JPS6140623B2 - - Google Patents
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- JPS6140623B2 JPS6140623B2 JP57154035A JP15403582A JPS6140623B2 JP S6140623 B2 JPS6140623 B2 JP S6140623B2 JP 57154035 A JP57154035 A JP 57154035A JP 15403582 A JP15403582 A JP 15403582A JP S6140623 B2 JPS6140623 B2 JP S6140623B2
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Landscapes
- Dental Preparations (AREA)
- Dental Prosthetics (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
本発明は、医用インプラント材として適するア
パタイト―チタン系複合材料およびその製造法に
関する。 従来、例えば歯科用などに用いるインプラント
材としては、生体に対する親和性の面からアパタ
イト系セラミツクが優れていることが明らかにさ
れているが、強度上靭性が劣る点で実用面で難点
がある。一方、金属は強度面では優れているもの
の中には毒性のあるものもあり、毒性のない金属
でも生体に対する親和性の点では特に期待できる
ものはない。 アルミナ系材料はセラミツクとしては強度的に
優れており、生体に対する毒性もない安定な材料
として最近注目されているが、靭性の点では前記
アパタイトセラミツクと同様にセラミツクの域を
出るほどの物性を示していない。 そこで、本発明では、アパタイト系セラミツク
の生体に対する親和性を利用し、これに金属材料
のもつ靭性を付加して、その欠点をカバーし、イ
ンプラント材として有用な材料を提供せんとする
ものである。 すなわち、本発明第１項の発明はチタン粉末あ
るいはさらにアパタイト粉末を添加した金属材料
をコア材とし、これをアパタイト粉末あるいはさ
らに石英粉末を加えたものにバイオガラス系フリ
ツト粉末を混合したセラミツク材料よりなる外殻
材によつて包被して複合せしめ、同時焼結によつ
て一体化してなることを特徴とするアパタイト―
チタン系複合材料を要旨とするものである。 上記セラミツク材料におけるアパタイト粉末
は、前述のように焼結体としてインプラント材に
適したものであるが、これに石英粉末を加える
と、膨脹と焼成収縮の調節効果がある。又、金属
材料におけるチタンは軽量で靭性に富み、かつ毒
性もなく、これをコア材とし、上記セラミツク材
料よりなる外殻材によつて包被して複合せしめ、
同時焼結によつて一体化することによつて、アパ
タイト系セラミツクの前記欠点を補充し、インプ
ラント材として優れたものとなる。 第２項の発明は、アパタイト粉末50〜100％、
石英粉末０〜50％にバイオガラス系フリツト粉末
を外割で１〜15％添加してなるセラミツク材料と
して、TiH4粉末50〜75％、Ti金属粉末25〜50％
にアパタイト粉末を外割で０〜５％添加してなる
金属材料とを金属材料をコアとし、これをセラミ
ツク材料によつて包被することによつて複合せし
め、不活性又は真空雰囲気で1200〜1300℃で焼結
することを特徴とするアパタイト―チタン系複合
材料の製造法を要旨とするものである。 この第２項の発明におけるセラミツク料に用い
るアパタイト粉末と石英粉末の効果は前述のとお
りであるが、石英粉末の50％以上の添加はアパタ
イト粉末の効果を減殺するので好ましくない。ま
た、セラミツク材料の焼結助剤として、バイオガ
ラス系フリツトを用いるが、これは1200〜1300℃
で焼結させるための助剤としての効果があり、か
つ、アパタイト粉末と石英粉末との焼結時におけ
る親和性と複合材料の生体に対する親和性の向上
効果を奏するものである。 バイオガラスとは、生体親和性の良好なガラス
で本発明に用いるのに好適なものを例示すると、
SiO220.0〜40.0％、Al2O30〜5.0％、B2O335.0〜
45.0％、P2O54.0〜20.0％、CaO1.0〜9.0％、
Na2O5.0〜15.0％なる組成例のものがある。かか
るバイオガラスは100〜1400℃で溶融し、フリツ
