JPH10102288A - Coating method with calcium phosphate compound - Google Patents

Coating method with calcium phosphate compound

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JPH10102288A
JPH10102288A JP8252012A JP25201296A JPH10102288A JP H10102288 A JPH10102288 A JP H10102288A JP 8252012 A JP8252012 A JP 8252012A JP 25201296 A JP25201296 A JP 25201296A JP H10102288 A JPH10102288 A JP H10102288A
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calcium phosphate
phosphate compound
calcium
coated
aqueous solution
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JP8252012A
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Japanese (ja)
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Bonfield William
ウィリアム・ボンフィールド
Michele Best Selina
セリーナ・ミシェール・ベスト
Nobuyuki Asaoka
伸之 浅岡
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Queen Mary and Westfiled College University of London
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To electrodeposit a calcium phosphate compd. on the surface of a metallic material to be coated by supplying electric current to the material as the cathode in an aq. soln. contg. Ca ions, phosphate ions, a complex forming agent, etc. SOLUTION: A metallic material to be coated such as an artificial bone made of Ti or stainless steel is put in an aq. soln. of >=pH 4.0 contg. 0.1mol (expressed in terms of Ca ions) Ca(NO3 )2 , 0.01mol (expressed in terms of phosphate ions) (NH4 )3 PO4 and 0.1mol EDTA as a complex forming agent and electric current is supplied to the material as the cathode to electrodeposit a calcium phosphate compd. such as hydroxyapatite on the surface of the material. When CaHP4 .2H2 O is electrodeposited, it is converted into the calcium phosphate compd. such as hydroxyapatite by further treatment with a coating soln. adjusted to >=pH 4.0 with ammonia, etc.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、人工関節、人工
骨、人工歯根等の医療用インプラント金属材料等にリン
酸カルシウム化合物をコーティングする方法に関する。
The present invention relates to a method for coating a calcium phosphate compound on a metal material for medical implants such as artificial joints, artificial bones, artificial dental roots and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、病気や事故等で欠損を生じた生体
硬組織の代替用のインプラント材としては、チタンやチ
タン合金、コバルト・クロム合金、ステンレススチール
等が用いられている。しかしながら、これらの金属材料
は生体組織と直接結合しないため、初期固定強度が低
く、また長期的にも緩みが生じるという問題点がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, titanium, a titanium alloy, a cobalt-chromium alloy, stainless steel, and the like have been used as an implant material for replacing a living hard tissue having a defect due to a disease or accident. However, since these metal materials do not directly bond to a living tissue, there is a problem that initial fixing strength is low and loosening occurs over a long period of time.

【0003】インプラント材の初期固定強度を良好とす
る方法としては、ポリメチルメタクリレート(PMM
A)等を含む骨セメントを患部に注入し凝固させる方法
が開発されている。しかしこの方法では、凝固の際に発
生する反応熱が周囲組織へ影響を及ぼすという問題点が
ある。
[0003] As a method for improving the initial fixing strength of an implant material, polymethyl methacrylate (PMM) is used.
A method has been developed in which bone cement containing A) or the like is injected into an affected area and solidified. However, this method has a problem that reaction heat generated during coagulation affects surrounding tissues.

【0004】これらの問題点を解決するために、金属等
のインプラント材の表面に水酸アパタイト等のリン酸カ
ルシウム化合物をコーティングしたものを用いる方法が
提案されている。この方法では、生体活性なコーティン
グ層を介して、インプラント材と骨等の硬組織とを直接
結合させることにより、初期固定強度、長期安定性等を
向上させることができる。
[0004] In order to solve these problems, there has been proposed a method using an implant material such as a metal coated with a calcium phosphate compound such as hydroxyapatite on the surface thereof. In this method, the initial fixation strength, long-term stability, and the like can be improved by directly bonding the implant material to hard tissue such as bone via a bioactive coating layer.

