JPH0515770B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

＜産業上の利用分野＞ 開示技術は、歯科治療において陶材を焼き付け
する合金の組成の技術分野に属する。 ＜要旨の概要＞ 而して、この出願の発明は、歯科陶材を焼き付
けするための合金であつて基合金に対し、他の微
量元素を添加されている歯科陶材焼付用パラジウ
ム合金に関する発明であり、特に、その素材元
素、及び、合金の総重量に対する重量比におい
て、アンチモン１％〜18％、インジウム１％〜10
％、スズ0.5％〜12％、鉄0.5％〜５％、モリブデ
ン0.05％〜５％、銀0.1％〜５％、シリコン0.01％
〜0.05％を含み、これに対して、更に添加する他
の元素を陶材焼付性向上の第一の元素（コバル
ト、ニツケル、アルミニウム）群、結晶粒径微細
化の第二の元素（イリジウム、ルテニウム）群の
２群の１つの群の中から少くとも１種の元素を選
ぶものとし、その総重量に対する重量比につい
て、コバルト0.02％〜0.5％、ニツケル0.5％〜５
％、アルミニウム0.01％〜３％の少くとも１種と
残部パラジウム、及び、不純物とする第一の選び
方とし、又、イリジウム0.02％〜0.5％、ルテニ
ウム0.03％〜0.5％の少くとも１種とし残部パラ
ジウム、及び、不純物とする第二の選び方とし、
更に、コバルト0.02％〜0.5％、ニツケル0.5％〜
５％、アルミニウム0.01％〜３％の少くとも１種
を含み、更に、イリジウム0.02％〜0.5％、ルテ
ニウム0.03％〜0.5％の少くとも１種と残部パラ
ジウム、及び、不純物とする第三の選び方とする
ようにした歯科陶材焼付用パラジウム合金に係る
発明である。 ＜従来の技術＞ 周知の如き、歯科治療においては様々な治癒方
法、手段があるが、折歯等の歯の欠損部に対して
代替部に機能するものとして義歯を装着する技工
技術が旧くから種々採用されている。 而して、該種義歯の使用上の機能に対処する物
理的側面と、使用中における性状変化に対処する
化学的側面と、使用時における衛生、及び、心理
的側面に大きく影響する審美的側面の三点が治
癒、技工の制約条件として無視されなくなつてお
り、これらの三点の上面を基本的に満足させるた
めに古くから主として合金を中心とする金属体の
表面に陶材を焼き付け処理して一体化する技術が
用いられており、該陶材を焼き付けする合金は所
謂陶材焼付用合金として知られている。 而して、上記義歯の基本的機能を規制する該陶
材焼付用合金の具備する基本的条件としては、当
然のことながら、結合する陶材の特性にマツチン
グさせるべく、該陶材の機械的な特性である固く
はあるが、脆いというマイナス面を合金によつて
可及的に補うという条件と、両者の結合を図る強
い化学的一体化条件がある。 而して、口腔内での高頻度に反復される咬合咀
嚼に際し印加される力に対して合金の弾性率が高
く、又、焼き付けの際の陶材と合金の熱膨脹率が
可及的に一致し、更に、焼き付ける際の両者の化
学的な性質として合金の融点が陶材の焼成温度よ
り高く、しかも、焼き付けした後の陶材分子と合
金の金属分子間の結合力が大である特性を有して
いることが必要条件とされる。 そして、これまで開発されてきた在来態様の陶
材焼付用合金は大別して金を主成分とする貴金属
系合金、パラジウム、及び、銀を主成分とするパ
ラジウム銀系合金、そして、ニツケル、クロム、
コバルトを主体とする非貴金属系合金とに類別さ
れている。 ＜発明が解決しようとする課題＞ 而して、上述在来の陶材焼付用合金において、
まず、金を主体とする貴金属系合金は当然のこと
ながら、コスト的に高くつくという不利点があ
り、又、金を主体としていることにより硬さ値が
