JP2000144287A - 耐摩耗性に優れた生体用チタン合金 - Google Patents
耐摩耗性に優れた生体用チタン合金Info
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- JP2000144287A JP2000144287A JP10316534A JP31653498A JP2000144287A JP 2000144287 A JP2000144287 A JP 2000144287A JP 10316534 A JP10316534 A JP 10316534A JP 31653498 A JP31653498 A JP 31653498A JP 2000144287 A JP2000144287 A JP 2000144287A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来の純チタン合金に比べて耐摩耗性がさら
に向上した生体用チタン合金を提供する。 【解決手段】 P:0.003〜3重量%を含み、場合
によってはさらにFe:0超過〜1重量%,O:0超過
〜1重量%,C+N:0超過〜0.2重量%のうち1種
または2種以上を含み、同じく場合によってはさらにA
l,Sn,Zr,Ni,Cr,Mo,V,Nb,Ta,
Pd,Siのうち1種または2種以上を合計で0超過〜
3重量%含み、残部Tiおよび不純物からなり、組織中
にTi3P等の金属間化合物が均一に分散している耐摩
耗性に優れた生体用チタン合金。
に向上した生体用チタン合金を提供する。 【解決手段】 P:0.003〜3重量%を含み、場合
によってはさらにFe:0超過〜1重量%,O:0超過
〜1重量%,C+N:0超過〜0.2重量%のうち1種
または2種以上を含み、同じく場合によってはさらにA
l,Sn,Zr,Ni,Cr,Mo,V,Nb,Ta,
Pd,Siのうち1種または2種以上を合計で0超過〜
3重量%含み、残部Tiおよび不純物からなり、組織中
にTi3P等の金属間化合物が均一に分散している耐摩
耗性に優れた生体用チタン合金。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、人工歯根,人工歯
床等の歯科材料や、骨を保護するボーンプレート等の生
体内インプラント材料などに使用され、とくに、耐摩耗
性をさらに向上させた生体用チタン合金に関するもので
ある。
床等の歯科材料や、骨を保護するボーンプレート等の生
体内インプラント材料などに使用され、とくに、耐摩耗
性をさらに向上させた生体用チタン合金に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】従来、人工歯根,人工歯床等の歯科材料
や、ボーンプレート等の生体内インプラント材料などに
使用されるTi材料としては純チタンがある。
や、ボーンプレート等の生体内インプラント材料などに
使用されるTi材料としては純チタンがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、純チタ
ンの場合には、耐摩耗性が十分でないと共に、密着性を
向上させるための肌あらしないしはアパタイトコーティ
ング等の処理を行うに際しての親和性もあまり良くない
という問題点があることから、このような問題点を解決
することが課題としてあった。
ンの場合には、耐摩耗性が十分でないと共に、密着性を
向上させるための肌あらしないしはアパタイトコーティ
ング等の処理を行うに際しての親和性もあまり良くない
という問題点があることから、このような問題点を解決
することが課題としてあった。
【0004】
【発明の目的】本発明は、このような従来の課題にかん
がみてなされたものであって、従来の純チタンに比べて
耐摩耗性がさらに向上していると共に、密着性を向上さ
せるための肌あらしないしはアパタイトコーティング等
の処理を行うに際しての親和性も改善された生体用チタ
ン合金を提供することを目的としている。
がみてなされたものであって、従来の純チタンに比べて
耐摩耗性がさらに向上していると共に、密着性を向上さ
せるための肌あらしないしはアパタイトコーティング等
の処理を行うに際しての親和性も改善された生体用チタ
ン合金を提供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる耐摩耗性
に優れた生体用チタン合金は、請求項1に記載している
ように、P:0.003〜3重量%を含み、残部Tiお
よび不純物からなる成分組成を有するものとしたことを
特徴としている。
に優れた生体用チタン合金は、請求項1に記載している
ように、P:0.003〜3重量%を含み、残部Tiお
よび不純物からなる成分組成を有するものとしたことを
特徴としている。
【0006】そして、本発明に係わる耐摩耗性に優れた
生体用チタン合金の実施態様においては、請求項2に記
載しているように、上記成分に加えてさらに、Fe:0
超過〜1重量%,O:0超過〜1重量%,C+N:0超
過〜0.2重量%のうち1種または2種以上を含む成分
組成を有するものとしたことを特徴としている。
生体用チタン合金の実施態様においては、請求項2に記
載しているように、上記成分に加えてさらに、Fe:0
超過〜1重量%,O:0超過〜1重量%,C+N:0超