【0005】このようなコーティング層の形成方法とし
ては、従来プラズマスプレー法、スパッタリング法、デ
ィップ法、ゾル・ゲル法等が用いられている。中でもプ
ラズマスプレー法は比較的実用性の高い技術であるが、
溶解性の副生成物や非晶質成分が生成して、生体移植後
にコーティング層が溶解したり、また基材とコーティン
グ層との間の空隙で剥離が生じたりするという問題点が
ある。また、プラズマスプレー法以外のコーティング層
の形成方法においても、コーティングの付着強度不足や
不均一性等の問題点があり、十分に実用的とはいえな
い。
[0005] As a method for forming such a coating layer, a plasma spray method, a sputtering method, a dipping method, a sol-gel method and the like have been conventionally used. Among them, the plasma spray method is a relatively practical technique,
There is a problem that a soluble by-product or an amorphous component is generated, and the coating layer is dissolved after living body transplantation, and separation occurs in a gap between the base material and the coating layer. Also, other methods of forming a coating layer than the plasma spray method have problems such as insufficient adhesion strength of the coating and non-uniformity, and are not sufficiently practical.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、金属
製の被コーティング物に、微細で均一なリン酸カルシウ
ム化合物の粒子により構成された、付着強度の高いコー
ティング層を容易に形成することができるリン酸カルシ
ウム化合物のコーティング方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to easily form a coating layer having high adhesion strength, which is composed of fine and uniform particles of a calcium phosphate compound, on a metal object to be coated. An object of the present invention is to provide a method for coating a calcium phosphate compound.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、カルシ
ウムイオン、リン酸イオン及び錯形成剤を含む水溶液中
において、金属製の被コーティング物を電極とし、前記
被コーティング物にリン酸カルシウム化合物塩を電析さ
せる工程を含むリン酸カルシウム化合物のコーティング
方法が提供される。
According to the present invention, in an aqueous solution containing calcium ions, phosphate ions and a complexing agent, a metal object to be coated is used as an electrode, and a calcium phosphate compound salt is applied to the object to be coated. There is provided a method for coating a calcium phosphate compound, comprising a step of electrodeposition.

【0008】また、本発明によれば、前記リン酸カルシ
ウム化合物が水酸アパタイトであり、前記電析に際して
前記水溶液のpHを4.0以上に調節する前記コーティ
ング方法が提供される。
According to the present invention, there is provided the coating method, wherein the calcium phosphate compound is hydroxyapatite, and the pH of the aqueous solution is adjusted to 4.0 or more during the electrodeposition.

【0009】さらに、本発明によれば、前記リン酸カル
シウム化合物塩が水酸アパタイト以外のものであり、前
記電析終了後、前記リン酸カルシウム化合物塩が電析し
た前記被コーティング物を、pHを4.0以上の水溶液
に浸漬する工程をさらに含み、それにより前記リン酸カ
ルシウム化合物塩を水酸アパタイトに変化させる前記コ
ーティング方法が提供される。
Further, according to the present invention, the calcium phosphate compound salt is other than hydroxyapatite, and after completion of the electrodeposition, the coated object on which the calcium phosphate compound salt has been deposited is adjusted to pH 4.0. The method further comprises a step of immersing the calcium phosphate compound salt in the aqueous solution, whereby the calcium phosphate compound salt is converted into hydroxyapatite.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】本発明のコーティング方法では、
カルシウムイオン、リン酸イオン及び錯形成剤を含む水
溶液中において、金属製の被コーティング物を電極と
し、前記被コーティング物にリン酸カルシウム化合物塩
を電析させる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the coating method of the present invention,
In an aqueous solution containing calcium ions, phosphate ions and a complexing agent, a metal object to be coated is used as an electrode, and a calcium phosphate compound salt is electrodeposited on the object to be coated.

【0011】前記被コーティング物としては、金属製で
あれば、本発明の効果を損なわない限り特に限定されな
いが、耐食性に優れ生体内で毒性を示さない、チタン、
チタン合金、ステンレス、コバルト・クローム合金等の
金属を用いることができる。
The object to be coated is not particularly limited as long as the effect of the present invention is not impaired as long as it is made of metal, but titanium, which has excellent corrosion resistance and does not show toxicity in vivo.
Metals such as a titanium alloy, stainless steel, and a cobalt-chrome alloy can be used.

【0012】前記被コーティング物の形状としては、板
状、球状、円柱状、角柱状、円錐状、角錐状、その他歯
や骨を模した不定形状のものを含めたあらゆる形状のも
のが使用可能である。
As the shape of the object to be coated, any shape including a plate, a sphere, a column, a prism, a cone, a pyramid, and other irregular shapes simulating teeth and bones can be used. It is.

【0013】前記カルシウムイオン、リン酸イオン及び
錯形成剤を含む水溶液は、水にカルシウムイオンを含む
化合物、リン酸イオンを含む化合物、及び錯形成剤を溶
解することによって調製することができる。
The aqueous solution containing calcium ions, phosphate ions and complexing agent can be prepared by dissolving a compound containing calcium ions, a compound containing phosphate ions, and a complexing agent in water.