ト化して用いる。 このバイオガラス系フリツトは１％未満ではそ
の効果がなく、15％を越える添加はアパタイト粉
末の効果を減殺するとともに、1200〜1300℃での
焼結時に軟化、変形、発泡するので好ましくな
い。 上記セラミツク材料は上記組成の範囲内で第１
図に示す如き膨脹率と第２図に示す如き収縮率並
びに曲げ強度を示す。 本発明の金属材料におけるTiH4粉末は焼成時
に収縮して焼成収縮率を調整する効果があり、
又、アパタイト粉末は焼結体の膨脹率を調節する
効果がある。TiH4は50％未満では焼結金属材料
が焼結セラミツク体よりも収縮率が大きくなり過
ぎて好ましくなく、75％を越えると、収縮率が焼
結セラミツク材料よりも小さくなり過ぎて好まし
くない。アパタイト粉末は５％を越えると、金属
材料の特性、特に靭性を阻害して好ましくない。 かかる金属材料の焼結体は、上記組成の範囲内
で第３図に示す如き膨脹率と第４図に示す如き収
縮率並びに曲げ強度を示す。 上記セラミツク材料と金属材料とは、例えば第
５図に示したように、プレス成形などにより金属
材料１をコアとし、セラミツク材料２を外殻層と
する複合圧粉成形体とする。両材料は前記第１〜
４図に示した膨脹・収縮率に基づいて、それぞれ
の値がなるべく一致するように組成を選定する。 圧粉成形体は不活性又は真空雰囲気中で焼結す
る。すなわち、不活性雰囲気の場合はアルゴンガ
ス気流中で、又、真空雰囲気の場合は10-3Torr
以下で、1200〜1300℃で焼結する。この温度範囲
は、チタンの焼結温度が1200〜1400℃、一方、ア
パタイトの焼結温度が1100〜1300℃であることか
ら、両者の焼結温度範囲である1200〜1300℃を採
つたものである。不活性又は真空雰囲気でなく、
例えば酸素分圧の存在下ではチタンが酸化するの
で好ましくない。 本発明によれば、コアは金属化し、外殻は焼結
セラミツク化した二層構造をなした複合体が得ら
れる。そして、セラミツクと金属とは膨脹係数が
ほぼ等しくその界面には20〜30μｍのチタン酸化
物よりなる中間層が形成され、両層の結合の強固
になつている。 外殻材にアパタイト系セラミツクを使うことで
生体親和性に優れ、又、コアにチタンを用いるこ
とにより軽量で高強度な物質が得られ、医用イン
プラント材として有用な材料となる。 又、粉末焼結法によるので形状は自由にするこ
とができる利点もある。 つぎに実施例について説明する。 下記に示した組成によりＡ、B2種の材料を用
意した。表中の単位は重量％である。
パタイト―チタン系複合材料およびその製造法に
関する。 従来、例えば歯科用などに用いるインプラント
材としては、生体に対する親和性の面からアパタ
イト系セラミツクが優れていることが明らかにさ
れているが、強度上靭性が劣る点で実用面で難点
がある。一方、金属は強度面では優れているもの
の中には毒性のあるものもあり、毒性のない金属
でも生体に対する親和性の点では特に期待できる
ものはない。 アルミナ系材料はセラミツクとしては強度的に
優れており、生体に対する毒性もない安定な材料
として最近注目されているが、靭性の点では前記
アパタイトセラミツクと同様にセラミツクの域を
出るほどの物性を示していない。 そこで、本発明では、アパタイト系セラミツク
の生体に対する親和性を利用し、これに金属材料
のもつ靭性を付加して、その欠点をカバーし、イ
ンプラント材として有用な材料を提供せんとする
ものである。 すなわち、本発明第１項の発明はチタン粉末あ
るいはさらにアパタイト粉末を添加した金属材料
をコア材とし、これをアパタイト粉末あるいはさ
らに石英粉末を加えたものにバイオガラス系フリ
ツト粉末を混合したセラミツク材料よりなる外殻
材によつて包被して複合せしめ、同時焼結によつ
て一体化してなることを特徴とするアパタイト―
チタン系複合材料を要旨とするものである。 上記セラミツク材料におけるアパタイト粉末
は、前述のように焼結体としてインプラント材に
適したものであるが、これに石英粉末を加える
と、膨脹と焼成収縮の調節効果がある。又、金属
材料におけるチタンは軽量で靭性に富み、かつ毒
性もなく、これをコア材とし、上記セラミツク材
料よりなる外殻材によつて包被して複合せしめ、
同時焼結によつて一体化することによつて、アパ
タイト系セラミツクの前記欠点を補充し、インプ
ラント材として優れたものとなる。 第２項の発明は、アパタイト粉末50〜100％、
石英粉末０〜50％にバイオガラス系フリツト粉末
