JPH0681621B2 - 歯科用マイクロドリル及びその製造方法 - Google Patents
歯科用マイクロドリル及びその製造方法Info
- Publication number
- JPH0681621B2 JPH0681621B2 JP16238089A JP16238089A JPH0681621B2 JP H0681621 B2 JPH0681621 B2 JP H0681621B2 JP 16238089 A JP16238089 A JP 16238089A JP 16238089 A JP16238089 A JP 16238089A JP H0681621 B2 JPH0681621 B2 JP H0681621B2
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- dental
- carbon
- microdrill
- plasma
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- Dental Tools And Instruments Or Auxiliary Dental Instruments (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は歯科用マイクロドリルとその製造方法に関する
ものである。
ものである。
（従来の技術） 従来の歯科用マイクロドリルは硬質金属の表面を凹凸に
したもの、硬質金属に金属又は非金属の炭化物又は酸化
物等の微粒子を研磨剤として接着したもので製作されて
いたが、研磨剤粒子が微細になるに従って、部材表面に
凹凸を付けるのが困難となり、場合によっては、粒子の
角が充分生かされないため、ドリルとしての切れ味が悪
く、しかも耐摩耗性に欠けることが多かった。本発明者
等は先に炭化水素及び水素雰囲気中でマイクロ波を印加
するプラズマ気相沈積法により生成するダイヤモンド膜
及び／又はダイヤモンド状炭素膜を部材に被覆して高性
能の医療用切開、圧入器具を得ることに成功し出願した
が（特開昭63-92345）、歯科用マイクロドリルに応用し
た場合には、上記の諸点で未だ充分満足されるものでは
なかった。
したもの、硬質金属に金属又は非金属の炭化物又は酸化
物等の微粒子を研磨剤として接着したもので製作されて
いたが、研磨剤粒子が微細になるに従って、部材表面に
凹凸を付けるのが困難となり、場合によっては、粒子の
角が充分生かされないため、ドリルとしての切れ味が悪
く、しかも耐摩耗性に欠けることが多かった。本発明者
等は先に炭化水素及び水素雰囲気中でマイクロ波を印加
するプラズマ気相沈積法により生成するダイヤモンド膜
及び／又はダイヤモンド状炭素膜を部材に被覆して高性
能の医療用切開、圧入器具を得ることに成功し出願した
が（特開昭63-92345）、歯科用マイクロドリルに応用し
た場合には、上記の諸点で未だ充分満足されるものでは
なかった。
（発明が解決しようとする課題） 本発明は前記したような欠点を解決するため、前記出願
の発明を更に改良したもので、より切れ味の良い、微細
部分の切削を可能とした、耐摩耗性のある高性能の歯科
用マイクロドリルを提供するものである。
の発明を更に改良したもので、より切れ味の良い、微細
部分の切削を可能とした、耐摩耗性のある高性能の歯科
用マイクロドリルを提供するものである。
（課題を解決するための手段） 本発明者等は、この課題を解決するために歯科用マイク
ロドリル部材の材質、表面処理方法について鋭意検討し
た結果、本発明に到達した。
ロドリル部材の材質、表面処理方法について鋭意検討し
た結果、本発明に到達した。
本発明は、 1.プラズマエッチング処理された部材表面がダイヤモン
ド状炭素の針状及び／又は柱状の結晶で被覆され、かつ
該結晶の間隙が無電解ニッケルメッキで充填されてなる
歯科用マイクロドリル及び 2.部材表面をプラズマエッチング処理した後、炭化水素
及び水素雰囲気中で１〜10GHzのマイクロ波を印加する
プラズマ気相沈積法により、ダイヤモンド状炭素の針状
及び／又は柱状の結晶を析出させた、ついでこの結晶の
間隙に生成している黒鉛をプラズマエッチングで除去
し、さらにこの結晶の間隙を無電解ニッケルメッキで充
填する歯科用マイクロドリルの製造方法を要旨とするも
のである。
ド状炭素の針状及び／又は柱状の結晶で被覆され、かつ
該結晶の間隙が無電解ニッケルメッキで充填されてなる
歯科用マイクロドリル及び 2.部材表面をプラズマエッチング処理した後、炭化水素
及び水素雰囲気中で１〜10GHzのマイクロ波を印加する
プラズマ気相沈積法により、ダイヤモンド状炭素の針状
及び／又は柱状の結晶を析出させた、ついでこの結晶の
間隙に生成している黒鉛をプラズマエッチングで除去
し、さらにこの結晶の間隙を無電解ニッケルメッキで充
填する歯科用マイクロドリルの製造方法を要旨とするも
のである。
以下本発明を詳細に説明する。
先ず、第１の発明である歯科用マイクロドリルについて
説明する。
説明する。
歯科用マイクロドリルの部材としては、Mo、Ｗ、Ti等の
金属、これら金属の炭化物（Mo2C,W2C3,Ti2C等）及びセ
ラミックス（Al2O3、ZrO等）が例示されるが、強度およ
び剛性の点から金属の炭化物が好適に使用される。これ
ら部材の少なくとも生体に接触する部分、即ち、刃先部
分の生体に対する切開、圧入抵抗を極力小さくするため
に、先ず、部材の表面をプラズマエッチングにより粗面
とする。この粗さは0.001〜0.1mmの範囲、好ましくは0.