【0014】前記カルシウムイオンを含む化合物として
は、例えばCa(OH)2、Ca(NO3)2、CaCl2、Ca(CH3COO)2
クエン酸カルシウム、又は乳酸カルシウム等を挙げるこ
とができる。また前記リン酸イオンを含む化合物として
は、例えばH3PO4、Na3PO4、(NH4)3PO4、K3PO4、又はこ
れら塩類中の陽イオンの一部を水素置換した塩(例えば
(NH4)2HPO4)等を挙げることができる。これらカルシウ
ムイオンを含む化合物とリン酸イオンを含む化合物との
両方を用いる代わりに、水酸アパタイト、リン酸3カル
シウム、リン酸4カルシウム、リン酸水素カルシウム等
のリン酸イオンとカルシウムイオンとを共に含む化合物
を用いることもできる。
The compounds containing calcium ions include, for example, Ca (OH) 2 , Ca (NO 3 ) 2 , CaCl 2 , Ca (CH 3 COO) 2 ,
Examples thereof include calcium citrate and calcium lactate. Examples of the compound containing a phosphate ion include H 3 PO 4 , Na 3 PO 4 , (NH 4 ) 3 PO 4 , K 3 PO 4 , or a salt obtained by partially hydrogen-substituting a cation in these salts. (For example,
(NH 4 ) 2 HPO 4 ). Instead of using both the compound containing calcium ions and the compound containing phosphate ions, phosphate ions such as hydroxyapatite, tricalcium phosphate, tetracalcium phosphate, and calcium hydrogen phosphate are used together with calcium ions. Can also be used.

【0015】前記水溶液中における前記カルシウムイオ
ン及び前記リン酸イオンの濃度は、[Ca2+]=0.0
1〜2.0モル/リットル、及び[PO4 3-]=0.0
05〜2.0モル/リットルが好ましい。また、前記水
溶液中における前記カルシウムイオンと前記リン酸イオ
ンとの量比は、モル比でCa/Pの値が1.0〜3.0
であることが好ましい。これらイオン濃度を適宜調節す
ることにより、形成されるコーティング層の厚さを制御
することができる。
The concentration of the calcium ion and the phosphate ion in the aqueous solution is [Ca 2+ ] = 0.0
1 to 2.0 mol / l, and [PO 4 3-] = 0.0
It is preferably from 0.5 to 2.0 mol / l. Further, the molar ratio of the calcium ion and the phosphate ion in the aqueous solution is such that the value of Ca / P is 1.0 to 3.0 in molar ratio.
It is preferred that By appropriately adjusting these ion concentrations, the thickness of the formed coating layer can be controlled.

【0016】また、前記錯形成剤としては、クエン酸、
エチレンジアミン四酢酸(EDTA)、乳酸、ニトリロ
トリ酢酸(NTA)等が挙げられる。前記水溶液中にお
ける前記錯形成剤の濃度は、0.01〜1.0モル/リ
ットルが好ましい。
Further, as the complexing agent, citric acid,
Examples include ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), lactic acid, and nitrilotriacetic acid (NTA). The concentration of the complexing agent in the aqueous solution is preferably from 0.01 to 1.0 mol / l.

【0017】本発明のコーティング方法では、前記金属
製の被コーティング物を電極とし、前記被コーティング
物にリン酸カルシウム化合物塩を電析させる。この際対
向電極としては、本発明の効果を損なわない限り特に限
定されず、被コーティング物と同様な金属を用いること
ができる他、導電性のプラスチック等を用いることがで
きる。また、水溶液中での電極間の距離は、1〜50m
m程度が好ましい。
In the coating method of the present invention, the metal object to be coated is used as an electrode, and a calcium phosphate compound salt is electrodeposited on the object to be coated. At this time, the counter electrode is not particularly limited as long as the effect of the present invention is not impaired, and the same metal as the object to be coated can be used, and a conductive plastic or the like can be used. The distance between the electrodes in the aqueous solution is 1 to 50 m.
m is preferable.

【0018】前記電析を行う際の電圧は、1〜100V
/cm2であることが好ましい。電圧を適宜調節するこ
とによって、形成されるコーティング層の成層速度と構
造とを制御することができる。
The voltage for performing the electrodeposition is 1 to 100 V
/ Cm 2 . By appropriately adjusting the voltage, the layering speed and structure of the formed coating layer can be controlled.

【0019】前記電析を行う時間は、3〜120分であ
ることが好ましい。電析時間を適宜調節することによっ
て、形成されるコーティング層の厚さを制御することが
できる。
The time for the electrodeposition is preferably 3 to 120 minutes. By appropriately adjusting the electrodeposition time, the thickness of the formed coating layer can be controlled.