を外割で１〜15％添加してなるセラミツク材料と
して、TiH4粉末50〜75％、Ti金属粉末25〜50％
にアパタイト粉末を外割で０〜５％添加してなる
金属材料とを金属材料をコアとし、これをセラミ
ツク材料によつて包被することによつて複合せし
め、不活性又は真空雰囲気で1200〜1300℃で焼結
することを特徴とするアパタイト―チタン系複合
材料の製造法を要旨とするものである。 この第２項の発明におけるセラミツク料に用い
るアパタイト粉末と石英粉末の効果は前述のとお
りであるが、石英粉末の50％以上の添加はアパタ
イト粉末の効果を減殺するので好ましくない。ま
た、セラミツク材料の焼結助剤として、バイオガ
ラス系フリツトを用いるが、これは1200〜1300℃
で焼結させるための助剤としての効果があり、か
つ、アパタイト粉末と石英粉末との焼結時におけ
る親和性と複合材料の生体に対する親和性の向上
効果を奏するものである。 バイオガラスとは、生体親和性の良好なガラス
で本発明に用いるのに好適なものを例示すると、
SiO220.0〜40.0％、Al2O30〜5.0％、B2O335.0〜
45.0％、P2O54.0〜20.0％、CaO1.0〜9.0％、
Na2O5.0〜15.0％なる組成例のものがある。かか
るバイオガラスは100〜1400℃で溶融し、フリツ
ト化して用いる。 このバイオガラス系フリツトは１％未満ではそ
の効果がなく、15％を越える添加はアパタイト粉
末の効果を減殺するとともに、1200〜1300℃での
焼結時に軟化、変形、発泡するので好ましくな
い。 上記セラミツク材料は上記組成の範囲内で第１
図に示す如き膨脹率と第２図に示す如き収縮率並
びに曲げ強度を示す。 本発明の金属材料におけるTiH4粉末は焼成時
に収縮して焼成収縮率を調整する効果があり、
又、アパタイト粉末は焼結体の膨脹率を調節する
効果がある。TiH4は50％未満では焼結金属材料
が焼結セラミツク体よりも収縮率が大きくなり過
ぎて好ましくなく、75％を越えると、収縮率が焼
結セラミツク材料よりも小さくなり過ぎて好まし
くない。アパタイト粉末は５％を越えると、金属
材料の特性、特に靭性を阻害して好ましくない。 かかる金属材料の焼結体は、上記組成の範囲内
で第３図に示す如き膨脹率と第４図に示す如き収
縮率並びに曲げ強度を示す。 上記セラミツク材料と金属材料とは、例えば第
５図に示したように、プレス成形などにより金属
材料１をコアとし、セラミツク材料２を外殻層と
する複合圧粉成形体とする。両材料は前記第１〜
４図に示した膨脹・収縮率に基づいて、それぞれ
の値がなるべく一致するように組成を選定する。 圧粉成形体は不活性又は真空雰囲気中で焼結す
る。すなわち、不活性雰囲気の場合はアルゴンガ
ス気流中で、又、真空雰囲気の場合は10-3Torr
以下で、1200〜1300℃で焼結する。この温度範囲
は、チタンの焼結温度が1200〜1400℃、一方、ア
パタイトの焼結温度が1100〜1300℃であることか
ら、両者の焼結温度範囲である1200〜1300℃を採
つたものである。不活性又は真空雰囲気でなく、
例えば酸素分圧の存在下ではチタンが酸化するの
で好ましくない。 本発明によれば、コアは金属化し、外殻は焼結
セラミツク化した二層構造をなした複合体が得ら
れる。そして、セラミツクと金属とは膨脹係数が
ほぼ等しくその界面には20〜30μｍのチタン酸化
物よりなる中間層が形成され、両層の結合の強固
になつている。 外殻材にアパタイト系セラミツクを使うことで
生体親和性に優れ、又、コアにチタンを用いるこ
とにより軽量で高強度な物質が得られ、医用イン
プラント材として有用な材料となる。 又、粉末焼結法によるので形状は自由にするこ
とができる利点もある。 つぎに実施例について説明する。 下記に示した組成によりＡ、B2種の材料を用
意した。表中の単位は重量％である。
【表】
外殻材に用いるフリツトはNaCO3：SiO2：
CaHPO4・2H2O：CaCO3：Na2O・B2O510H2O＝
２：３：１：２（重量比）の乾式混合物を1000℃
で溶融フリツト化したものである。 Ａ，Ｂともにアクリル系バインダを用いて造粒
し、乾式プレスで第５図に示す如き二層構造体の
圧粉体を成形した。ついで、これらを1250℃でア
ルゴンガス中で焼成した。 その結果、コアは金属化し、外殻は焼結セラミ
ツク化した二層構造の複合体が得られた。コアと
外殻との界面は20〜30μｍのチタン酸化物層を中