005〜0.05mmが良い。0.001mm以下では細か過ぎ、0.1mm
以上では粗ら過ぎていずれも信頼性に欠けるものとな
る。
金属、これら金属の炭化物（Mo2C,W2C3,Ti2C等）及びセ
ラミックス（Al2O3、ZrO等）が例示されるが、強度およ
び剛性の点から金属の炭化物が好適に使用される。これ
ら部材の少なくとも生体に接触する部分、即ち、刃先部
分の生体に対する切開、圧入抵抗を極力小さくするため
に、先ず、部材の表面をプラズマエッチングにより粗面
とする。この粗さは0.001〜0.1mmの範囲、好ましくは0.
005〜0.05mmが良い。0.001mm以下では細か過ぎ、0.1mm
以上では粗ら過ぎていずれも信頼性に欠けるものとな
る。
次いでプラズマ気相沈積法によって生成するダイヤモン
ド状炭素の針状及び／又は柱状の結晶で被覆する。この
ダイヤモンド状炭素の結晶の長さが50μｍより小さいと
切削力について信頼性の乏しいものとなり、500μｍを
超えると刃先部分の生体との摩擦抵抗が大きくなるの
で、50μｍ〜500μｍの範囲、好ましくは70μｍ〜500μ
ｍの範囲とするのがよい。
ド状炭素の針状及び／又は柱状の結晶で被覆する。この
ダイヤモンド状炭素の結晶の長さが50μｍより小さいと
切削力について信頼性の乏しいものとなり、500μｍを
超えると刃先部分の生体との摩擦抵抗が大きくなるの
で、50μｍ〜500μｍの範囲、好ましくは70μｍ〜500μ
ｍの範囲とするのがよい。
本発明ではこのダイヤモンド状炭素結晶被覆のみでは、
部材と結晶間の接着力に劣り、又、結晶間の関隙を残し
たままでは柱状結晶の折れおよび研削時の目詰まり等の
不都合があるため、無電解ニッケルメッキを施して、こ
れらの欠点を解決した。この無電解ニッケルメッキの厚
さは上記ダイヤモンド結晶の厚さと同じで良く、そのメ
ッキ部分は結晶の間隙を完全に充填すれば良く、結晶の
上面を全面的に被覆する必要はない。
部材と結晶間の接着力に劣り、又、結晶間の関隙を残し
たままでは柱状結晶の折れおよび研削時の目詰まり等の
不都合があるため、無電解ニッケルメッキを施して、こ
れらの欠点を解決した。この無電解ニッケルメッキの厚
さは上記ダイヤモンド結晶の厚さと同じで良く、そのメ
ッキ部分は結晶の間隙を完全に充填すれば良く、結晶の
上面を全面的に被覆する必要はない。
次に第２の発明である歯科用マイクロドリルの製造方法
について説明する。歯科用マイクロドリルを製造するに
は先ず部材の表面をグラインダー、プラズマエッチング
等により前記した範囲の粗さに研磨する。次いで炭化水
素及び水素あるいは必要に応じてキャリヤーガスとして
ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスからなる混合ガスを
用い、公知のプラズマ気相沈積法によって、部材上に炭
化水素からダイヤモンド状炭素の針状及び／又は柱状結
晶を析出させる方法で実施される。
について説明する。歯科用マイクロドリルを製造するに
は先ず部材の表面をグラインダー、プラズマエッチング
等により前記した範囲の粗さに研磨する。次いで炭化水
素及び水素あるいは必要に応じてキャリヤーガスとして
ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスからなる混合ガスを
用い、公知のプラズマ気相沈積法によって、部材上に炭
化水素からダイヤモンド状炭素の針状及び／又は柱状結
晶を析出させる方法で実施される。
このプラズマ気相沈積法には、高周波、直流、マイクロ
波および金属線の加熱コイルを入れたプラズマ法、イオ
ンビーム蒸着法等が例示されるが、1GHz以上、好ましく
は１〜10GHzのマイクロ波電力を利用するのがよい。ま
ず反応器内にマイクロドリル部材を設置し、この反応器
内に炭化水素と水素又は必要により不活性ガスとの混合
ガスを導入する。ここで使用される炭化水素としてはメ
タン、エタン、プロパン、エチレンなどが例示されるが
メタンが好ましい。炭化水素（Ａ）と水素ガス（Ｂ）の
容量割合はA/B＝500〜0.001の広範囲で使用出来る。ま
た不活性ガスを使用した場合は、炭化水素（Ａ）と水素