【0020】また、前記電析を行う際、前記水溶液の温
度を15〜100℃の範囲内の一定温度に保つことが好
ましい。水溶液を高い温度に保つと、電析時間を短縮す
ることができる。また水溶液の温度を高く保つと大きい
粒子径のコーティング層が、また低く保つと小さい粒子
径のコーティング層が得られる。
In performing the electrodeposition, it is preferable to maintain the temperature of the aqueous solution at a constant temperature in the range of 15 to 100 ° C. When the aqueous solution is kept at a high temperature, the electrodeposition time can be reduced. When the temperature of the aqueous solution is kept high, a coating layer having a large particle diameter is obtained, and when the temperature is kept low, a coating layer having a small particle diameter is obtained.

【0021】前記電析に際して、前記水溶液のpHを
4.0以上、好ましくはpH4.0〜12.0に調節す
ることにより、コーティング層として水酸アパタイトを
電析させることができる。
At the time of the electrodeposition, the pH of the aqueous solution is adjusted to 4.0 or more, preferably 4.0 to 12.0, so that hydroxyapatite can be electrodeposited as a coating layer.

【0022】前記水溶液のpHを4.0以上に調節する
方法としては、前記水溶液に、pH調節剤を添加する方
法を挙げることができる。前記pH調節剤は、必ずしも
電析開始前に全て溶解させておく必要はなく、電析を開
始した後、徐々に添加してもよい。即ち、前記カルシウ
ムイオン、リン酸イオン、及び錯形成剤を溶解した時点
で水溶液のpHが4.0以上であれば、電析を開始する
前から前記pH調節剤を添加する必要はなく、電析中に
pHが4.0未満になることを防ぐように、通電を開始
してから徐々に添加し、水酸アパタイトを電析させるこ
とができる。
As a method of adjusting the pH of the aqueous solution to 4.0 or more, a method of adding a pH adjuster to the aqueous solution can be mentioned. It is not always necessary to dissolve all the pH adjusters before the start of electrodeposition, but may be gradually added after the start of electrodeposition. That is, if the pH of the aqueous solution is 4.0 or more at the time of dissolving the calcium ion, the phosphate ion, and the complexing agent, it is not necessary to add the pH adjuster before starting the electrodeposition. Hydroxyapatite can be electrodeposited by gradually adding it after starting the current so as to prevent the pH from falling below 4.0 during the precipitation.

【0023】前記pH調節剤としては、アンモニア、水
酸化ナトリウム、水酸化カリウム等を用いることができ
るが、不要な金属イオンの混入を防ぐという観点から、
アンモニアを用いることが特に好ましい。また、電析中
に徐々に前記pH調節剤を添加する場合、前記pH調節
剤は、水に溶解してアルカリ溶液の形態とすることが好
ましい。前記アルカリ溶液の濃度は、例えばアンモニア
を用いる場合0.03〜0.5モル/リットル、水酸化
ナトリウムを用いる場合は0.01〜0.1モル/リッ
トルであることが好ましい。
As the pH adjuster, ammonia, sodium hydroxide, potassium hydroxide and the like can be used, but from the viewpoint of preventing unnecessary metal ions from being mixed.
It is particularly preferred to use ammonia. When the pH adjuster is gradually added during electrodeposition, the pH adjuster is preferably dissolved in water to form an alkaline solution. The concentration of the alkaline solution is preferably, for example, 0.03 to 0.5 mol / L when using ammonia, and 0.01 to 0.1 mol / L when using sodium hydroxide.

【0024】本発明のコーティング方法により得られる
コーティング層のリン酸カルシウム化合物としては、リ
ン酸水素カルシウム二水塩(CaHPO4・2H2O)、モネタイト
(CaHPO4)、リン酸3カルシウム(Ca3(PO4)2)、及び前述
の水酸アパタイト等が挙げられる。
The calcium phosphate compound of the coating layer obtained by the coating method of the present invention includes calcium hydrogen phosphate dihydrate (CaHPO 4 .2H 2 O), monetite
(CaHPO 4 ), tricalcium phosphate (Ca 3 (PO 4 ) 2 ), and the aforementioned hydroxyapatite.

