JPH04342A - 生体用機能合金 - Google Patents

生体用機能合金

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JPH04342A
JPH04342A JP2117639A JP11763990A JPH04342A JP H04342 A JPH04342 A JP H04342A JP 2117639 A JP2117639 A JP 2117639A JP 11763990 A JP11763990 A JP 11763990A JP H04342 A JPH04342 A JP H04342A
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Hisao Honma
本間 久夫
Takechika Takada
雄京 高田
Makoto Hosoya
誠 細谷
Kazunori Iijima
飯島 一法
Naoshi Katakura
片倉 直至
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TOOYAMA KIKINZOKU KK
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TOOYAMA KIKINZOKU KK
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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】 [産業上の利用分野] 本発明は、生体に適した材料で2種の機能を持ち、その
中の1つは形状記憶効果を示すことを利用した生体用形
状記憶合金としての用途つまりインブラント、骨格及び
歯列矯正用ワイヤ、加工用クラスプ、歯科用補綴物(ク
ラウン、クラスプ)等であり、他の1つは機械的強度及
び耐食性に優れ生体適合性が良いことを利用した人口骨
としての用途、つまりインブラント、人口股関節、接骨
板等に適した材料である。
[従来の技術] 生体用形状記憶合金としては、T1Ni合金が既に開発
されており、歯科材料の分野で超弾性を活かした歯別矯
正用ワイヤー及び医療用などに実用化されている。しか
し、Niは生体細胞に対し毒性を示すことが知られてお
り、人によってはアレルギー反応などを起すため、生体
に及ぼすNiの影響が問題となっている。又、人工骨な
どに応用されているTi−6AI−4VなどVを含む合
金も生体用合金として知られているが、■を含むためV
の生体有害性が問題となっている。等原子量比のTiP
d合金は、Ni及びVを含まない形状記憶合金であり、
500℃付近でB2型母相からB19型マルテンサイト
相に変態し、形状記憶効果を示すことが知られている。
TiPd合金は、原子炉などの高温領域での使用を目的
とした高温用形状記憶合金として研究されており、変態
温度と組成及び熱処理温度の関係は、Pd濃度44■o
f%〜55101%の範囲で調べられている。形状記憶
効果が現れる変態温度はPd濃度の低下にともない低く
なるが、最も低い場合でも300℃以上と高温である。
そのため、生体への応用を考慮し、TiPd合金のPd
をFeあるいはCrで一部置換することで、変態温度を
低下させた低温用形状記憶合金に関する報告もある。
[発明が解決しようとする課題] 本発明は生体に有害とされているN15Vを含有しない
TiPd−Co合金とすることで、生体用機能合金とし
ての生体適合性を保証せんとするものである。又、Ti
Pd合金のPdの一部をCoで置換することにより、形
状記憶効果を示す変態温度を低下させ、同時に優れた機
械的性質と耐食性を有する生体用形状記憶合金及び生体
用合金である生体用機能合金を提供せんとするものであ
る。
[課題を解決するための手段] 本発明は、 T i : 45〜80 mol% P d + Co  :  40〜55  mol%た
だし Co:≦30 so1% よりなる合金を500〜1000’Cの温度に保持後急
冷してなる生体用機能合金である。
上記組成で更に望ましい範囲はT l−(42,2go
i%〜55I01%)Pd合金のPdを半分程度までC
oで置換した範囲がよい。
生体用形状記憶合金とした場合、かがる組成の合金を5
00〜1000℃で熱処理することにより、熱弾性型マ
ルテンサイト変態を持ち、かつ形状記憶効果の現れる変
態温度及び機械的性質が生体用に適するものとなる。
本発明は、TiPd合金の特性を、Coを含有すること
により一層生体用に適したものとする。すなわち、Pd
をCoで置換することは形状記憶効果の現れる変態温度
を低下させ、硬さや脆さの機械的性質を改善する。Co
濃度0.5so1%未満あるいはCo濃度20 so1
%を超える置換はかかる改善効果が顕著ではない。
また、Ti濃度が60■o1%を超える場合及び45g
o1%未満の場合は、熱処理を行っても所期の形状記憶
効果を示さず、上記範囲外の熱処理温度においても同様
に所期の効果が得られない。
[実施例コ はじめに、900℃で熱処理したTiPd合金について
、Pd濃度40■o1%〜50 so1%の範囲におけ
る変態温度(As点)とPd濃度との関係を調べた。結
果は第1図に示すとおりであった。図中“−〇−は守護
らの結果を引用したものであり、 −△−は本発明者ら
の結果である。これら両者の結果より、’riPdTi
Pd合金度42.5 so1%〜50mol%の範囲で
Pd濃度の減少に伴い変態温度(As点)が低下するこ
とがわかった。又、Pd濃度42.5 mol%のTi
Pd合金は、X線回折の結果より、TiPd+TizP
dの2相共存相であるにもかかわらず明確な変態維持し
、Pd濃度42.5101〜50■of%の範囲におい
て変態温度が最も低かった。
次に、このPd濃度42.5 mol%のTiPd合金
(T i −42,5P d )のPdを表1に示すよ
うに一部Coで置換したTiPd−Co合金について試
験をした。
表1 表1に示す各Tied−Co合金の作製方法は以下の手