間層として強固な結合となつていた。 上記は不活性雰囲気で焼結した例を示したが、
真空中で焼結しても同様のものが得られた。
CaHPO4・2H2O：CaCO3：Na2O・B2O510H2O＝
２：３：１：２（重量比）の乾式混合物を1000℃
で溶融フリツト化したものである。 Ａ，Ｂともにアクリル系バインダを用いて造粒
し、乾式プレスで第５図に示す如き二層構造体の
圧粉体を成形した。ついで、これらを1250℃でア
ルゴンガス中で焼成した。 その結果、コアは金属化し、外殻は焼結セラミ
ツク化した二層構造の複合体が得られた。コアと
外殻との界面は20〜30μｍのチタン酸化物層を中
間層として強固な結合となつていた。 上記は不活性雰囲気で焼結した例を示したが、
真空中で焼結しても同様のものが得られた。
第１図は本発明に用いるセラミツク材料の膨脹
率を示すグラフ、第２図は同収縮率を強度を示す
グラフ、第３図は本発明に用いる金属材料の膨脹
率を示すグラフ、第４図は同収縮率と強度を示す
グラフ、第５図は実施例の成形体の一例を示す斜
視図である。 １……コア、２……外殻。
率を示すグラフ、第２図は同収縮率を強度を示す
グラフ、第３図は本発明に用いる金属材料の膨脹
率を示すグラフ、第４図は同収縮率と強度を示す
グラフ、第５図は実施例の成形体の一例を示す斜
視図である。 １……コア、２……外殻。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ チタン粉末あるいはさらにアパタイト粉末を
添加した金属材料をコア材とし、これをアパタイ
ト粉末あるいはさらに石英粉末を加えたものにバ
イオガラス系フリツト粉末を混合したセラミツク
材料よりなる外殻材によつて包被して複合せし
め、同時焼結によつて一体化してなることを特徴
とするアパタイト―チタン系複合材料。 ２ アパタイト粉末50〜100％（重量。以下同
じ）、石英粉末０〜50％にバイオガラス系フリツ
ト粉末を外割で１〜15％添加してなるセラミツク
材料と、TiH4粉末50〜75％、Ti金属粉末25〜50
％にアパタイト粉末を外割で０〜５％添加してな
る金属材料とを金属材料をコアとし、これをセラ
ミツク材料によつて包被することによつて複合せ
しめ、不活性又は真空雰囲気1200〜1300℃で焼結
することを特徴とするアパタイト―チタン系複合
材料の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57154035A JPS5945976A (ja) | 1982-09-06 | 1982-09-06 | アパタイト‐チタン系複合材料およびその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57154035A JPS5945976A (ja) | 1982-09-06 | 1982-09-06 | アパタイト‐チタン系複合材料およびその製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5945976A JPS5945976A (ja) | 1984-03-15 |
| JPS6140623B2 true JPS6140623B2 (ja) | 1986-09-10 |
Family
ID=15575481
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57154035A Granted JPS5945976A (ja) | 1982-09-06 | 1982-09-06 | アパタイト‐チタン系複合材料およびその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5945976A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62132756A (ja) * | 1985-12-04 | 1987-06-16 | 株式会社アドバンス | 高強度リン酸カルシウム系セラミツク材 |
-
1982
- 1982-09-06 JP JP57154035A patent/JPS5945976A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5945976A (ja) | 1984-03-15 |
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