低く、したがつて、陶材焼付用合金としては軟ら
かく、咀嚼の際の咬合時に印加される力に充分に
耐えられないという欠点があり、そして、反復す
る摂食によつて結合されている陶材が合金から剥
離する虞があり、又、高温に対する合金の強度が
弱いために、陶材焼成処理中の合金が変形して基
本的な要求条件に適合しないという不具合があ
る。 次に、銀を主成分とするパラジウム銀系合金は
上記貴金属系合金に対して金の含有がないため
に、コスト的には安くつき、硬さ値も高くなる利
点はあるものの、それでも反復する摂食の際の咬
合圧に充分に耐えるだけの理想的な硬さ値として
は依然として不充分であるという難点があるうえ
に、陶材の焼成時に該陶材に着色を生じて陶材焼
付用合金の大きな特徴である審美性を失うという
不都合さがある。 そして、非貴金属系合金はコスト的には最も安
くつくのに加えて、硬さ値、対高温強度等の点で
優れてはいるが、歯科治癒治療における加工時の
鋳造時が悪く、又、含有元素の主成分の酸化物が
生じ安く、したがつて、焼成時に陶材に着色を生
じて口腔用材として審美性に劣るというマイナス
点があり、更に、陶材との結合力も充分でないと
いう不具合がある。 ＜発明の目的＞ この出願の発明の目的は上述従来技術に基づく
陶材焼付用合金の問題点を解決すべき技術的課題
とし、弾性率、熱膨脹率、強度等の機械的性質に
優れ、又、高温特性や鋳造性、融点等の化学的性
質も良く、更に、陶材との結合性にも秀れて陶材
焼付用合金としての要求特性のほとんど全てを満
足し得るような基合金とこれに対して選択的な添
加により陶材焼付用合金としての優れた点を更に
向上させる他の微量元素とを決定することによつ
て充分に満足すべく歯科用材料を得るようにして
医療産業における歯科治癒・治療技術利用分野に
益する優れた歯科陶材焼付用パラジウム合金を提
供せんとするものである。 ＜課題を解決するための手段・作用＞ 上述目的に沿い先述特許請求の範囲を要旨とす
るこの出願の発明の構成は前述課題を解決するた
めに、歯科治癒・歯科陶材焼付用パラジウム合金
としてアンチモンについては陶材に対する適合性
を向上させるのみならず、鋳造性を向上するため
に添加して陶材に着色を生じさせず、審美的な健
康色を低下させることがないように１〜18％の重
量比とし、更に、インジウムについては合金表面
に酸化皮膜を形成させて陶材との結合力を増強
し、更に、鋳造性、適合性も良好にするべく重量
比について１〜10％とし、又、スズについては該
インジウム同様に機械的特性を良好にするために
0.5〜12％の重量比とし、鉄についてはその基本
的性質から機械的特性を向上させ、合金の弾性率
を高め、そのために、0.5〜５％の重量比とし、
モリブデンについて合金表面に適度の硬化皮膜を
形成して陶材に対する結合力を強化するべく0.05
〜５％とし、更に、鋳造性の向上効果を図るべ
く、銀については0.1〜５％、シリコンについて
は0.01〜0.05％として少くとも１種を含むように
して、而して、これらの組成に対してそれらの特
性を更に助勢的に、且つ、選択的に向上させるべ
く陶材との結合力を増大させ、口腔内での歯肉部
の審美的健康色を再現し、脱酸効果を与え、機械
的特性を向上させ、鋳造性に良好にし、結晶の微
細化を図り、合金の脆性化を防止するように添加
する他の微量元素について、陶材焼付性の向上効
果を図る第一の元素群（コバルト、ニツケル、ア
ルミニウム）、結晶粒径の微細化効果を図る第二
の元素群（イリジウム、ルテニウム）の中から少
くとも一種の元素を含むものとし、これらの重量
比はコバルトについては0.02〜0.5％、ニツケル
については0.5〜５％、アルミニウムについては
0.01％〜３％、イリジウムについては0.02％〜0.5