過〜0.2重量%のうち1種または2種以上を含む成分
組成を有するものとしたことを特徴としている。
【0007】同じく、本発明に係わる耐摩耗性に優れた
生体用チタン合金の実施態様においては、請求項3に記
載しているように、上記成分に加えてさらに、Al,S
n,Zr,Ni,Cr,Mo,V,Nb,Ta,Pd,
Siのうち1種または2種以上を合計で0超過〜3重量
%含む成分組成を有するものとしたことを特徴としてい
る。
生体用チタン合金の実施態様においては、請求項3に記
載しているように、上記成分に加えてさらに、Al,S
n,Zr,Ni,Cr,Mo,V,Nb,Ta,Pd,
Siのうち1種または2種以上を合計で0超過〜3重量
%含む成分組成を有するものとしたことを特徴としてい
る。
【0008】
【発明の作用】本発明に係わる生体用チタン合金では、
生体に含まれる代表的な元素であるPを適量含有させる
ことで、金属間化合物(リン化合物:Ti3P等)を分
散形成し、チタン合金の耐摩耗性および密着性をさらに
改善したものである。
生体に含まれる代表的な元素であるPを適量含有させる
ことで、金属間化合物(リン化合物:Ti3P等)を分
散形成し、チタン合金の耐摩耗性および密着性をさらに
改善したものである。
【0009】以下、本発明による耐摩耗性に優れた生体
用チタン合金の成分組成(重量%)の限定理由について
説明する。
用チタン合金の成分組成(重量%)の限定理由について
説明する。
【0010】P:0.003〜3重量% Pは生体に含まれる代表的な元素であり、Tiに添加す
ることによってTi3P等の金属間化合物を分散形成す
ることにより、耐摩耗性および生体親和性をさらに改善
する。
ることによってTi3P等の金属間化合物を分散形成す
ることにより、耐摩耗性および生体親和性をさらに改善
する。
【0011】しかしながら、P含有量が0.003重量
%未満ではP含有による耐摩耗性および生体親和性の改
善作用を十分に得ることができないので、0.003重
量%以上、望ましくは0.1重量%以上、さらに望まし
くは0.5重量%以上含有させるのがよい。
%未満ではP含有による耐摩耗性および生体親和性の改
善作用を十分に得ることができないので、0.003重
量%以上、望ましくは0.1重量%以上、さらに望まし
くは0.5重量%以上含有させるのがよい。
【0012】他方、P含有量が多すぎると、Ti3P等
の金属間化合物の生成量が増加しすぎて素材自体が脆化
するようになるので、3重量%以下、望ましくは2.5
重量%以下、さらに望ましくは2重量%以下とするのが
良い。
の金属間化合物の生成量が増加しすぎて素材自体が脆化
するようになるので、3重量%以下、望ましくは2.5
重量%以下、さらに望ましくは2重量%以下とするのが
良い。
【0013】そして、Pを添加することによるチタン合
金中でのTi3P等の金属間化合物のより望ましい形成
量は1〜30面積%である。
金中でのTi3P等の金属間化合物のより望ましい形成
量は1〜30面積%である。
【0014】Fe:0超過〜1重量% Feはチタン合金の強度上昇のために通常添加される元
素のひとつであり、1重量%以下の範囲で必要に応じて
含有させることも有効である。
素のひとつであり、1重量%以下の範囲で必要に応じて
含有させることも有効である。
【0015】したがって、Feは必要に応じてより望ま
しくは0.1重量%以上、さらに望ましくは0.2重量
%以上含有させることができるが、多すぎるとFeは偏
析を生じやすい元素であって製造性が低下してくるよう
になるため、含有させるとしても1重量%以下とするの
が良い。
しくは0.1重量%以上、さらに望ましくは0.2重量
%以上含有させることができるが、多すぎるとFeは偏
析を生じやすい元素であって製造性が低下してくるよう
になるため、含有させるとしても1重量%以下とするの
が良い。
【0016】O:0超過〜1重量% Oはチタン合金の代表的な強化元素のひとつであり、1
重量%以下の範囲で必要に応じて含有させることも有効
である。
重量%以下の範囲で必要に応じて含有させることも有効
である。
【0017】したがって、Oは必要に応じてより望まし
くは0.1重量%以上含有させることができるが、多す
ぎるとOはチタン合金を脆化させる傾向となるため、含
有させるとしても1重量%以下、より望ましくは0.8
重量%以下、さらに望ましくは0.6重量%以下とする
のが良い。
くは0.1重量%以上含有させることができるが、多す
ぎるとOはチタン合金を脆化させる傾向となるため、含
有させるとしても1重量%以下、より望ましくは0.8
重量%以下、さらに望ましくは0.6重量%以下とする
のが良い。
【0018】C+N:0超過〜0.2重量% CおよびNはOと同様にチタン合金を強化するのに有効
な元素であり、CとNを個別にもしくは両者を複合で
0.2重量%以下の範囲で必要に応じて含有させること
で強度のさらなる上昇をはかるようになすことも有効で
ある。
な元素であり、CとNを個別にもしくは両者を複合で
0.2重量%以下の範囲で必要に応じて含有させること
で強度のさらなる上昇をはかるようになすことも有効で
ある。
【0019】したがって、CおよびNは必要に応じ単独
ないしは複合で0.02重量%以上、より望ましくは
0.03重量%以上含有させることができるが、多すