JP2000084063A - 生体用チタン合金 - Google Patents
生体用チタン合金Info
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- JP2000084063A JP2000084063A JP10260135A JP26013598A JP2000084063A JP 2000084063 A JP2000084063 A JP 2000084063A JP 10260135 A JP10260135 A JP 10260135A JP 26013598 A JP26013598 A JP 26013598A JP 2000084063 A JP2000084063 A JP 2000084063A
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- Japan
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- titanium alloy
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Abstract
(57)【要約】
【課題】生体内で使用した場合において金属元素がイオ
ンとして溶出するのが抑制され、また機械的特性に優れ
た生体用チタン合金を提供する。 【解決手段】チタン合金の組成を、重量％でＡｌ：４．
０〜７．０％，Ｔａ：８．０〜１８．０％，残部実質的
にＴｉから成る組成とする。
ンとして溶出するのが抑制され、また機械的特性に優れ
た生体用チタン合金を提供する。 【解決手段】チタン合金の組成を、重量％でＡｌ：４．
０〜７．０％，Ｔａ：８．０〜１８．０％，残部実質的
にＴｉから成る組成とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は人工歯根，歯床等
の歯科材料、人工膝関節等の人工骨材料、更には手術用
ピンセット，クリップ等医療用治工具類その他の生体用
材料として好適な生体用チタン合金に関する。
の歯科材料、人工膝関節等の人工骨材料、更には手術用
ピンセット，クリップ等医療用治工具類その他の生体用
材料として好適な生体用チタン合金に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
歯科用合金としては金，銀，パラジウム或いはニッケル
クロム合金等が使用されており、最近ではＴｉも耐食性
に優れ、また生体とのなじみが良いことから人工膝関節
等の人工骨材料として、或いはまたクラウン、インレイ
等として又は人工歯根，歯床等のインプラント用歯科材
料その他の生体用材料として使用されている。
歯科用合金としては金，銀，パラジウム或いはニッケル
クロム合金等が使用されており、最近ではＴｉも耐食性
に優れ、また生体とのなじみが良いことから人工膝関節
等の人工骨材料として、或いはまたクラウン、インレイ
等として又は人工歯根，歯床等のインプラント用歯科材
料その他の生体用材料として使用されている。
【０００３】ところで、例えば現在歯科用として用いら
れているＴｉは大部分が商用純Ｔｉ（ＣＰ−Ｔｉ）と呼
ばれるものであり、その純Ｔｉの場合、生体用材料とし
て用いたときに機械的強度が十分でないといった問題が
ある。
れているＴｉは大部分が商用純Ｔｉ（ＣＰ−Ｔｉ）と呼
ばれるものであり、その純Ｔｉの場合、生体用材料とし
て用いたときに機械的強度が十分でないといった問題が
ある。
【０００４】ＪＩＳ Ｈ ４６００においてＴｉは不純
物の含有量により４種類に分類されているが、不純物の
含有量が最も多く、強度が最も高い４種においても引張
強度が５００ＭＰａ前後であって、歯科用補綴物すべて
に使用できるだけの十分な強度を備えておらず、大きな
繰り返し応力のかかる歯科材料その他の生体用材料とし
て十分とはいい難いものであった。
物の含有量により４種類に分類されているが、不純物の
含有量が最も多く、強度が最も高い４種においても引張
強度が５００ＭＰａ前後であって、歯科用補綴物すべて
に使用できるだけの十分な強度を備えておらず、大きな
繰り返し応力のかかる歯科材料その他の生体用材料とし
て十分とはいい難いものであった。
【０００５】このようなことから、歯科材料等の生体用
材料としてＴｉよりも高強度であるＴｉ合金（チタン合
金）を用いることが検討されている。ここでＴｉ合金と
してはＴｉ−６Ａｌ−４Ｖが広く知られており、人工関
節を始め生体用材料としても用いられている。しかしな
がらこのＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金は、合金元素としての
Ｖが細胞毒性を有するとの報告があり、人体への影響が