順で行った。合金組成金属であるスポンジTi(99,
5%)、板状P d (99,95%)、塊状Co(9
9,5%)を予めアーク溶解炉で融解し脱ガスを行った
後、目的の組成となるように各金属を秤量し、再度アー
ク溶解炉を用いてアルゴン雰囲気中で融解して約14g
のボタン状合金を作製した。各ボタン状合金をカーボン
鋳型(GS 203新日鐵化学製)を用いて円柱及び板
状にキャストマチック(CM 203、岩谷製)で鋳造
した後、各測定に応じた長さに切断して熱処理を行い試
料とした。円柱状試料の大きさは直径3■、長さ50m
5 (D S C及び金属組織用の試料)と、直径1.
2■、長さ351■(電気抵抗用の試料)の2種、そし
て板状試料(X線回折用の試料)の大きさは厚さ 0.
5m鵬、幅5■層、長さ15m5とした。熱処理につい
ては、各温度に4時間保持し、氷水中で急冷した。
各合金No、1〜No、4の変態温度(As点、Af点
、Mg点、Mf点)は、オイルバス中で試料の電気抵抗
を測定し、その温度依存性から求めた。この場合の加熱
冷却速度は5℃〜6℃/sinとし、測定のため試料に
流す電流を100mAに設定した。TiPd合金No、
5については、示差熱走査熱量計(D S C)を用い
、加熱冷却速度を10℃/sinに設定することにより
変態温度(As点)を求めた。又、熱処理後の各試料の
相状態を確認するため、室温でX線回折による相の同定
及び高温顕微鏡による変態前後の金属組織の観察も行っ
た。
第2図は合金No、1、第3図は合金No、2、第4図
は合金No、3、第5図は合金No、4におけるそれぞ
れの変態温度に及ぼす熱処理温度の影響を示すグラフで
、第6図は熱処理温度900℃におけるTied−Co
合金の変態温度に及ぼすCo濃度の影響を示すグラフで
ある。各図中の“−〇−はAs点“−△−はAf点、−
口−はMs点、 −一 はMf点である。
第2図において各変態点の温度は熱処理温度950℃付
近で最も低い。又、変態前後の比抵抗の変化量は、熱処
理温度が低いほど大きくなる傾向を示し、850℃の時
の変化量は1000℃の時の変化量の約2倍であった。
第3図においては各変態点の温度は熱処理温度900℃
及び1000℃付近で低くなる傾向を示し、950℃で
は第2図の場合と異なり最も高い。比抵抗の変化量は熱
処理温度によらずほぼ同じ値であった。
第4図においても、各変態点の温度は第3図と同様に熱
処理温度900℃付近で最も低い。比抵抗の変化量も第
3図と同様の傾向を示した。
第5図においては、各変態点の温度は熱処理温度900
℃付近で最も低くなっているが、第3図、第4図でみら
れた熱処理温度950℃付近での各変態点のピークは減
少し、第2図に類似した下凸のグラフとなる。又、比抵
抗の変化量については第3.4図の場合と同様である。
第6図は上記の各変態温度とCo濃度との関係を熱処理
温度900℃の場合についてまとめたものであるが、各
変態点の温度は、Co濃度の増加に依存し低下した。特
にCo濃度11■o1%のTiPd−Co合金の場合の
各変態点の温度は50℃付近にあり、生体用として適す
ることが判る。又、熱処理温度850℃、950℃、1
000℃の場合においても同様の傾向を示した。
次に高温顕微鏡により変態前後の金属組織の観察試験を
したところ、表面を鏡面研磨したC0濃度5mol%の
Tied−Co合金の組織は、変態温度を過ぎると表面
にしわのような歪みが現れ、再び温度を下げるとその歪
は室温付近で若干残留する程度になった。Co濃度7m
ol%以上のTiPd−Co合金では変態前後で大きな
変化はみられなかった。
これらの合金の機械的性質を知るため熱処理温度900
℃の場合の各合金の荷重500gにおけるマイクロビッ
カース硬さを表2に示す。
表2 これよりPdの一部をCo置換すると硬さは減少する。
特にCo濃度5■o1%のTiPd−Co合金の硬さが
最も低くなっており、Co−Cr合金鋳造体よりも小さ
い値となっている。
この組成の合金は鋳造体試料でも実際に塑性変形可能で
ある。
[発明の効果] 本発明合金はニッケル、バナジウムを含有していないの
で生体用に適するものであり、Coの含有により変態温
度は低下する。そのCo濃度と熱処理温度との組合せに
より変態温度を細かく設定することができる。又、加工
性に優れており、形状記憶効果を比較的低い変態温度で
示すことから、インブラント、人工股関節、接骨材、骨
格矯正用ワイヤー、加工用クラスプ、歯科用補綴物等生
体用機能合金として有用である。
【図面の簡単な説明】
第1図はTiPd合金の変態温度(As点)とPd濃度
との関係を示すグラフ、第2〜5図は各TiPd−Co
合金の変態温度と熱処理温度との関係を示すグラフ、 第6図はTiPd−Co合金の変態温度とCo濃度との
関係を示すグラフである。 第 図 熱処理濃度 [”C] 濃度 [mol %] 熱処理温度 [’C] 第 図 熱処理温度 [’C] 第 図 熱処理温度 [’C]

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 Ti:45〜60mol% Pd+Co:40〜55mol% ただし Co:≦30mol% よりなる合金を500〜1000℃の温度に保持後急冷
    してなることを特徴とする生体用機能合金。
JP2117639A 1990-04-03 1990-05-09 生体用機能合金 Expired - Lifetime JPH089747B2 (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104388754A (zh) * 2014-12-15 2015-03-04 苏州宽温电子科技有限公司 一种形状记忆合金

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JPS61223151A (ja) * 1985-03-29 1986-10-03 Tsunayotsu Miura 歯科鋳造修復用合金

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