ガス（Ｂ）およびと不活性ガス（Ｃ）との容量割合はA/
B＋Ｃ＝500〜0.001で、ＣのＢに対する置換率は50容量
％以下であることが好ましい。器内の圧力はプラズマを
安定に維持するために75〜230パスカルの範囲になるよ
うに調整し、次いでこれにマイクロ波電力を印加して系
内にプラズマを発生させると共に、部材の温度が500〜1
300℃になるように調整する。部材温度が500℃以下では
析出したダイヤモンド状炭素の針状、柱状結晶の強度が
不足し、又1300℃を超えると析出したダイヤモンド状炭
素が黒鉛に逆転移する欠点を生ずるので500℃〜1200℃
の範囲とするのが好ましい。この条件により炭化水素が
プラズマ火炎との接触で熱分解されて析出したダイヤモ
ンド状炭素の針状、柱状結晶がその間隙に黒鉛を含んだ
状態で均一に部材表面上に所望の厚さで被着する。次い
でこのダイヤモンド状炭素結晶の間隙に生成している黒
鉛を除去する。このダイヤモンド状炭素結晶で被覆され
た部材を別の反応器内に設置し、水素を導入する。器内
の圧力はプラズマ安定のために５〜55パスカルの範囲に
なるように調整し、ついでこれにマイクロ波電力（13.5
6MHz×50W）を印加して系内にプラズマを発生させ、黒
鉛をエッチングして除去する。水素の代りに空気を入れ
ると不完全なダイヤモンド、黒鉛は酸素と反応してエッ
チングされ、微細な針状及び／又は柱状のダイヤモンド
が残留するため、後のメッキの乗りが悪くなる。さらに
最後の仕上げにこの部材に無電解ニッケルメッキを施
す。無電解ニッケルメッキ浴組成は、従来公知の技術に
よるもので良い。例えば、次亜りん酸ナトリウムを還元
剤とするものが挙げられる。このメッキ浴に部材を80℃
×20分間〜90℃×60分間浸漬すると結晶間に上記工程で
除去された黒鉛等の代りにニッケルが入り込んで針状、
柱状のダイヤモンド状炭素結晶を支え、部材に対して強
固に接着する。
波および金属線の加熱コイルを入れたプラズマ法、イオ
ンビーム蒸着法等が例示されるが、1GHz以上、好ましく
は１〜10GHzのマイクロ波電力を利用するのがよい。ま
ず反応器内にマイクロドリル部材を設置し、この反応器
内に炭化水素と水素又は必要により不活性ガスとの混合
ガスを導入する。ここで使用される炭化水素としてはメ
タン、エタン、プロパン、エチレンなどが例示されるが
メタンが好ましい。炭化水素（Ａ）と水素ガス（Ｂ）の
容量割合はA/B＝500〜0.001の広範囲で使用出来る。ま
た不活性ガスを使用した場合は、炭化水素（Ａ）と水素
ガス（Ｂ）およびと不活性ガス（Ｃ）との容量割合はA/
B＋Ｃ＝500〜0.001で、ＣのＢに対する置換率は50容量
％以下であることが好ましい。器内の圧力はプラズマを
安定に維持するために75〜230パスカルの範囲になるよ
うに調整し、次いでこれにマイクロ波電力を印加して系
内にプラズマを発生させると共に、部材の温度が500〜1
300℃になるように調整する。部材温度が500℃以下では
析出したダイヤモンド状炭素の針状、柱状結晶の強度が
不足し、又1300℃を超えると析出したダイヤモンド状炭
素が黒鉛に逆転移する欠点を生ずるので500℃〜1200℃
の範囲とするのが好ましい。この条件により炭化水素が
プラズマ火炎との接触で熱分解されて析出したダイヤモ
ンド状炭素の針状、柱状結晶がその間隙に黒鉛を含んだ
状態で均一に部材表面上に所望の厚さで被着する。次い
でこのダイヤモンド状炭素結晶の間隙に生成している黒
鉛を除去する。このダイヤモンド状炭素結晶で被覆され
た部材を別の反応器内に設置し、水素を導入する。器内
の圧力はプラズマ安定のために５〜55パスカルの範囲に
なるように調整し、ついでこれにマイクロ波電力（13.5
6MHz×50W）を印加して系内にプラズマを発生させ、黒
鉛をエッチングして除去する。水素の代りに空気を入れ
ると不完全なダイヤモンド、黒鉛は酸素と反応してエッ
チングされ、微細な針状及び／又は柱状のダイヤモンド
が残留するため、後のメッキの乗りが悪くなる。さらに
最後の仕上げにこの部材に無電解ニッケルメッキを施
す。無電解ニッケルメッキ浴組成は、従来公知の技術に
よるもので良い。例えば、次亜りん酸ナトリウムを還元
