴＣＰが析出
する。ＴＣＰは焼成時アパタイトの粒成長を抑制するの
で緻密なコーティング層が形成される。また、水蒸気が
存在しない条件下では、表面より比較的基板に近いコー
ティング層でピロリン酸カルシウムが主として生成し、
ピロリン酸カルシウムはＨＡｐをＴＣＰと酸化カルシウ
ムに分解せしめるので、加熱前から水蒸気を対象セラミ
ックス表面に十分に通す必要がある。

３．５発明の効果 以上の次第で、この発明によるアパタイトセラミックス
のコーティング技術は、コーティング対象セラミックス
表面にメタリン酸カルシウムとリン酸四カルシウムを適
当量、混合したスラリーを塗布し、水蒸気下で加熱、反
応させるもので、対象のセラミックス表面にＨＡｐが生
成し、同時にＴＣＰが析出する。ＴＣＰが析出すること
により、焼成時のＨＡＰの粒成長を妨げ緻密にコーティ
ングし、生体内では周辺の遺骨作用を促進する製品を得
る。ことができる。

またこの発明によれば、冒頭で説明したように、高価な
専用機械を必要としないので製品の製造においてランニ
ングコストダウンを果たすことができる。

３．６実施例 次にこの発明の効果を実証するために実施例を示す。

実施例　１ 部分安定化ジルコニアの表面にメタリン酸カルシウムと
リン酸四カルシウムを原子比（Ｃａ／Ｐ）で１゜６７に
混合したスラリーを塗布し、水蒸気下１２００°Ｃで４
０分間加熱処理を行った。こうして得られたジルコニア
表面はｍ密な膜状の形態を示しており、Ｘ線回折スペク
トルによるとメタリン酸カルシウムやリン酸四カルシウ
ムは見られずＨＡｐとＴＣＰが生成している。

実施例　２ アルミナの表面にメタリン酸カルシウムとリン酸四カル
シウムを原子比（Ｃａ／Ｐ）で１．６７に混合したスラ
リーを塗布し、水蒸気下１２００″Ｃで４０分間加熱処
理を行った。こうして得られたジルコニア表面は緻密な
膜状の形態を示しており、Ｘ線回折スペクトルによると
メタリン酸カルシウムやリン酸四カルシウムは見られず
ＨＡｐとＴＣＰが生成している。

指定代理人 工業技術院名古屋工業技術試験所長 富山朔太部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 コーティング対象セラミックス表面に、メタリン酸カル
   シウム（ＣａＰ＿２Ｏ＿６）とリン酸四カルシウム（Ｃ
   ａ＿４（ＰＯ＿４）＿２Ｏ）を適当量、混合したスラリ
   ーを塗布し、水蒸気下で加熱、反応させる。メタリン酸
   カルシウムとリン酸四カルシウムの割合は原子比（Ｃａ
   ／Ｐ）で１．４〜１．７５とし、焼成温度は９００〜１
   ３５０℃とする。 対象のセラミックス表面にアパタイトが生成すると共に
   リン酸三カルシウムも析出する。また、メタリン酸カル
   シウムを用いることで生成物と基盤のセラミックスを強
   固にコーティングできることを特徴とする、アパタイト
   セラミックスのコーティング技術。