JPH0987783A - Low melting point titanium alloy for dental treatment - Google Patents
Low melting point titanium alloy for dental treatmentInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術】この発明は、歯科治療用の金属床
（義歯床）及びクラウン、ブリッジ、インレーなどの補
綴物を融解・鋳造により作成するための、１５５０℃以
下の低融点をもつ低活性なチタン合金に関するものであ
る。The present invention relates to a metal base (denture base) for dental treatment and prostheses such as crowns, bridges and inlays, which are produced by melting and casting and have a low melting point of 1550 ° C. or lower and a low activity. The present invention relates to a titanium alloy.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般に、歯科治療用の金属床及びクラウ
ン、ブリッジ、インレーなどの補綴物の材料に要求され
る特性としては、生体適合性・寸法適合性にすぐれてい
ること、機械的性質にすぐれていること、軽量であるこ
と、リライニングが可能であること、加工・修理が容易
であることなどが挙げられる。2. Description of the Related Art Generally, the properties required for dental floor metal and prosthetic materials such as crowns, bridges and inlays are excellent in biocompatibility and dimensional compatibility, and mechanical properties. It is excellent, lightweight, relining, and easy to process and repair.
【０００３】現状では、歯科治療用金属床の大部分は、
Ｃｏ−Ｃｒ合金、あるいはＣｏ−Ｃｒ−Ｎｉ合金を融解
・鋳造することによって製造されている。これは金属床
が薄肉でなければならず、かつ、かなりの強さが要求さ
れるためである。しかし、Ｃｏ−Ｃｒ系合金は硬くて延
性に乏しいため、新しい材料の開発が期待されている。At present, most of the metal floors for dental treatment are
It is manufactured by melting and casting a Co-Cr alloy or a Co-Cr-Ni alloy. This is because the metal floor must be thin and require considerable strength. However, since Co—Cr alloys are hard and poor in ductility, development of new materials is expected.
【０００４】また、クラウン、ブリッジ、インレーなど
の補綴物には強さと共に延性も要求されるので、金合
金、金銀パラジウム合金、Ｃｏ−Ｃｒ合金などが使いわ
けられている。金合金、金銀パラジウム合金は貴金属を
多量に含んでいるので高価であり、低廉な新材料の開発
が期待されている。Further, since prostheses such as crowns, bridges and inlays are required to have strength and ductility, gold alloys, gold-silver palladium alloys, Co--Cr alloys, etc. are used properly. Gold alloys and gold-silver-palladium alloys are expensive because they contain a large amount of precious metals, and the development of inexpensive new materials is expected.
【０００５】最近、金属床・補綴物材料として、耐食性
に優れ、生体適合性のきわめて良い純チタン及びチタン
合金が注目されている。金属床材料としては、純チタン
では軟らかすぎて強さがＣｏ−Ｃｒ合金よりも劣るとい
う問題があるが、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖのようなチタン合
金では、硬さ、強さ共にＣｏ−Ｃｒ合金に匹敵するレベ
ルにあり、その実用化に向けての研究が盛んに進められ
ている。In recent years, pure titanium and titanium alloys, which have excellent corrosion resistance and are extremely biocompatible, have been attracting attention as materials for metal floors and prostheses. As a metal floor material, pure titanium is too soft and inferior in strength to a Co-Cr alloy, but a titanium alloy such as Ti-6Al-4V has both hardness and strength in a Co-Cr alloy. It is at a level comparable to, and research towards its practical application is actively underway.