懸念されている。
材料としてＴｉよりも高強度であるＴｉ合金（チタン合
金）を用いることが検討されている。ここでＴｉ合金と
してはＴｉ−６Ａｌ−４Ｖが広く知られており、人工関
節を始め生体用材料としても用いられている。しかしな
がらこのＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金は、合金元素としての
Ｖが細胞毒性を有するとの報告があり、人体への影響が
懸念されている。
【０００６】そこでかかるＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金に代
わるものとして、Ｖを同族元素であるＮｂで置換した形
態のＴｉ−６Ａｌ−７Ｎｂ合金が提案されている。この
Ｔｉ−６Ａｌ−７Ｎｂ合金は、引張強さにおいてＴｉ−
６Ａｌ−４Ｖ合金より少し劣るものの、純Ｔｉに比べる
と十分に大きく、またＴｉ用鋳造システムでの鋳造が可
能であり、しかも耐食性はＴｉ及びＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ
合金と同等以上に良好である。
わるものとして、Ｖを同族元素であるＮｂで置換した形
態のＴｉ−６Ａｌ−７Ｎｂ合金が提案されている。この
Ｔｉ−６Ａｌ−７Ｎｂ合金は、引張強さにおいてＴｉ−
６Ａｌ−４Ｖ合金より少し劣るものの、純Ｔｉに比べる
と十分に大きく、またＴｉ用鋳造システムでの鋳造が可
能であり、しかも耐食性はＴｉ及びＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ
合金と同等以上に良好である。
【０００７】ところで、生体内で使用される材料の場
合、金属元素がイオンとして生体内に溶け出すと人体へ
の影響が懸念され、また元素の溶出は生体内で材料の特
性を劣化させ、腐食疲労を惹起させる要因ともなる。
合、金属元素がイオンとして生体内に溶け出すと人体へ
の影響が懸念され、また元素の溶出は生体内で材料の特
性を劣化させ、腐食疲労を惹起させる要因ともなる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この点で上記Ｔｉ−６Ａ
ｌ−７Ｎｂは金属イオンの耐溶出性でも優れた（溶出が
少ない）材料といい得るものであるが、本発明者は更に
優れた生体用Ｔｉ合金を求めるべく研究を行った結果、
以下の生体用Ｔｉ合金を開発した。
ｌ−７Ｎｂは金属イオンの耐溶出性でも優れた（溶出が
少ない）材料といい得るものであるが、本発明者は更に
優れた生体用Ｔｉ合金を求めるべく研究を行った結果、
以下の生体用Ｔｉ合金を開発した。
【０００９】即ち本発明の生体用Ｔｉ合金は、重量％で
Ａｌ：４．０〜７．０％，Ｔａ：８．０〜１８．０％，
残部実質的にＴｉから成ることを特徴とする。
Ａｌ：４．０〜７．０％，Ｔａ：８．０〜１８．０％，
残部実質的にＴｉから成ることを特徴とする。
【００１０】
【作用及び発明の効果】上記のように本発明のＴｉ合金
は、Ｔｉ−６Ａｌ−４ＶにおけるＶを同じ周期律表Ｖａ
族元素であるＴａと置換したものである。ここでＴａは
Ｔｉ以上に耐食性の優れた金属であり、また生体適合性
においてもＴｉと同等以上である。
は、Ｔｉ−６Ａｌ−４ＶにおけるＶを同じ周期律表Ｖａ
族元素であるＴａと置換したものである。ここでＴａは
Ｔｉ以上に耐食性の優れた金属であり、また生体適合性
においてもＴｉと同等以上である。
【００１１】そこで本発明者はＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金
若しくはＴｉ−６Ａｌ−７Ｎｂ合金におけるＶ，Ｎｂを
同族元素であるところの、Ｎｂ以上に耐食性の優れたＴ
ａで置き換えて合金化する点に着眼した。
若しくはＴｉ−６Ａｌ−７Ｎｂ合金におけるＶ，Ｎｂを
同族元素であるところの、Ｎｂ以上に耐食性の優れたＴ
ａで置き換えて合金化する点に着眼した。
【００１２】そして得られた合金についてその機械的特
性，金属イオンの溶出の程度を調べたところ、本発明の
Ｔｉ合金はＴｉ−６Ａｌ−４Ｖと引張強さにおいてそれ
程遜色がなく、また伸びについてはＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ
よりも優れており、特に金属イオン（Ｔｉイオン）の溶
出がＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ，Ｔｉ−６Ａｌ−７Ｎｂよりも
少ないものであり、Ｔｉ−６Ａｌ−７Ｎｂ以上に安全性
が高く且つ機械的特性が良好なものであって、生体用Ｔ
ｉ合金として従来提供されているものに比べ優れたもの
であることを確認した。
性，金属イオンの溶出の程度を調べたところ、本発明の
