JPS62174352A - 歯科用金属部材およびその製造方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は歯科用金属部材およびその製造方法に係り、さ
らに詳しくは歯科の金属床用義歯の主体をなす骨格部分
の歯科鋳造床、陶材焼付義歯の母体となる冠、また人体
特に顎骨内へ埋入し、嵌植させる歯科用インブラント部
材に適する金属部材およびその製造方法に関する。

〔従来の技術〕

金属床義歯は通常、レジン床部、人工歯部、金属床部か
らなり、とくに金属床部は義歯の所要強度を付与する以
外に感覚・発音障害を少なくするために口腔内の粘膜な
らびに歯牙に対する適合性を良くする必要があり、金属
床義歯の骨格をなす部分である。従来この金属床部には
加工性が良く、口腔内で化学的に安定性の優れた金−白
金合金が使われて来たが、高価であるうえに比重が大き
いため強度の割に質量が大きい等の欠点もあった。

今後我国が高齢化社会を迎えるに当り、金属床義歯の需
要が増大することが予想され、資源的に乏しい金−白金
合金にその主要成分を依存することは許されない。

また従来の陶材焼付義歯は、金−白金合金、金−銀合金
またはニッケルークロム合金等の歯科用合金を、所要の
形状に鋳造し、その表面に陶材用の粉末セラミックを水
に溶かし泥状にしたものを築盛し、乾燥、加熱、焼付の
操作を繰り返し行うことにより製造されるものである。

陶材焼付用合金として現在量も多く使用されている金−
白金合金、金−銀合金等の金合金は鋳造後の加工性に優
れ、また口腔内での腐食に対しての安定性も良好である
。しかし該合金は貴金属材料であり、歯科診療における
経費を高くしており、更にまた該合金は陶材との密着性
の問題が多く、焼付後に熱膨張率の違いによる合金と陶
材の剥離現象または陶材に亀裂が生じる等の欠点があっ
た。

このような背景から近年これに替る合金として安価で比
強度（強度／重量）が大きく加工性も比較的良好なＮｉ
−Ｃｒ合金（特開昭５０−４１７１５．同５０−１０４
１２２、同５２−４３７１８．同５２−１２８８２３．
同５４−１３２４２３゜同５４−１４１３１６．同５０
−３８６２８．同５０−１０６８１０．同５０−１４７
４１９、　同５０−１４９１７６、同５１−２３４２７
．　同５１−６８４２６゜同５１−１０３０２２．同５
２−１０８３２帆同５３−３９１９．同５４−１３３７
９５゜同５６−９６０４７号各公報）とＣｏ−Ｃｒ系合
金（特開昭５１−１１０４２２．同５１−１３２１１０
．同５２−８１０１５．　同５６−３６４７゜同５６−
６９３４３．同５６−８７６４４号各公報）が使われて
いる。

しかしながらこれらの合金は唾液中に浸漬した場合に金
属イオンが流出することが報告されており粘膜の過敏症
や、味覚への異常等も含めて種々の問題点が議論されて
いるところである。

また上記Ｎｉ−Ｃｒ合金を陶材焼付義歯の母体として使
用した場合は、上記金属が人体組織と直接接触すること
により歯肉が変色し、審美性を損う可能性もある。

さらに上記ニッケル合金と陶材との間の熱膨張率が異な
ることにより、焼成後、陶材が剥離したり、亀裂を生じ
ることがある。また陶材の焼成時に繰り返し加熱される
ことにより合金表面の酸化皮膜が厚く成長し、黒く変色
する。このことは単に審美性を損うだけでなく、脆い酸
化膜が破壊することにより、陶材の剥離現象をも引き起
こす。

また歯科用インブラントとは、上下顎の粘膜骨膜下また
は顎骨内に埋入嵌植した人工構造物を人工歯根として応
用するものである。この人工歯根部が埋入され、粘膜よ
り外界へ突出した部分へ上部構造物すなわち人工尚冠部
を構築することにより、これが咬合（噛み合わせ）によ
って生じる圧を支持源として適確に受圧し顎骨へ伝達し
、天然歯と同様の咀噌、発音、感覚、審美性等の機能を
発揮し、口腔諸組織の機能回復を計ろうとするものであ
る。