【０００６】しかし、これらのチタン合金は一般に高融
点、高活性であるので、融解鋳造装置の雰囲気中の酸素
・窒素との反応、及び鋳型材との反応により、鋳造品表
面が著しく硬くなり、仕上げ加工・手直しが難しいとい
う問題を引起こしている。この対策として、鋳型材の改
善、融解鋳造装置の性能向上のための努力がなされてい
るが、必ずしも十分な成果を上げていない。However, since these titanium alloys generally have a high melting point and a high activity, the reaction with oxygen / nitrogen in the atmosphere of the melting and casting equipment and the reaction with the mold material make the surface of the cast product extremely hard, It causes a problem that it is difficult to finish and rework. As measures against this, efforts have been made to improve the mold material and the performance of the melting and casting apparatus, but have not necessarily achieved sufficient results.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】チタン合金が歯科治療
用の金属床のみならず、クラウン、ブリッジ、インレー
等の補綴物において優れた特性を発揮することは、多く
の研究者により報告されている。It has been reported by many researchers that titanium alloys exhibit excellent properties not only in metal floors for dental treatment but also in prostheses such as crowns, bridges and inlays. .
【０００８】しかし、チタン合金を歯科治療用の金属
床、及びクラウン、ブリッジ、インレーなどの補綴物の
鋳造材料としてさらに普及させるためには、チタン合金
特有の高融点・高活性という課題を解決しなければなら
ない。即ち、チタンには融点が高く、かつ鋳型材と反応
しやすいという欠点がある。鋳型材に燐酸塩、酸化物を
用いると、チタンと鋳型材との反応により、チタン合金
鋳造品の表面は酸素含有量がかなり高くなり、そのため
表面がきわめて硬くなり、鋳造後の手直し加工を著しく
難しくしている。However, in order to further spread the titanium alloy as a casting material for dental floor metal plates and prostheses such as crowns, bridges and inlays, the problems of high melting point and high activity peculiar to titanium alloys are solved. There must be. That is, titanium has the drawbacks that it has a high melting point and that it easily reacts with the template material. When phosphates and oxides are used as the casting material, the reaction between titanium and the casting material causes the surface of the titanium alloy cast product to have a considerably high oxygen content, which makes the surface extremely hard and reworking after casting is extremely difficult. Making it difficult.
【０００９】本発明はチタン合金のもつ種々の優れた特
性を損なうことなく、チタン合金の融点を下げた合金を
使用することにより鋳型材との反応を小さくして、良質
の歯科治療用金属床及びクラウン、ブリッジ、インレー
などの補綴物を提供しようとするものである。The present invention uses the alloy having a lower melting point of the titanium alloy to reduce the reaction with the template material without impairing the various excellent properties of the titanium alloy, thereby providing a high-quality dental treatment metal floor. And crowns, bridges, inlays and other prostheses.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】チタンは高融点（１６７
０℃）で、大気中の酸素・窒素や鋳型材などと反応しや
すいきわめて活性な金属である。チタン合金を歯科治療
用の金属床や補綴物などの鋳造品に利用しようとする
と、融解鋳造装置の真空度や鋳型材の材質など解決すべ
き課題が多くある。[Means for Solving the Problems] Titanium has a high melting point (167
At 0 ° C), it is an extremely active metal that easily reacts with oxygen and nitrogen in the atmosphere and template materials. There are many problems to be solved when using titanium alloys for castings such as metal floors for dental treatment and prostheses, such as the degree of vacuum of the melting and casting equipment and the material of the mold material.
【００１１】この課題を解決するための最も年取り早く
かつ確実な手段は、低融点のチタン合金を利用すること
である。低融点の合金であれば、雰囲気中の酸素、窒素
との反応、及び鋳型材との反応が抑制される。また、薄
肉品の鋳造などでは、湯回り性の向上のために、融点を
越えたかなりの温度にまで溶湯を過熱する必要がある
が、低融点のチタン合金では、この操作はかなり容易で
ある。The earliest and surest means to solve this problem is to use a low melting point titanium alloy. If the alloy has a low melting point, the reaction with oxygen and nitrogen in the atmosphere and the reaction with the template material are suppressed. Further, in the casting of thin-walled products, it is necessary to superheat the molten metal to a considerable temperature above the melting point in order to improve the hot running property, but with a low melting point titanium alloy, this operation is quite easy. .