％、ルテニウムについても同様に0.03〜0.5％と
し、そして、各群について残部をパラジウム、及
び、不純物とし、パラジウムについては基本的
に、陶材との熱膨脹率を一致させて、又、陶材と
の焼成においてその融点を陶材の焼成温度より高
くし、両者の結合、適合性を向上させ、更には口
腔内で変色したり、腐蝕することがないような重
要な性質を保持させるようにするようにした技術
的手段を講じたものである。 ＜理論的組成の背景＞ 次に、この出願の発明の歯科陶材焼付用パラジ
ウム合金における各成分とその重量比の組成配合
についての定性、及び、定量限定の理論的背景と
数値限定する実験的背景について理由を述べる。 まず、アンチモンについては鋳造性と陶材に対
する適合性を更に良好にするために配合するもの
であつて、通常義歯を口腔内に装着した状態では
舌側周辺部の金属露出部分が現われるのが一般的
であるが、当該部分の歯肉部にも審美的な健康色
を再現し、意匠性も悪くないようにするため、更
には、陶材に着色変化を生じないようにするため
等に必要であつて、合金全体の重量に対して１％
未満の重量比ではその効果が満足するに足る程期
待出来ず、さりながら、18％以上の添加量では逆
にその良好な機能が失われることが実験的に確認
され、したがつて、当該アンチモンについては重
量比を１〜18％を最適範囲と限定したものであ
る。 そして、インジウムについては、口腔内に於け
る咀嚼の際の咬合時に反復して印加される力に対
する弾性力を良くし、機械的特性を向上させる一
方、陶材との結合に際しては合金表面に適度の薄
い酸化皮膜を形成して鋳造性、適合性を良好にす
るように作用し、これらの特性をフルに発揮する
ためには実験的に最低１％の重量比の配合が必要
であり、一方、10％を越えて添加されると高温特
性が悪化し、又、合金が脆化することが確認さ
れ、したがつて、インジウムについての重量比は
１〜10％とその範囲を限定したものである。 又、スズについてはインジウムと同様に咀嚼事
の咬合に際しての印加力に対する機械的特性を向
上させ、パラジウム同様に陶材との係合力を強化
する等のために配合されるものであり、実験によ
れば、0.5％未満では効果が弱く、12％を越える
と脆化して好ましくないためにその重量比は0.5
〜12％と限定したものである。 次に、鉄についてはその基本的性質から機械的
特性を向上させるものであるが、一方において、
合金表面に適度の酸化皮膜を形成し、したがつ
て、陶材との結合力を増大し、合金の弾性率を高
くするため等に必要な元素であり、0.5％未満で
はこれらの目的とする効果がほとんどなく、さり
ながら、５％を越えて多く配合されると逆にその
性質を損つてしまうことが実験的に確認されたこ
とによつて重量比の最適範囲も0.5〜５％と決定
したものである。 そして、モリブデンについては合金表面に適度
の酸化皮膜を形成して陶材との結合力を強化する
ばかりでなく、義歯を口腔内に装着した場合、舌
側周辺の金属露出部分の歯肉部にも審美性を損わ
ない健康色を効果的に再現し、又、陶材に着色を
生じて審美性を低下しないようにし、又、合金に
脱酸効果を与える機能を発揮するものとして必要
であり、これらの優れた効果が期待出来る重量比
は実験の結果0.05％と５％の範囲内であり、0.05
％未満では効果が期待出来ず、５％を越えると鋳
造性や適合性が悪化することが分つたがために、
その重量比については0.05％〜５％としたもので
ある。 而して、上述基合金に対し配合される他の微量
元素に関して、鋳造性の向上を図る効果が同等に
期待される第一の発明の元素群として銀、シリコ
ンが適合するものとして選択され、そのうち、ま
ず、銀については鋳造性を良好にし、併せて、機
械的特性を向上する等のために配合するものであ