従来、歯科用インブラント材料としては多くの部材の応
用が試みられている。これらはプラスチックス、セラミ
ックスおよび金属に大別できる。

プラスチックスは加工性に優れているものの、未だその
強度ならびに重合による成形方法に問題が認められ、ま
た粘膜や骨組織等の生体組織との親和性についても好ま
しくない点が多い。

次にセラミックスは近年のめざましい開発によって顕著
な進歩を遂げ、その優れた加工性や物理　。

化学的諸性質ならびに極めて良好な高い生体組織親和性
を示すものとして着目され歯科用インブラントに応用さ
れつつある。このセラミックスを用いた歯科用インブラ
ントは、生体に不活性なものとしてアルミナ単結晶やア
ルミナ多結晶体が、また生体に活性なものとして、ハイ
ドロオキシアパタイトが、さらに生体吸収性なものとし
てリン酸三カルシウム等が現在製品として市販されてい
る。

しかし、これらセラミックス歯科インブラント材は単一
材料としてはその優れた効果を発揮できるものの口腔内
という小さな環境においては若干の難点を有している。

すなわち、いずれもが単一材料として使用されるために
複数の天然歯の欠如を有している患者に同時に複数木理
入嵌植するには嵌植後の上部構造物作製を考慮し可及的
に平行ならびに等間隔に埋入せねばならず、その手技は
繁雑を極め難しいものである。また、平行性が得られな
い場合にはセラミックスの結晶構造や強度の関係で、歯
科的技術での範囲では削去等の加工による形態修正はで
きない。

さらに歯科用インブラントの成功の是非を握る顎骨組織
との界面における治癒状態、すなわちインブラント体と
骨組織（骨細胞）との直接的な結合を生じせしめるには
、埋入直後より嵌植状態をより安静に一定期間保つこと
が必要であると報告されており、そのためには一定期間
インブラント体すなわち人工歯根を完全に顎骨内に埋入
保存する方法もよいと報告されている。しかしながらセ
ラミックス歯科用インブラント体は、セラミックス単一
体であるが故にこれら前述の条件を満足しえない。

このような状況のもと現在注目されつつあるものに金属
材料による歯科用インブラント用部材がある。中でも、
純チタン金属、高純度チタン合金等が、その表面に生成
される酸化チタンの生体組ｍａ和性の高いことから応用
されて来ている。しかし、これらチタン系の合金は周知
の通り、溶融点が著しく高いこと（約１７００℃）や成
形ならびに鋳造性等の加工性も難しいことから、未だ本
邦においては実験段階では成功を納めているものの、従
来の歯科医療の現場への導入するべき実用段階に至って
いない。また従来使用されている、Ｃｏ−Ｃｒ系合金や
Ｎｉ−Ｃｒ系合金はＣｏ、ＣｒおよびＮｉイオン等の重
金属の生体への影響等の問題や生体との組織親和性がセ
ラミックスに比べ劣っているという報告等から歯科用イ
ンブラント用部材として使用されていない。さらに金属
を母材としてその表面に種々のセラミックス材を溶射し
たり、イオンコーティングしたりする方法も提案されて
実験的には応用されつつあるが、これらも未だ実用には
至っておらず、ましてや均一な、かつ密着性のよいセラ
ミック材を容易に表面に生成させた歯科用インブラント
用部材は現在のところ出現していない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明はこれら各種の歯科用材料の欠点に鑑み種々研究
の結果なされたもので、白金、金などの貴金属を含まな
い比較的安価なＦｅ−Ｎ１−Ｃｒ−Ａ　１合金の表面に
密着性の良いＡβ２Ｃｈ皮膜を形成させることにより口
腔内への金属イオンの溶出を抑え、且つ陶材との焼付性
を向上させ、更に生体との親和性を付与ししかも加工性
も優れた歯科用金属部材とその製造方法を提供すること
を目的とするもので、歯科鋳造床、陶材焼付義歯、歯科
用インブラント部材のかかえる各種の問題点を解決せん
とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