【００１２】そこで、本発明に適用可能な低融点チタン
合金について検討した。チタンと共晶型の合金は一般に
低融点合金となる。Ｔｉ−Ｘの二元系合金状態図から低
融点の共晶合金を調査すると、Ｘ元素としては、Ｂｅ，
Ｓｃ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｙ，Ｅ
ｒ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｔｈなどがある。代表的
な例として、Ｔｉ−Ｃｕ二元系合金状態図を図１に示
す。共晶点はＴｉ−４３重量％Ｃｕであり、その合金の
融点は９６０℃ときわめて低融点となっている。Therefore, a low melting point titanium alloy applicable to the present invention was examined. A eutectic alloy with titanium is generally a low melting point alloy. When investigating the low melting point eutectic alloy from the binary alloy phase diagram of Ti-X, as the X element, Be,
Sc, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Y, E
r, Rh, Pd, Pt, Au, Th and the like. As a typical example, a Ti-Cu binary alloy phase diagram is shown in FIG. The eutectic point is Ti-43 wt% Cu, and the melting point of the alloy is 960 ° C., which is an extremely low melting point.
【００１３】これらのＸ金属から入手の難易性、毒性の
強弱などを考慮し、かつ合金化によって低融点化しても
合金そのものが金属間化合物を折出するなどして脆性化
してしまうものを除去すると、本発明が対象としている
実用的な低融点チタン合金としては、Ｔｉ−Ｃｒ，Ｔｉ
−Ｎｉ，Ｔｉ−Ｃｕ，Ｔｉ−Ｐｄ，Ｔｉ−Ｐｔ，Ｔｉ−
Ａｕ系をベースとした合金であることとなる。ここで、
Ｔｉ−Ｘ系ベースの合金とは、ＴｉとＸ元素を主成分と
した合金のことであり、合金の機械的特性などの諸特性
を改善するための第３、第４元素等の添加を妨げるもの
ではない。Taking into consideration the difficulty of obtaining these X metals, the strength of toxicity, and the like, and removing those which become brittle by alloying the intermetallic compound even if the alloy itself has a low melting point. Then, as a practical low melting point titanium alloy targeted by the present invention, Ti-Cr, Ti
-Ni, Ti-Cu, Ti-Pd, Ti-Pt, Ti-
The alloy is based on Au. here,
The Ti-X based alloy is an alloy containing Ti and X elements as main components, and prevents addition of third and fourth elements for improving various properties such as mechanical properties of the alloy. Not a thing.
【００１４】次に、本発明のＴｉ合金の融点を１５５０
℃以下に限定した根拠について説明する。融点の異なる
純Ｔｉ，Ｔｉ−Ｃｕ合金、Ｔｉ−Ｃｕ−Ｐｄ合金、Ｔｉ
−Ｃｒ合金を高周波誘導加熱融解装置を用いて、アルゴ
ン雰囲気、カルシア（ＣａＯ）ルツボ中で融解し，次い
でカルシア鋳型に鋳造した場合の酸素含有量を図２に示
す。チタン合金の融点が低がるほど酸素含有量は著しく
低下していることがわかる。一方、純Ｔｉを各種材質の
ルツボを用いて同様の方法で融解鋳造した結果を図３に
示す。融点の高い純Ｔｉの融解では、ルツボ材質に高価
なイットリア（Ｙ２Ｏ３）を用いても、酸素含有量はな
お図２の低融点チタン合金の酸素含有量よりも高くなっ
ている。Next, the melting point of the Ti alloy of the present invention is 1550.