剤とするものが挙げられる。このメッキ浴に部材を80℃
×20分間〜90℃×60分間浸漬すると結晶間に上記工程で
除去された黒鉛等の代りにニッケルが入り込んで針状、
柱状のダイヤモンド状炭素結晶を支え、部材に対して強
固に接着する。
以下、本発明の具体的実施態様を実施例に挙げて説明す
るが、本発明はこれらに限定されるものではない。例中
の部および％は重量に拠る。
るが、本発明はこれらに限定されるものではない。例中
の部および％は重量に拠る。
（実施例） 直径0.5mmの円錐状モリブデン棒の表面をプラズマエッ
チングにより表面粗さが0.01mmになるまで研削した後、
これを反応器内に設置し、この反応器内の圧力を５パス
カル程度まで排気した後、ここに５容量％のメタンと95
容量％の水素ガスからなる混合ガスを導入し、ガス流通
下に反応器内の圧力を100パスカルに調整し、この雰囲
気下でマグネトロンから発信したマイクロ波（2.45GH
z）をアイソレーター、パワーモーター、スリースタブ
チューナーを通し、導波管で石英製反応管に導いて、部
材の周囲にプラズマ放電を発生させ、部材が所定の温度
（930℃）になるようにマイクロ波電力（300w）を調整
したところ、部材に長さ150μｍのダイヤモンド状炭素
の針状柱状結晶が形成された。ついでこの部材を別の反
応器内に設置し、この反応器内の圧力を５パスカル程度
まで排気したのち、ここに空気を導入し、反応器内の圧
力を20パスカルに調整し、この雰囲気下でマイクロ波電
力（13.56MHz）を印加し、部材の周囲にプラズマ放電を
発生させたところ、ダイヤモンド状炭素結晶の間隙にあ
った黒鉛がエッチングされて除去され、針状及び柱状の
ダイヤモンド状炭素のみで被覆されたものとなった。さ
らにこの部材を無電解ニッケルメッキ液（浴組成：塩化
ニッケル30g/l、次亜りん酸ナトリウム10g/l、クエン酸
ナトリウム10g/l、pH＝４〜６）に90℃×20分間浸漬し
たところ、針状及び柱状のダイヤモンド状炭素の間隙が
ニッケルで埋められ針状及び柱状結晶の頭部のみ表面に
現れた形状の歯科用マイクロドリルを得た。次にこのド
リルの切削試験を行った。被削材は5mmの透明のガラス
板で、押し付け荷重を80gとし、ドリルの回転速度は48
万回転で、注水下での研削距離は50秒間に26mmであっ
た。これは従来のダイヤモンド粒子をニッケルメッキで
接着したドリルが18mmなのに比べて優れた研削性を示し
ている。
チングにより表面粗さが0.01mmになるまで研削した後、
これを反応器内に設置し、この反応器内の圧力を５パス
カル程度まで排気した後、ここに５容量％のメタンと95
容量％の水素ガスからなる混合ガスを導入し、ガス流通
下に反応器内の圧力を100パスカルに調整し、この雰囲
気下でマグネトロンから発信したマイクロ波（2.45GH
z）をアイソレーター、パワーモーター、スリースタブ
チューナーを通し、導波管で石英製反応管に導いて、部
材の周囲にプラズマ放電を発生させ、部材が所定の温度
（930℃）になるようにマイクロ波電力（300w）を調整
したところ、部材に長さ150μｍのダイヤモンド状炭素
の針状柱状結晶が形成された。ついでこの部材を別の反
応器内に設置し、この反応器内の圧力を５パスカル程度
まで排気したのち、ここに空気を導入し、反応器内の圧
力を20パスカルに調整し、この雰囲気下でマイクロ波電
力（13.56MHz）を印加し、部材の周囲にプラズマ放電を
発生させたところ、ダイヤモンド状炭素結晶の間隙にあ
った黒鉛がエッチングされて除去され、針状及び柱状の
ダイヤモンド状炭素のみで被覆されたものとなった。さ
らにこの部材を無電解ニッケルメッキ液（浴組成：塩化
ニッケル30g/l、次亜りん酸ナトリウム10g/l、クエン酸
ナトリウム10g/l、pH＝４〜６）に90℃×20分間浸漬し
たところ、針状及び柱状のダイヤモンド状炭素の間隙が
ニッケルで埋められ針状及び柱状結晶の頭部のみ表面に
現れた形状の歯科用マイクロドリルを得た。次にこのド
リルの切削試験を行った。被削材は5mmの透明のガラス
板で、押し付け荷重を80gとし、ドリルの回転速度は48
万回転で、注水下での研削距離は50秒間に26mmであっ