Ｔｉ合金はＴｉ−６Ａｌ−４Ｖと引張強さにおいてそれ
程遜色がなく、また伸びについてはＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ
よりも優れており、特に金属イオン（Ｔｉイオン）の溶
出がＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ，Ｔｉ−６Ａｌ−７Ｎｂよりも
少ないものであり、Ｔｉ−６Ａｌ−７Ｎｂ以上に安全性
が高く且つ機械的特性が良好なものであって、生体用Ｔ
ｉ合金として従来提供されているものに比べ優れたもの
であることを確認した。
【００１３】次に本発明における各化学成分の限定理由
を詳述する。 Ａｌ：４．０〜７．０％ Ａｌはα相強化に有効な元素であり、４．０％以上添加
することで合金強度を高めることができる。一方７．０
％を超えて多く添加するとα２（Ｔｉ３Ａｌ）相を析出
するようになり、延性低下の原因となる。そこで本発明
では上限を７．０％とする。
を詳述する。 Ａｌ：４．０〜７．０％ Ａｌはα相強化に有効な元素であり、４．０％以上添加
することで合金強度を高めることができる。一方７．０
％を超えて多く添加するとα２（Ｔｉ３Ａｌ）相を析出
するようになり、延性低下の原因となる。そこで本発明
では上限を７．０％とする。
【００１４】 Ｔａ：８．０〜１８．０％ ＴａはＴｉイオンの溶出を抑制する働きがある他、β相
を安定化する元素であり、熱処理性を高めて合金強度の
向上にも有効である。そのためには８．０％以上添加す
る必要がある。一方１８．０％を超えて多く添加すると
製造性が低下する。詳しくは高融点金属のために、その
添加量が増すと溶解しにくくなる。そこで本発明では上
限を１８．０％とする。
を安定化する元素であり、熱処理性を高めて合金強度の
向上にも有効である。そのためには８．０％以上添加す
る必要がある。一方１８．０％を超えて多く添加すると
製造性が低下する。詳しくは高融点金属のために、その
添加量が増すと溶解しにくくなる。そこで本発明では上
限を１８．０％とする。
【００１５】
【実施例】次に本発明の実施例を以下に詳述する。表１
に示す化学組成のＴｉ合金をアルゴンアーク溶解炉で溶
解し、その合金をＴｉ用鋳造機により鋳造して２５×１
０×１．５ｍｍの試料を得た。その後表面研磨仕上げし
て２０×１０×１．０ｍｍの試験片として金属イオンの
溶出試験に供した。また併せてＩＳＯ ６８７１による
直径３ｍｍ，標点間距離１５ｍｍの試験片を鋳造し、引
張試験に供した。
に示す化学組成のＴｉ合金をアルゴンアーク溶解炉で溶
解し、その合金をＴｉ用鋳造機により鋳造して２５×１
０×１．５ｍｍの試料を得た。その後表面研磨仕上げし
て２０×１０×１．０ｍｍの試験片として金属イオンの
溶出試験に供した。また併せてＩＳＯ ６８７１による
直径３ｍｍ，標点間距離１５ｍｍの試験片を鋳造し、引
張試験に供した。
【００１６】ここで溶出試験は２０ｍｌポリエチレン容
器を用いて３１０Ｋで１％乳酸中に３０日間浸漬し、Ｉ
ＣＰ分光計を用いて金属（Ｔｉ）の溶出量を測定した。
また引張試験は１ｍｍ／ｍｉｎの引張速度で試験片を引
張り、引張強さと伸びを求めた。その結果がＴｉ−６Ａ
ｌ−４Ｖ，Ｔｉ−６Ａｌ−７Ｎｂとの比較において表１
に併せて示してある。
器を用いて３１０Ｋで１％乳酸中に３０日間浸漬し、Ｉ
ＣＰ分光計を用いて金属（Ｔｉ）の溶出量を測定した。
また引張試験は１ｍｍ／ｍｉｎの引張速度で試験片を引
張り、引張強さと伸びを求めた。その結果がＴｉ−６Ａ
ｌ−４Ｖ，Ｔｉ−６Ａｌ−７Ｎｂとの比較において表１
に併せて示してある。
【００１７】
【表１】
【００１８】表１の結果に見られるように、ＶをＮｂで
置換した形態のＴｉ−６Ａｌ−７Ｎｂは、Ｔｉ−６Ａｌ
−４Ｖに比べてＴｉの溶出量が減じており、また合金元
素としてＶ，Ｎｂに代えてＴａを用いた本発明例のＴｉ
合金の場合、Ｔｉの溶出量がＴｉ−６Ａｌ−７Ｎｂより
も更に低減している。
置換した形態のＴｉ−６Ａｌ−７Ｎｂは、Ｔｉ−６Ａｌ
−４Ｖに比べてＴｉの溶出量が減じており、また合金元
素としてＶ，Ｎｂに代えてＴａを用いた本発明例のＴｉ
合金の場合、Ｔｉの溶出量がＴｉ−６Ａｌ−７Ｎｂより
も更に低減している。
【００１９】また機械的特性についてみると、本発明例
のＴｉ合金の場合、引張強さにおいてはＡｌ，Ｔａの添
加量によって相異があるものの、総じてＴｉ−６Ａｌ−
７Ｎｂより僅かに低いか又は場合によって高くなってお
り、更に伸びについてみると、ほぼ全体的にＴｉ−６Ａ
ｌ−７Ｎｂよりも優れている（但しＴａ１７．５％のも
のは引張強さがＴｉ−６Ａｌ−７Ｎｂよりも大でＴｉ−
６Ａｌ−４Ｖと同程度以上であり、伸びについてはＴｉ
−６Ａｌ−７Ｎｂに対して僅かに小さいもののＴｉ−６