The rationale for limiting the temperature to below ℃ will be explained. Pure Ti with different melting points, Ti-Cu alloy, Ti-Cu-Pd alloy, Ti
FIG. 2 shows the oxygen content when the —Cr alloy was melted in a calcia (CaO) crucible in an argon atmosphere using a high-frequency induction heating melting device and then cast in a calcia mold. It can be seen that the lower the melting point of the titanium alloy, the more significantly the oxygen content decreases. On the other hand, FIG. 3 shows the results of melting and casting pure Ti in the same manner by using crucibles made of various materials. In the melting of pure Ti having a high melting point, the oxygen content is still higher than the oxygen content of the low melting point titanium alloy of FIG. 2 even if expensive yttria (Y 2 O 3 ) is used as the crucible material.
【００１５】図２，３の結果から、Ｔｉ合金の融点が１
５５０℃以下であれば、低廉なＣａＯルツボを使用した
場合の合金中酸素含有量は、高価なＹ２Ｏ３ルツボを使
用した場合の純Ｔｉ中の酸素含有量よりも低くなり、鋳
型材とＴｉ合金との反応性が著しく低減できることがわ
かる。さらにＴｉ合金の融点を下げれば、ＣａＯよりも
大気中で安定なＭｇＯ，ＺｒＯ２，Ａｌ２Ｏ３などのル
ツボ材質が使用可能となる。From the results shown in FIGS. 2 and 3, the melting point of the Ti alloy is 1
If the temperature is 550 ° C. or lower, the oxygen content in the alloy when using a low-cost CaO crucible is lower than the oxygen content in pure Ti when using an expensive Y 2 O 3 crucible, and the It can be seen that the reactivity with the Ti alloy can be significantly reduced. Further, if the melting point of the Ti alloy is lowered, it becomes possible to use crucible materials such as MgO, ZrO 2 , and Al 2 O 3 which are more stable in the atmosphere than CaO.
【００１６】これらの結果から、チタン合金鋳造品の酸
素による表面硬化を防止するには、合金の低融点化、即
ち融点が１５５０℃以下のＴｉ合金を用いることが重要
であることはあきらかである。From these results, it is clear that it is important to lower the melting point of the alloy, that is, to use a Ti alloy having a melting point of 1550 ° C. or lower, in order to prevent surface hardening of the cast titanium alloy product by oxygen. .
【００１７】詳細は以下の実施例で説明するが、チタン
合金のもつ低密度、高強度、高耐食性を損なうことな
く、低融点・低活性化したチタン合金は、歯科治療用の
金属床、及びクラウン、ブリッジ、インレーなどの補綴
物の材料として最適である。The details will be described in the following examples. A titanium alloy having a low melting point and a low activation without deteriorating the low density, high strength and high corrosion resistance of the titanium alloy is a metal floor for dental treatment, and It is most suitable as a material for prostheses such as crowns, bridges and inlays.
【００１８】[0018]
【実施例１】高周波誘導加熱融解装置を用いてアルゴン
雰囲気、カルシア（ＣａＯ）ルツボ中で融解し、次いで
カルシア鋳型に鋳造したＴｉ−Ｃｕ合金、Ｔｉ−Ｃｕ−
Ｐｄ合金の鋳塊から切り出した試験片を用いて、常温で
の硬さ測定と引張試験とを実施した。結果を表１に示
す。比較例として同じ方法で作成したＣｏ−Ｃｒ−Ｎｉ
−Ｍｏ合金の特性値を表２に示す。Ｔｉ−Ｃｕ合金、Ｔ
ｉ−Ｃｕ−Ｐｄ合金の機械的特性はＣｏ−Ｃｒ−Ｎｉ−
Ｍｏ合金と比較して、硬さはやや低いが、引張応力、伸
びに優れた合金であることが分かる。Example 1 Ti-Cu alloy, Ti-Cu-, which was melted in a calcia (CaO) crucible in an argon atmosphere using a high-frequency induction heating melting device, and then cast in a calcia mold.
Using a test piece cut out from a Pd alloy ingot, hardness measurement at room temperature and a tensile test were performed. The results are shown in Table 1. Co-Cr-Ni prepared by the same method as a comparative example
Table 2 shows the characteristic values of the -Mo alloy. Ti-Cu alloy, T
The mechanical properties of the i-Cu-Pd alloy are Co-Cr-Ni-
It can be seen that the hardness is slightly lower than that of the Mo alloy, but the alloy is excellent in tensile stress and elongation.