り、実験によれば、0.1％以上の場合には相当の
効果があり、５％を越えると陶材に着色を生じる
好ましくない作用があることが判明したために、
その重量比については0.1〜５％を最適範囲と決
めたものである。 次に、シリコンについては鋳造性を向上させ、
更に、合金に脱酸効果を付与し、又、流動性を良
好にする等の機能を有しており、実験によれば
0.01％未満では充分な効果が期待出来ず、一方、
0.05％を越えると合金が脆化することが判明し
た。 したがつて、シリコンについてはその重量比を
最適範囲として0.01〜0.05％に決めたものであ
る。 そして、陶材焼付特性の向上を図れる第二の発
明の元素群としてコバルト、ニツケル、アルミニ
ウムが選択出来、まず、コバルトについては、陶
材との結合力を増加させる機能を有し、又、機械
的特性を強化する機能も有しており、実験によれ
ば、その重量比が0.02％未満では効果的でなく、
0.5％を越えると酸化物を生成し易く、したがつ
て、陶材に着色や変化を生ずることが分り、そこ
で、重量比は0.02〜0.5％とその範囲を決めたも
のである。 又、ニツケルについてはコバルト同様機能を有
するものであるが、併せて、合金表面に適度の酸
化皮膜を形成して陶材との結合力を増大させ、更
に、機械的特性を向上させるため等に必要な成分
として配合されるものであつて、最低0.5％の重
量比の配合が必要であり、逆に５％を越えると酸
化物が著しく形成されて陶材に着色を生じるのみ
ならず、その結合力を低下させることが実験的に
確認され、したがつて、当該ニツケルについては
その重量比を0.05〜５％と最適範囲に決定したも
のである。 又、アルミニウムについては陶材との結合力が
増加され、したがつて、機械的特性を強化するこ
とが出来るために配合されるものであるが、実験
によれば、その重量比は0.01％未満ではほとんど
効果がなく、さりながら、３％以上の配合で脆さ
が現われ、更に、酸化生成物が出来て鋳造性が悪
化することが確認された。 そのため、当該アルミニウムの重量比は0.01〜
３％に最適範囲として決めたものである。 次に、結晶の粒径を微細化する効果を促進する
第三の発明の元素群としてイリジウム、ルテニウ
ムが選択され、イリジウムについては結晶を微細
化させ機械的特性を増加させるために配合するよ
うにしたものであつて、実験によれば0.02％未満
の重量比では効果が不充分であり、又、0.5％以
上の添加量では合金が脆化することが確認され、
それによつてイリジウムの重量比についてはその
最適範囲を0.02〜0.5％としたものである。 最後に、ルテニウムについては、イリジウム同
様に、結晶の微細化に機能的に関与し、又、機械
的特性を増強するために配合するものであるが、
重量比について0.03％未満では効果がほとんどな
く、これに対し0.5％を越えると合金が脆化する
ことが実験により確認された。 したがつて、ルテニウムについてはその最適範
囲の重量比を0.03〜0.5％に決めたものである。 又、第四の発明にあつては、上述第二、第三の
発明の利点を組み合せたものである。 そして、パラジウムについては歯科治癒治療用
材として基本的に陶材との結合、適合性を充分に
保証するために、用いられるものであり、したが
つて、陶材の熱膨脹率と同じ熱膨脹率を有し、合
金の融点を陶材の焼成温度より高くするために必
要であり、更には、先述した如く口腔内で装着さ
れた後、変色したり溶出したりせず、充分な耐蝕
性を保証する等のために必要な基本的金属であつ
て、合金全体重量に対する比率は合金全体に対し
ては大比率ではあるが、陶材結合との重要な役割
比率として不純物と共に残部としたものである。 ＜実施例＞ 次に、この出願の発明を実施例としたものと公
知の陶材焼付用合金とを共に示すと第１表の通り