た。これは従来のダイヤモンド粒子をニッケルメッキで
接着したドリルが18mmなのに比べて優れた研削性を示し
ている。
（発明の効果） 本発明は拠れば、従来の技術と比較して、極めて優れた
切れ味と微細部分の切削を可能とし、耐摩耗性のある歯
科用マイクロドリルが得られ、医療業界における利用価
値は極めて高い。
切れ味と微細部分の切削を可能とし、耐摩耗性のある歯
科用マイクロドリルが得られ、医療業界における利用価
値は極めて高い。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 津森 俊宏 茨城県鹿島郡神栖町大字東和田１番地 信 越化学工業株式会社高分子機能性材料研究 所内 (72)発明者 上岡 正嗣 茨城県鹿島郡神栖町大字東和田１番地 信 越化学工業株式会社高分子機能性材料研究 所内
Claims (2)
- 【請求項１】プラズマエッチング処理された部材表面が
ダイヤモンド状炭素の針状及び／又は柱状の結晶で被覆
され、かつ該結晶の間隙が無電解ニッケルメッキで充填
されてなる歯科用マイクロドリル。 - 【請求項２】部材表面をプラズマエッチング処理した
後、炭化水素及び水素雰囲気中で１〜10GHzのマイクロ
波を印加するプラズマ気相沈積法により、ダイヤモンド
状炭素の針状及び／又は柱状の結晶を析出させ、ついで
この結晶の間隙に生成している黒鉛をプラズマエッチン
グで除去し、さらにこの結晶の間隙を無電解ニッケルメ
ッキで充填することを特徴とする歯科用マイクロドリル
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16238089A JPH0681621B2 (ja) | 1989-06-23 | 1989-06-23 | 歯科用マイクロドリル及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16238089A JPH0681621B2 (ja) | 1989-06-23 | 1989-06-23 | 歯科用マイクロドリル及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0326247A JPH0326247A (ja) | 1991-02-04 |
| JPH0681621B2 true JPH0681621B2 (ja) | 1994-10-19 |
Family
ID=15753478
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16238089A Expired - Lifetime JPH0681621B2 (ja) | 1989-06-23 | 1989-06-23 | 歯科用マイクロドリル及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0681621B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009136775A3 (ko) * | 2008-05-09 | 2010-03-04 | Kim Daeyuen | 압력 반응형 드릴 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113529050B (zh) * | 2021-07-05 | 2022-09-20 | 云南民族大学 | 一种用于金刚石膜抛光的等离子体刻蚀法及其产品 |
-
1989
- 1989-06-23 JP JP16238089A patent/JPH0681621B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009136775A3 (ko) * | 2008-05-09 | 2010-03-04 | Kim Daeyuen | 압력 반응형 드릴 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0326247A (ja) | 1991-02-04 |
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