【００１９】[0019]
【表１】 [Table 1]
【００２０】[0020]
【表２】 [Table 2]
【００２１】[0021]
【実施例２】高周波誘導加熱融解装置を用いて、アルゴ
ン雰囲気、カルシア（ＣａＯ）ルツポ中で融解し、次い
でカルシア鋳型に鋳造したＴｉ−Ｃｕ合金、Ｔｉ−Ｃｕ
−Ｐｄ合金の鋳塊から直径１５ｍｍ、厚さ１ｍｍの円盤
を切り出しバフ研磨した。ＮａＣｌ：０．４ｇ，ＫＣ
ｌ：０．４ｇ，ＣａＣｌ２．２Ｈ２Ｏ：０．７９５ｇ，
ＮａＨ２ＰＯ４・２Ｈ２Ｏ：０．７８ｇ，Ｎａ２Ｓ・５
Ｈ２Ｏ：０．００５ｇ，ＣＯ（ＮＨ２）２：１．０ｇ，
純水：１リットルからなる３７℃の人工唾液５０ミリリ
ットルの溶液に前記試験片を３カ月間浸漬して合金成分
の溶出量を求めた。結果を第１表に示す。また、松野修
次（歯科学報、８７ （１９８７） １１４１）のＴｉ
−１３Ｃｕ，Ｔｉ−５Ａｌ−８Ｃｕ，Ａｕ−２０Ｃｕ−
５Ａｇ−３Ｐｔ−２Ｐｄ（金合金とする），Ａｇ−２０
Ｐｄ−１５Ｃｕ−１２Ａｕ−０．５Ｚｎ（金銀パラジウ
ム合金とする）（いずれも組成はｗｔ％）の結果との比
較を図４に示す。合金中のＣｕ含有量と溶出量との関係
は重量％（ｗｔ％）で表すよりも、原子％（ａｔ％）で
表示した方が良い相関が得られたので、図４の比較では
Ｃｕ含有量は原子％で表示した。この図から、Ｔｉ−Ｃ
ｕ−Ｐｄ合金からのＣｕ溶出量は既に歯科治療用の鋳造
合金として利用されている前記Ｔｉ−１３Ｃｕ合金，金
合金，金銀パラジウム合金などからの溶出量よりもかな
り少なくなっており、実用上問題は無いと考えられる。[Example 2] Ti-Cu alloy, Ti-Cu, which was melted in an atmosphere of calcia (CaO) by using a high-frequency induction heating melting apparatus and then cast in a calcia mold
A disk having a diameter of 15 mm and a thickness of 1 mm was cut out from the ingot of the Pd alloy and buffed. NaCl: 0.4 g, KC
1: 0.4 g, CaCl 2 . 2H 2 O: 0.795 g,
NaH 2 PO 4 · 2H 2 O : 0.78g, Na 2 S · 5
H 2 O: 0.005g, CO ( NH 2) 2: 1.0g,
The test piece was immersed in a solution of 50 ml of 37 ° C. artificial saliva consisting of 1 liter of pure water for 3 months to determine the elution amount of alloy components. The results are shown in Table 1. In addition, Ti of Matsuji Shuji (dentistry report, 87 (1987) 1141)
-13Cu, Ti-5Al-8Cu, Au-20Cu-
5Ag-3Pt-2Pd (as gold alloy), Ag-20
FIG. 4 shows a comparison with the results of Pd-15Cu-12Au-0.5Zn (assuming a gold-silver-palladium alloy) (all have a composition of wt%). The relationship between the Cu content in the alloy and the elution amount was better expressed in atomic% (at%) than in weight% (wt%). Therefore, in the comparison of FIG. Amounts are expressed in atomic%. From this figure, Ti-C
The elution amount of Cu from the u-Pd alloy is considerably smaller than the elution amount from the Ti-13Cu alloy, gold alloy, gold-silver-palladium alloy, etc., which have already been used as casting alloys for dental treatment, which is a practical problem. It seems that there is no.