である。

【表】 当該第１表の各試料については各素材を各々周
知の高周波加熱溶解炉にて1400℃の溶解温度で30
分間溶解し、t10×w50×l100mmの形状に鋳造し、
その後、周知の圧延ロールによつて所定の形状に
圧延加工した。 而して、上述の如くして得られたところの各試
料の加工材を遠心鋳造法によりt1.0×w10×l15mm
の所望数の板状試験片に成形して硬さ試験を行つ
た。 又、同様な製作手段によつてφ2.0×l50mmの棒
状試験片を作製して引張り試験、伸び測定試験を
行つた。 各試験内容については次の通りである。 (1) 硬さ試験 マイクロビツカース硬さ試験機を用い荷重
200ｇ、荷重印加時間30秒の条件で測定した。 (2) 引張り強さ試験 標点の長さ20mmの引張り試験片をテンシロン
引張り試験機により引張り速度10mm／minで測
定した。 (3) 伸び測定試験 この試験は上記引張り強さ試験と同様に行つ
たものである。 (4) 変色観察試験 各試験片についてはJIS・Ｒ・6253規定の400
番研磨紙にて研磨した後、一種類の試験片は37
±２℃の0.1％硫化ナトリウム溶液中にて３日
間全浸漬させた後の変色を観察した。 又、他の種類の試験片については37±２℃の
0.1％硫化ナトリウム、及び、１％乳酸等量混
合溶液中に３日間全浸漬させた後の変色状態を
観察したものである。 (5) 陶材変色観察試験、及び、陶材との結合力観
察試験 各試験片に陶材を焼き付けした後の陶材変色
の有無を観察し、その後、曲げ試験を行い金属
への陶材付着残量を観察し、陶材結合力を評価
した。 (6) 鋳造性試験 各種形状の上述試験片作製のための遠心鋳造
時の鋳造操作性、及び、作製された試験片の鋳
造欠陥の有無を確認した。 (7) 結晶粒度観察 硬さ試験用試片を周知の組織観察用表面研磨
方法により研磨後、これまた周知の組織観察方
法である表面エツチング後、光学顕微鏡にて結
晶粒度を観察した。 而して、上記各試験の結果を、次の第２表に示
すが、当該第２表に示す変色試験結果中における
○印は全く変化がなかつたものを示すものであ
り、陶材との結合力試験結果中における○印は公
知合金（まずまずの程度の△印）より陶材残量が
多いことを示し、◎印は○印よりはるかに陶材残
量が多いことを示している。 又、鋳造性試験は結果の○印は公知合金のまず
まずの程度の△印より優れていることを示し、◎
印は○印よりも更に優れていることを示す。 そして、結晶粒度観察に於ける○印は公知合金
の結晶粒度の程度を示す△印より微細であること
を示す。 尚、当該第２表中陶材との結合強さは特許請求
の範囲の第二の発明のコバルト、ニツケル、アル
ミニウム群の元素の効果であり、鋳造性について
は特許請求の範囲の第一の発明の銀、シリコン群
の元素の効果であり、鋳造性については当該第一
の発明の銀、シリコン群の元素の効果であり、結
晶粒度については特許請求の範囲の第三の発明の
イリジウム、ルテニウム群の元素の効果である。

【表】 上記第２表に示す試験データによつても分る如
く、この出願の発明の歯科陶材焼付用パラジウム
合金においては従来の公知合金と比較しても硬
さ、引張り強さにおいても著しく優れており、伸
びにおいても遜色はなく、陶材に対する特殊条件
においても充分に満足するデータが得られてい
る。 ＜発明の効果＞ 以上、この出願の発明によれば、基本的に歯科
陶材焼付用合金において、基合金、及び、これに
配合する微量元素の成分、及び、組成重量配合比
を先述特許請求の範囲記載の各発明の構成要件の
如く限定したことによつて口腔治癒治療の義歯等
に必要とされる物理的、機械的、化学的性質、及
び、衛生上、審美性の点においても全くほとんど
充分に満足し得る合金を提供することが出来る優