すなわち本発明は重量パーセントでＮｉ１７〜７５％、
Ｃｒ１２〜３０％、Ａｌ４．５〜８％、またはこれにさ
らに（Ａ）Ｍｏ　８％以下、あるいは（Ｂ）Ｚｒ、Ｈｆ
の１種又は２種の（Ａ）、　　（Ｂ）いずれか一方又は
両方を含有し、残部実質的にＦｅよりなり、且つその表
面に密着性の優れたＡ　１２０３皮膜を有することを特
徴とする歯科用金属部材およびその製造方法である。

次に本発明における成分範囲および製造条件の限定理由
を述べる。

〔作　用〕

最初に成分の限定理由について述べる。

まずＮｉは本発明合金の金属組織を主として非磁性かつ
加工性・靭性の良いオーステナイト相たらしめるために
必要で、ＣｒやＡ！とのバランスを考慮すると最低でも
１７％の添加を必要とするので下限を１７％とした。し
かしながら７５％を超えて添加してもその効果は飽和す
るのでその上限を７５％とした。

次にＣｒは本発明において採材としての耐食性を確保し
、且つ密着性の良好なＡ　ＩＩ　２０３皮膜を高温で生
成させるために１２％以上含有することが必要である。

しかしながら３０％を超えて含有すると材料が跪くなる
等機械的性質が劣化するため含有量の上限を３０％とし
た。

次に八ｌは本発明において高温焼成時に均一なＡ　ｌ　
２０３表面被膜を形成させるために４．５％以上含有す
ることが必要である。さりながら、８％を超えて含有す
るとＣｒと同様に材質が劣化するために含存量の上限を
８．０％とした。

以上が本発明の基本成分であるが、本発明においては、
この他合金の鋳造性と耐食性、へ１２０３皮膜の密着性
を改善するために（Ａ）Ｍｏ　８％以下、（Ｂ）Ｚｒ、
Ｈｆの１種又は２種を合計で１％以下、の（Ａ）（Ｂ）
いずれか一方または両方を含有することができる。まず
Ｍｏは耐食性と鋳造性を改善するのに効果があるが８％
を超えて添加するとかえって材質の劣化をきたすので、
その上限を８％とした。

次にＺｒとＨｆは表面に生じたＡｌ２Ｏ３被膜を金属素
地に食い込ような形態で発達させるため、Ａ　Ｊ　２０
．被膜の密着性を向上させるのに効果がある。しかしな
がら合計で１％を超えて添加すると材質が脆くなるため
その上限を１％とした。

次に本発明の歯科用金属部材はその表面に密着性の優れ
たＡｌ、２（ｈ皮膜を有することを最大の特徴とするも
のである。この皮膜は合金中のＡｌが選択酸化されて生
成されるもので、皮膜中には微量のＦｅ、Ｎｉ、Ｃｒが
金属又は酸化物の形で存在し、これがために皮膜の密着
性がきわめて高い。しかしながらこれらの微量含まれる
金属は皮膜表面には存在せずしたがってこれらが唾液中
に溶出することはない。Ａ　／　２０３皮膜の厚さは２
０００人〜８μｍ程度の極く薄いものであることが望ま
しく、これより薄いと唾液中での金属イオンの溶出を有
効に抑制できず、またこれより厚いと皮膜の密着性が劣
化する。

最後に製造方法について述べる。

本発明の歯科用金属部材は鋳造後研にして直接歯科用部
材に作られる場合と鋳造後鍛造・圧延・機械加工等を経
て歯科用部材に作成される場合とがあるが、これら所定
の形状に加工した後に密着性の良いＡ　ｆｆ　２０３被
膜を表面に形成させるために８００°Ｃ以上の酸化性雰
囲気中で５分以上熱処理を行う必要がある。しかしなが
ら１２００℃を超えた高温で処理を行うと異常酸化を生
じ易くなり、Ｆｅの酸化物の混入が多くなりＡ　ｌ　２
０３被膜の密着性や唾液中での安定性が劣化するので処
理温度を８００〜１２００℃とした。此所でいう酸化性
雰囲気とは大気など酸素を１％以上含む雰囲気である。