【0025】前記電析により水酸アパタイト以外のリン
酸カルシウム化合物塩の層を得た場合、前記電析終了
後、前記リン酸カルシウム化合物塩が電析した前記被コ
ーティング物を、pHを4.0以上、好ましくは4.0
〜12.0の水溶液に浸漬する工程をさらに行なうこと
により、前記電析により得られた水酸アパタイト以外の
リン酸カルシウム化合物塩の層を、より安定な水酸アパ
タイトに変化させることができる。この工程は、特に限
定されないが、電析の際に使用した前記水溶液に前記被
コーティング物を浸漬したままアルカリを加える等して
pHを所望の値に調節する方法、あるいは前記電析終了
後、アルカリを溶解する等してpHを所望の値に調節し
た他の水溶液に前記被コーティング物を移しかえて浸漬
する方法等により行なうことができる。前記浸漬時間と
しては、10〜50時間が好ましい。また、前記アルカ
リとしては、アンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カ
リウム等を用いることができるが、不要な金属イオンの
混入を防ぐ観点から、アンモニアが特に好ましい。
When a layer of a calcium phosphate compound salt other than hydroxyapatite is obtained by the electrodeposition, after the completion of the electrodeposition, the coated object on which the calcium phosphate compound salt has been deposited has a pH of 4.0 or more, preferably Is 4.0
By further performing a step of immersion in an aqueous solution of 112.0, the layer of the calcium phosphate compound salt other than the hydroxyapatite obtained by the electrodeposition can be changed to a more stable hydroxyapatite. This step is not particularly limited, but a method of adjusting the pH to a desired value by, for example, adding an alkali while immersing the object to be coated in the aqueous solution used during the electrodeposition, or after the electrodeposition, The method can be carried out by, for example, a method of immersing the object to be coated in another aqueous solution in which the pH is adjusted to a desired value by dissolving an alkali or the like. The immersion time is preferably 10 to 50 hours. Further, as the alkali, ammonia, sodium hydroxide, potassium hydroxide, or the like can be used, but ammonia is particularly preferable from the viewpoint of preventing unnecessary metal ions from being mixed.

【0026】本発明の方法により得られたリン酸カルシ
ウム化合物のコーティング層は、さらに熱処理を施すこ
とによって、付着強度を高めることができる。前記熱処
理は、前記被コーティング物に影響を与えない程度の比
較的低い温度、例えばチタンの場合750℃程度におい
てもコーティング層の付着強度を向上させることができ
る。このような比較的低い温度においてコーティング層
の付着強度を向上させることができるのは、コーティン
グ浴としての前記水溶液が電気泳動作用を伴って、電極
の被コーティング物に、従来に比べ微細な粒子でコーテ
ィング層を形成しているためと考えられる。
The coating strength of the calcium phosphate compound obtained by the method of the present invention can be increased by further heat treatment. The heat treatment can improve the adhesion strength of the coating layer even at a relatively low temperature that does not affect the object to be coated, for example, about 750 ° C. in the case of titanium. At such a relatively low temperature, the adhesion strength of the coating layer can be improved because the aqueous solution as a coating bath is accompanied by an electrophoretic effect, and the coating target of the electrode is formed of finer particles than before. This is probably because the coating layer was formed.

【0027】[0027]

【発明の効果】本発明のコーティング方法は、電析によ
ってリン酸カルシウム化合物のコーティング層を形成す
るので、複雑な形状を有する金属材料の表面でも、微細
で均一な粒子で構成されたリン酸カルシウム化合物をコ
ーティングすることができ、インプラント材料の生体適
合性を高める方法等として有用である。
According to the coating method of the present invention, since a coating layer of a calcium phosphate compound is formed by electrodeposition, even a surface of a metal material having a complicated shape is coated with a calcium phosphate compound composed of fine and uniform particles. This is useful as a method for improving the biocompatibility of the implant material.

【0028】[0028]

【実施例】以下実施例によりさらに詳細に説明するが、
本発明はこれらに限定されるものではない。なお、以下
の実施例において、試薬は全てBDH社製のものを用い
た。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples.
The present invention is not limited to these. In the following examples, all reagents were manufactured by BDH.

【0029】[0029]

【実施例1】0.1モルの水酸化カルシウムと0.06
モルのオルトリン酸と0.2モルのクエン酸とを1リッ
トルの蒸留水に溶解した。この水溶液を3つの水浴中の
容器に入れ、それぞれ20℃、60℃、及び90℃の各
温度に制御した。それぞれの容器に2枚の純チタン板
(50×20×1mm)を10mm間隔で挿入し、直流
20ボルトで30分間電析を行った。その結果、陰極板
表面にそれぞれ厚さ5μm、10μm及び20μmの多
孔質のリン酸水素カルシウム二水塩(CaHPO4・2H2O)のコ
ーティング層が得られた。
Example 1 0.1 mol of calcium hydroxide and 0.06
One mole of orthophosphoric acid and 0.2 mole of citric acid were dissolved in one liter of distilled water. The aqueous solution was placed in containers in three water baths and controlled at temperatures of 20 ° C., 60 ° C., and 90 ° C., respectively. Two pure titanium plates (50 × 20 × 1 mm) were inserted into each container at an interval of 10 mm, and electrodeposition was performed at 20 VDC for 30 minutes. As a result, a porous coating layer of calcium hydrogen phosphate dihydrate (CaHPO 4 .2H 2 O) having a thickness of 5 μm, 10 μm and 20 μm was obtained on the surface of the cathode plate.