Ａｌ−４Ｖに比べて大きくなっている）。
のＴｉ合金の場合、引張強さにおいてはＡｌ，Ｔａの添
加量によって相異があるものの、総じてＴｉ−６Ａｌ−
７Ｎｂより僅かに低いか又は場合によって高くなってお
り、更に伸びについてみると、ほぼ全体的にＴｉ−６Ａ
ｌ−７Ｎｂよりも優れている（但しＴａ１７．５％のも
のは引張強さがＴｉ−６Ａｌ−７Ｎｂよりも大でＴｉ−
６Ａｌ−４Ｖと同程度以上であり、伸びについてはＴｉ
−６Ａｌ−７Ｎｂに対して僅かに小さいもののＴｉ−６
Ａｌ−４Ｖに比べて大きくなっている）。
【００２０】以上の結果から、本発明のＴｉ合金は、生
体用材料として優れたものであることが分かる。
体用材料として優れたものであることが分かる。
【００２１】以上本発明の実施例を詳述したがこれはあ
くまで一例示であり、本発明はその主旨を逸脱しない範
囲において種々変更を加えた態様で実施可能である。
くまで一例示であり、本発明はその主旨を逸脱しない範
囲において種々変更を加えた態様で実施可能である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 土居 寿 東京都千代田区神田駿河台２−３−10 東 京医科歯科大学 医用器材研究所内 (72)発明者 小林 郁夫 東京都千代田区神田駿河台２−３−10 東 京医科歯科大学 医用器材研究所内 (72)発明者 中野 毅 東京都千代田区神田駿河台２−３−10 東 京医科歯科大学 医用器材研究所内 (72)発明者 米山 隆之 東京都千代田区神田駿河台２−３−10 東 京医科歯科大学 医用器材研究所内 Ｆターム(参考） 4C081 AB03 AB05 AB06 BA15 BB08 CG03 CG06 DA01 EA04 EA12 4C089 AA01 AA07 BB07 CA06
Claims (1)
- 【請求項１】重量％で Ａｌ：４．０〜７．０％ Ｔａ：８．０〜１８．０％ 残部実質的にＴｉから成ることを特徴とする生体内で耐
溶出性に優れた生体用チタン合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10260135A JP2000084063A (ja) | 1998-09-14 | 1998-09-14 | 生体用チタン合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10260135A JP2000084063A (ja) | 1998-09-14 | 1998-09-14 | 生体用チタン合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000084063A true JP2000084063A (ja) | 2000-03-28 |
Family
ID=17343801
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10260135A Pending JP2000084063A (ja) | 1998-09-14 | 1998-09-14 | 生体用チタン合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000084063A (ja) |
-
1998
- 1998-09-14 JP JP10260135A patent/JP2000084063A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050407 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050823 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20050823 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20050823 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20051028 |
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| A621 | Written request for application examination |
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|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090526 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20091208 |