尚、本発明金属部材の金属Ｎｉ織は主としてｆ、ｃ。

Ｃ０格子のγ相であるが、成分元素のバランスにより少
量のす、ｃ、ｃ、格子のα相、β相（ＮｉＡ６）を含む
場合があり、更に少量のγ′相（Ｎｉ：＋Ａ（１）等の
析出相を含むことがある。

このように本発明の金属部材はＦｅ−Ｎｉ−Ｃｒ−／１
合金を高Ａ酸化性雰囲気中で熱処理をすることによりＡ
Ｎの選択酸化を生しせしめ以て該合金表面を密着性の良
いＡ　ｌ　２０３被膜を形成させるものであるが、この
ような選択酸化によるへ１２０３被膜を有すると歯科用
金属部材と唾液との接触を断ち、唾液中への金属イオン
の溶出を抑制し、金属イオンの人体への影響を軽減する
ことができる。

さらに、Ａ　Ｉ　ＺＯ：ｌ被膜は極めて薄いのでその生
成後も若干金属光沢かにぶる程度で外観をそこなわない
。このため歯科用部材に加工された後にろう付は等のた
めに繰り返し加熱されてもＮｉ−Ｃｒ合金やＣｏ−Ｃｒ
合金のように周辺部が黒くならないので、そのまま次工
程に移ることができる等の利点もある。

またこのようなＡ　／ｌ　ｚＯ＋被膜は金属中に含有す
るＣｒの効果もあってきわめて密着性が良好である。そ
こで陶材をこのＡｌ１２０３被膜の上に築盛する場合、
容易に金属表面になじみ、焼付性が極めて良くなり、さ
らに築盛後も陶材の密着性が良好となる。加えてＡ　／
　２０３皮膜が安定であるため繰り返し加熱しても陶材
の変色が生じない。さらに陶材が築盛されていない金属
冠の周縁部においても該金属冠もＡ　ｌ　２０．皮膜を
存するため人体組織との直接接触がなく歯肉の変色等の
審美性への影響が軽減される。

さらに本発明金属部材はｌ／２ｚ（ｈ皮膜の存在によっ
て骨ならびに粘膜に接する界面において好ましい生体組
織親和性を発揮することが可能である。

しかして本発明部材はＡ　Ａ　２０３皮膜を形成せしめ
た後に歯科用インブラント材等として使用し得るもので
あり、しかも本発明金属部材はＮｉ−Ｃｒ合金を使用す
る場合と同様にして鋳造〜加工が歯科医療の現場で可能
であるため、前記のセラミック材やチタン・チタン合金
に付随する加工上の難点がない。

このように本発明歯科用金属部材は歯科鋳造床、陶材焼
付義歯、歯科用インブラント材等として優れた多（の利
点を有するものである。

以下に実施例により本発明の効果をさらに具体的に説明
する。

〔実施例〕

第１表に成分を示す各種の合金を高周波溶解炉を使って
溶製し、約１　ｋｇの合金塊を得た。この合金塊から２
ｘ２０ｘ５０の腐食試験片を機械加工により作成した。

表面を機械研磨した後、電解研磨をして金属光沢を出し
た。更に本発明の成分系を含むＥと■〜Ｗの合金試験片
については大気中で第１表に示す条件で夫々熱処理し、
処理前後の重量差からＡ　１２２０３皮膜の厚さを算定
した。これらの各試験片を口腔内の使用環境を想定した
３７°Ｃの■１％乳酸■１％ＮａＣβ溶液中に２０日浸
漬した後の重量損失により金属イオンの溶出量を夫夫測
定した。それらの結果を併せて第１表に示す。