【００２２】[0022]
【発明の効果】本発明は、低融点化することにより酸素
含有量を低くし、かつ機械的特性に優れたチタン合金
が、歯科治療用の金属床、及びクラウン、ブリッジ、イ
ンレーなどの補綴物に優れた特性を発揮することを示し
たものである。INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, a titanium alloy, which has a low melting point to reduce the oxygen content and has excellent mechanical properties, is used as a metal floor for dental treatment, and prostheses such as crowns, bridges and inlays. It shows that it exhibits excellent characteristics.
【図１】Ｔｉ−Ｃｕ二元系合金状態図FIG. 1 Ti-Cu binary alloy phase diagram
【図２】ＣａＯルツボで融解鋳造した純チタン、低融点
チタン合金の融点と酸素含有量との関係を示す図FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the melting point and oxygen content of pure titanium and low melting point titanium alloy melt-cast in a CaO crucible.
【図３】各種材質のルツボ中で融解鋳造した純チタン中
の酸素含有量とルツボ材質の標準生成自由エネルギーと
の関係を示す図FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the oxygen content in pure titanium melt-cast in various crucible materials and the standard free energy of formation of crucible materials.
【図４】人工唾液浸漬によるＴｉ−Ｃｕ−Ｐｄ合金及び
既存の含Ｃｕ合金からのＣｕ溶出量と合金中のＣｕ含有
量（原子％）との関係を示す図FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a Cu elution amount from a Ti—Cu—Pd alloy and an existing Cu-containing alloy by immersion in artificial saliva and a Cu content (atomic%) in the alloy.
Claims (2)
低融点チタン合金。1. A low melting point titanium alloy for dental treatment having a melting point of 1550 ° C. or lower.
Ｔｉ−Ｐｄ，Ｔｉ−Ｐｔ，Ｔｉ−Ａｕ系からなる請求項
１の歯科治療用低融点チタン合金。2. Ti-Cr, Ti-Ni, Ti-Cu,
The low melting titanium alloy for dental treatment according to claim 1, which is composed of Ti-Pd, Ti-Pt, and Ti-Au.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7276079A JPH0987783A (en) | 1995-09-20 | 1995-09-20 | Low melting point titanium alloy for dental treatment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7276079A JPH0987783A (en) | 1995-09-20 | 1995-09-20 | Low melting point titanium alloy for dental treatment |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0987783A true JPH0987783A (en) | 1997-03-31 |
Family
ID=17564519
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7276079A Pending JPH0987783A (en) | 1995-09-20 | 1995-09-20 | Low melting point titanium alloy for dental treatment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0987783A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000064402A1 (en) * | 1999-04-27 | 2000-11-02 | Biorthex Inc. | Dental casting alloy |
| CN102212717A (en) * | 2011-05-24 | 2011-10-12 | 佳木斯大学 | Copper-bearing antibacterial titanium alloy and preparation method thereof |
| CN104831108A (en) * | 2015-04-21 | 2015-08-12 | 常熟锐钛金属制品有限公司 | High hydrogen permeability antioxidant titanium palladium pipe |
-
1995
- 1995-09-20 JP JP7276079A patent/JPH0987783A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000064402A1 (en) * | 1999-04-27 | 2000-11-02 | Biorthex Inc. | Dental casting alloy |
| CN102212717A (en) * | 2011-05-24 | 2011-10-12 | 佳木斯大学 | Copper-bearing antibacterial titanium alloy and preparation method thereof |
| CN104831108A (en) * | 2015-04-21 | 2015-08-12 | 常熟锐钛金属制品有限公司 | High hydrogen permeability antioxidant titanium palladium pipe |
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