れた効果が奏される。 したがつて、口腔内に於いてセツトされた状態
においても陶材との結合状態が充分に経時的に維
持され、しかも、摂食に際しての咀嚼による咬合
の機械的に反復される印加力に対しても充分に弾
性率を保持し、陶材の剥離を防止し、又、舌側周
辺部の金属露出部の歯肉部を審美的な健康色に再
現して維持出来る優れた効果が奏され、実用性を
充分に満足することが出来る効果が奏される。 又、単に義歯としての特性に優れるばかりでな
く、これを口腔内にセツトする場合の技工の面で
も鋳造性が良く、脱酸効果が良い等作業性に優
れ、操作がし易く、最適義歯を提供し得るという
優れた効果が奏される。 又、金の含有がないために、コスト的に安く入
手がし易くという歯科治癒治療側のメリツトにつ
ながるという優れた効果が奏される。 而して、陶材に対する基本的条件を具備する基
合金に対する微量配合元素も該基合金の諸特性を
助長、付勢を促進することが出来るために第一の
発明にあつてはこれらの元素を銀、シリコンを含
ませ、コバルト、ニツケル、アルミニウムの第一
の群、イリジウム、ルテニウムの第二の群から第
二、第三、第四の発明において対応的に少くとも
一種の元素を選択的に配合することにより、歯科
陶材焼付用パラジウム合金としての優れた特性を
より向上させることが出来る優れた効果が奏され
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 歯科陶材焼付用パラジウム合金であつて、そ
   の重量配合比が、アンチモン１％〜18％、インジ
   ウム１％〜10％、スズ0.5％〜12％、鉄0.5％〜５
   ％、モリブデン0.05％〜５％を含み、更に銀0.1
   ％〜５％、シリコン0.01％〜0.05％の少くとも一
   種を含み、残部パラジウム及び不純物よりなるこ
   とを特徴とする歯科陶材焼付用パラジウム合金。 ２ 歯科陶材焼付用パラジウム合金であつて、そ
   の重量配合比が、アンチモン１％〜18％、インジ
   ウム１％〜10％、スズ0.5％〜12％、鉄0.5％〜５
   ％、モリブデン0.05％〜５％を含み、更に銀0.1
   ％〜５％、シリコン0.01％〜0.05％の少くとも１
   種を含み、更に、コバルト0.02％〜0.5％、ニツ
   ケル0.5％〜５％、アルミニウム0.01％〜３％の
   少くとも一種を含み残部パラジウムと不純物より
   なることを特徴とする歯科陶材焼付用パラジウム
   合金。 ３ 歯科陶材焼付用パラジウム合金であつて、そ
   の重量配合比が、アンチモン１％〜18％、インジ
   ウム１％〜10％、スズ0.5％〜12％、鉄0.5％〜５
   ％、モリブデン0.05％〜５％を含み、更に銀0.1
   ％〜５％、シリコン0.01％〜0.05％の少くとも１
   種を含み、更に、イリジウム0.02％〜0.5％、ル
   テニウム0.03％〜0.5％の少くとも一種を含み残
   部パラジウムと不純物よりなることを特徴とする
   歯科陶材焼付用パラジウム合金。 ４ 歯科陶材焼付用パラジウム合金であつて、そ
   の重量配合比が、アンチモン１％〜18％、インジ
   ウム１％〜10％、スズ0.5％〜12％、鉄0.5％〜５
   ％、モリブデン0.05％〜５％を含み、更に銀0.1
   ％〜５％、シリコン0.01％〜0.05％の少くとも１
   種を含み、更に、コバルト0.02％〜0.5％、ニツ
   ケル0.5％〜５％、アルミニウム0.01％〜３％の
   少くとも１種を含み、更に、イリジウム0.02％〜
   0.5％、ルテニウム0.03％〜0.5％の少くとも一種
   を含み残部パラジウムと不純物よりなることを特
   徴とする歯科陶材焼付用パラジウム合金。