【0030】[0030]

【実施例2】0.1モルの硝酸カルシウムと0.06モ
ルのリン酸アンモニウムと0.1モルのEDTAとを1
リットルの蒸留水に溶解した。この水溶液を水浴中の容
器に入れ、95℃に制御した。容器に純白金板(陽極、
50×20×0.1mm)及びステンレス鋼SUS31
6L(陰極、50×20×1mm)を10mm間隔で挿
入し、直流10ボルトで30分間電析を行った。その結
果、陰極板表面に厚さ10μmのモネタイト(CaHPO4)の
コーティング層が得られた。
Example 2 0.1 mol of calcium nitrate, 0.06 mol of ammonium phosphate and 0.1 mol of EDTA were mixed with 1 mol.
Dissolved in 1 liter of distilled water. This aqueous solution was put in a container in a water bath and controlled at 95 ° C. Pure platinum plate (anode,
50 × 20 × 0.1mm) and stainless steel SUS31
6 L (cathode, 50 × 20 × 1 mm) was inserted at an interval of 10 mm, and electrodeposition was performed at a direct current of 10 volts for 30 minutes. As a result, a coating layer of monetite (CaHPO 4 ) having a thickness of 10 μm was obtained on the surface of the cathode plate.

【0031】[0031]

【実施例3】0.2モルの水酸化カルシウムと0.12
モルのオルトリン酸と0.5モルの乳酸とを1リットル
の蒸留水に溶解した。この水溶液を3つの水浴中の容器
に入れ、それぞれ20℃、60℃、及び90℃の各温度
に制御した。それぞれの容器に、チタンにアルミニウム
6重量%及びバナジウム4重量%を含有させた合金(以
下、Ti−6Al−4V合金と略す)の板(50×20
×1mm)2枚を10mm間隔で挿入し、直流10ボル
トで20分間電析を行った。その結果、陰極板表面にそ
れぞれ厚さ10μm、15μm及び30μmの緻密なモ
ネタイトのコーティング層が得られた。
Example 3 0.2 mol of calcium hydroxide and 0.12
One mole of orthophosphoric acid and 0.5 mole of lactic acid were dissolved in one liter of distilled water. The aqueous solution was placed in containers in three water baths and controlled at temperatures of 20 ° C., 60 ° C., and 90 ° C., respectively. In each container, a plate (50 × 20) of an alloy (hereinafter abbreviated as Ti-6Al-4V alloy) containing 6% by weight of aluminum and 4% by weight of vanadium in titanium was used.
× 1 mm) were inserted at 10 mm intervals, and electrodeposition was performed at 10 VDC for 20 minutes. As a result, a dense monetite coating layer having a thickness of 10 μm, 15 μm and 30 μm was obtained on the surface of the cathode plate.

【0032】[0032]

【実施例4】0.1モルの水酸化カルシウムと0.06
モルのオルトリン酸と0.3モルの乳酸とを1リットル
の蒸留水に溶解した。この水溶液を水浴中の容器に入れ
20℃に制御した。次に、容器に2枚の純チタン板(5
0×20×1mm)を10mm間隔で挿入し、直流5ボ
ルトで10分間電析を行った。その結果、陰極板表面に
厚さ30μmの緻密なリン酸水素カルシウム二水塩のコ
ーティング層が得られた。
Example 4 0.1 mol of calcium hydroxide and 0.06
One mole of orthophosphoric acid and 0.3 mole of lactic acid were dissolved in one liter of distilled water. This aqueous solution was placed in a container in a water bath and controlled at 20 ° C. Next, two pure titanium plates (5
0 × 20 × 1 mm) at an interval of 10 mm, and electrodeposited at 5 VDC for 10 minutes. As a result, a dense coating layer of calcium hydrogen phosphate dihydrate having a thickness of 30 μm was obtained on the surface of the cathode plate.

【0033】電析終了後、水溶液中にアンモニアをさら
に添加してpHを5.0とし、その中に前記陰極を24
時間浸漬したところ、前記リン酸水素カルシウム二水塩
のコーティングは均一な水酸アパタイトコーティングに
変化した。
After completion of the electrodeposition, ammonia was further added to the aqueous solution to adjust the pH to 5.0, and the cathode was placed in the aqueous solution.
After soaking for a time, the calcium hydrogen phosphate dihydrate coating changed to a uniform hydroxyapatite coating.