また前記の鋼塊から１０中×５５１の■ノツチシャルピ
ー試験片を切り出し、常温で衝撃試験を行い、それらの
結果も第１表に示した。

更に比較例と本発明のうち代表的なものとして第１表に
成分を示すＡ、Ｊ、に、Ｎ、Ｓ、Ｖを選び前記の合金塊
から５φ×５０βの棒材を切り出し、Ｎ　ｉ　−Ｃｒ合
金のＡについてはＤｅｇａｓｓｉｎｇ処理として真空中
で９５０℃×１時間の熱処理を行い、また本発明例につ
いてはＡ　ｊ２２０：ｌ皮膜処理として大気中９００℃
×３時間の熱処理を行った。さらにこれら棒材の片端部
から１０鶴までの表面にオペーク陶材を約０．３鰭の厚
さに築盛し、乾燥後９５０°Ｃで焼付を行った。さらに
この上に歯冠色陶材を１２φ×１０１の円筒状に築盛・
乾燥後９８０℃で焼きつけた後、引き抜き試験法で陶材
と合金との焼付強さを測定した。それらの結果も第１表
に示す。

以上の実施例が示すように、本発明は比較例のＮｉ−Ｃ
ｒ合金、Ｃｏ−Ｃｒ合金、ステンレス鋼に比べて乳酸お
よび食塩溶液中への金属イオンの溶出が少なく、またそ
の常温での靭性値もＮｉ−Ｃｒ合金やＣｏ−Ｃｒ合金と
同等である。比較合金のうちＥはＡ　＃　、０．皮膜を
生じるＦｅ−Ｃｒ−／’Ｉ！合金で、金属イオンの流出
量は少いがフェライト系材料であるため靭性値が低い。

陶材との焼付強さも本発明例はいずれもＮｉ−Ｃｒ合金
のＡより高い強さを示した。特にＺｒやＨｆを含むＳと
Ｖでは棒材表面に陶材が一面に付着したまま抜けており
、特にこれらの合金の陶材への焼付強さが畜いことを示
した。

〔発明の効果〕

以上に述べた如く、本発明は唾液中での安定性、陶材の
焼付性、生体への親和性に優れた歯科用金属部材とその
製造方法を提供するものであり、その産業上ならびに医
療上の効果は極めて大きい。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量パーセントでＮｉ１７〜７５％、Ｃｒ１２〜
   ３０％、Ａｌ４．５〜８％、残部実質的にＦｅよりなり
   、且つその表面に密着性の良いＡｌ＿２Ｏ＿３被膜を有
   することを特徴とする歯科用金属部材。
2. （２）重量パーセントでＮｉ１７〜７５％、Ｃｒ１２〜
   ３０％、Ａｌ４．５〜８％、Ｍｏ８％以下、残部実質的
   にＦｅよりなり、且つその表面に密着性の良いＡｌ＿２
   Ｏ＿３被膜を有することを特徴とする歯科用金属部材。
3. （３）重量パーセントでＮｉ１７〜７５％、Ｃｒ１２〜
   ３０％、Ａｌ４．５〜８％、Ｚｒ、Ｈｆの１種又は２種
   を合計で１％以下、残部実質的にＦｅよりなり、且つそ
   の表面に密着性の良いＡｌ＿２Ｏ＿３被膜を有すること
   を特徴とする歯科用金属部材。
4. （４）重量パーセントでＮｉ１７〜７５％、Ｃｒ１２〜
   ３０％、Ａｌ４．５〜８％、Ｍｏ８％以下、Ｚｒ、Ｈｆ
   の１種又は２種を合計で１％以下、残部実質的にＦｅよ
   りなり、且つその表面に密着性の良いＡｌ＿２Ｏ＿３被
   膜を有することを特徴とする歯科用金属部材。
5. （５）重量パーセントでＮｉ１７〜７５％、Ｃｒ１２〜
   ３０％、Ａｌ４．５〜８％、またはこれに（Ａ）Ｍｏ８
   ％以下、（Ｂ）Ｚｒ、Ｈｆの１種又は２種を合計で１％
   以下、の（Ａ）、（Ｂ）いずれか一方又は両方を含有し
   、残部実質的にＦｅよりなる合金を歯科用部材に加工し
   た後に８００〜１２００℃の酸化性雰囲気中で処理して
   密着性の優れたＡｌ＿２Ｏ＿３皮膜を生成させることを
   特徴とする歯科用金属部材の製造方法。