【0034】[0034]

【実施例5】実施例3で作成したコーティング物(30
μmにコーティングしたもの)を750℃で60分間熱
処理し、熱処理前後の付着強度を、JIS H8666
「セラミック溶射試験方法」に準拠して測定することに
より比較した。その結果、被コーティング物である合金
板を劣化させることなく、付着強度が13MPaから2
2MPaに向上した。
Example 5 The coating material prepared in Example 3 (30
μm) is heat-treated at 750 ° C. for 60 minutes, and the adhesive strength before and after the heat treatment is measured according to JIS H8666.
The comparison was made by measuring according to the “Ceramic thermal spray test method”. As a result, the adhesion strength is reduced from 13 MPa to 2 without deteriorating the alloy plate to be coated.
Improved to 2MPa.

【0035】[0035]

【比較例1】実施例3と同様のTi−6Al−4V合金
板上に、メテコ社のプラズマ溶射ガン(METCO 9
MB)を用いてモネタイトを30μmの厚さになるよう
に溶射した。溶射条件は、Ar:H2=100:3の混
合ガスを用い、500A、40V、スプレー距離50m
mで行った。この場合の被膜付着強度を、実施例5と同
様の方法で測定したところ、5MPaであった。
COMPARATIVE EXAMPLE 1 On a Ti-6Al-4V alloy plate similar to that in Example 3, a plasma spray gun (METCO 9) manufactured by Metco Corporation was used.
Using MB), monetite was sprayed to a thickness of 30 μm. Spraying conditions were as follows: Ar: H 2 = 100: 3 mixed gas, 500 A, 40 V, spray distance 50 m
m. The film adhesion strength in this case was measured by the same method as in Example 5, and was 5 MPa.

【0036】[0036]

【実施例6】0.1モルの水酸化カルシウムと0.06
モルのオルトリン酸と0.2モルの乳酸とを1リットル
の蒸留水に溶解した。この水溶液を3つの水浴中の容器
に入れ、それぞれ20℃、60℃、及び90℃の各温度
に制御した。それぞれの容器に2枚の純チタン板(50
×20×1mm)を10mm間隔で挿入し、0.1モル
/リットルのアンモニア水溶液を、pH4.5になるま
で滴下した。次に、pH4.5を維持するよう、pHを
モニターしながら低速モーターを用いて徐々に前記アン
モニア水溶液を滴下しながら、直流5ボルトで10分間
電析を行った。その結果、陰極板表面にそれぞれ厚さ5
μm、20μm及び30μmの緻密な水酸アパタイトの
コーティング層が得られた。なお、全反応を通して、p
Hは4.5±0.2に維持されていた。
Example 6 0.1 mol of calcium hydroxide and 0.06
One mole of orthophosphoric acid and 0.2 mole of lactic acid were dissolved in one liter of distilled water. The aqueous solution was placed in containers in three water baths and controlled at temperatures of 20 ° C., 60 ° C., and 90 ° C., respectively. Each container contains two pure titanium plates (50
× 20 × 1 mm) were inserted at 10 mm intervals, and an aqueous 0.1 mol / liter ammonia solution was dropped until the pH reached 4.5. Next, while monitoring the pH, the above-mentioned aqueous ammonia solution was gradually dropped using a low-speed motor while maintaining the pH at 4.5. As a result, a thickness of 5
Dense hydroxyapatite coating layers of μm, 20 μm and 30 μm were obtained. In addition, p
H was maintained at 4.5 ± 0.2.

【0037】[0037]

【実施例7】0.1モルの硝酸カルシウムと0.06モ
ルのリン酸アンモニウムと0.2モルのクエン酸とを1
リットルの蒸留水に溶解した。この水溶液を2つの水浴
中の容器に入れ、それぞれ60℃及び90℃の各温度に
制御した。それぞれの容器にTi−6Al−4V合金板
(50×20×1mm)2枚をを10mm間隔で挿入
し、0.05モル/リットルの水酸化ナトリウムをpH
5.0になるまで滴下した。次に、pH5.0を維持す
るよう、pHをモニターしながら低速モーターを用いて
徐々に前記水酸化ナトリウムを滴下しながら、直流10
ボルトで20分間電析を行った。その結果、陰極板表面
にそれぞれ厚さ10μm及び25μmの水酸アパタイト
のコーティング層が得られた。なお、全反応を通して、
pHは5.0±0.2に維持された。
EXAMPLE 7 0.1 mol of calcium nitrate, 0.06 mol of ammonium phosphate and 0.2 mol of citric acid were mixed with 1 mol.
Dissolved in 1 liter of distilled water. This aqueous solution was placed in containers in two water baths and controlled at 60 ° C. and 90 ° C., respectively. Two Ti-6Al-4V alloy plates (50 × 20 × 1 mm) are inserted into each container at an interval of 10 mm, and 0.05 mol / L of sodium hydroxide is added to each container at a pH of 0.05%.
It was dropped until it reached 5.0. Next, while monitoring the pH, the sodium hydroxide was gradually added dropwise using a low-speed motor while maintaining the pH at 5.0.
Electrodeposition was performed with a volt for 20 minutes. As a result, a 10 μm and 25 μm-thick hydroxyapatite coating layer was obtained on the cathode plate surface. In addition, throughout the reaction,
The pH was maintained at 5.0 ± 0.2.

【0038】[0038]

【実施例8】実施例7で作成したコーティング物(25
μmにコーティングしたもの)を750℃で60分間熱
処理し、熱処理前後の付着強度を、実施例5と同様の方
法で測定することにより比較した。その結果、被コーテ
ィング物である合金板を劣化させることなく、付着強度
が15MPaから25MPaに向上した。
Example 8 The coating material prepared in Example 7 (25
) was heat-treated at 750 ° C for 60 minutes, and the adhesive strength before and after the heat treatment was measured in the same manner as in Example 5 for comparison. As a result, the adhesion strength was improved from 15 MPa to 25 MPa without deteriorating the alloy plate as the object to be coated.

【0039】[0039]

【比較例2】実施例7と同様のTi−6Al−4V合金
板上に、メテコ社のプラズマ溶射ガン(METCO 9
MB)を用いて水酸アパタイトを25μmの厚さになる
ように溶射した。溶射条件は、Ar:H2=100:3
の混合ガスを用い、500A、40V、スプレー距離5
0mmで行った。この場合の被膜付着強度を、実施例5
と同様の方法で測定したところ、6MPaであった。
Comparative Example 2 On the same Ti-6Al-4V alloy plate as in Example 7, a plasma spray gun (METCO 9) manufactured by Metco Corporation was used.
Hydroxyapatite was sprayed to a thickness of 25 μm using MB). The thermal spraying conditions were Ar: H 2 = 100: 3.
Using a mixed gas of 500A, 40V, spray distance 5
The measurement was performed at 0 mm. In this case, the film adhesion strength was measured in Example 5.
It was 6 MPa when measured by the same method as in the above.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 セリーナ・ミシェール・ベスト イギリス国ベッドフォードシャー・エムケ ー43・0ティーエス,リッジモンド,ハ イ・ストリート・17,ジ・オールド・マン ス (72)発明者 浅岡 伸之 埼玉県大宮市北袋町1−297 三菱マテリ アル株式会社総合研究所内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Serena Michelle Best Bedfordshire Emckey 43.0 TS, Ridgemond, High Street 17, The Old Month (72) Invention Nobuyuki Asaoka 1-297 Kitabukuro-cho, Omiya City, Saitama Prefecture Inside Mitsubishi Materials Corporation

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 カルシウムイオン、リン酸イオン及び錯
形成剤を含む水溶液中において、金属製の被コーティン
グ物を電極とし、前記被コーティング物にリン酸カルシ
ウム化合物塩を電析させる工程を含むリン酸カルシウム
化合物のコーティング方法。
1. A method for coating a calcium phosphate compound in a solution containing calcium ions, phosphate ions and a complexing agent, the method comprising: using a metal object to be coated as an electrode; and depositing a calcium phosphate compound salt on the object to be coated. Method.
【請求項2】 前記リン酸カルシウム化合物が水酸アパ
タイトであり、前記電析に際して前記水溶液のpHを
4.0以上に調節する請求項1記載のコーティング方
法。
2. The coating method according to claim 1, wherein the calcium phosphate compound is hydroxyapatite, and the pH of the aqueous solution is adjusted to 4.0 or more during the electrodeposition.
【請求項3】 前記リン酸カルシウム化合物塩が水酸ア
パタイト以外のものであり、前記電析終了後、前記リン
酸カルシウム化合物塩が電析した前記被コーティング物
を、pH4.0以上の水溶液に浸漬する工程をさらに含
み、それにより前記リン酸カルシウム化合物塩を水酸ア
パタイトに変化させる請求項1記載のコーティング方
法。
3. The method according to claim 1, wherein the calcium phosphate compound salt is other than hydroxyapatite, and after completion of the electrodeposition, the step of immersing the coated object on which the calcium phosphate compound salt is electrodeposited in an aqueous solution having a pH of 4.0 or more. The coating method according to claim 1, further comprising changing the calcium phosphate compound salt to hydroxyapatite.
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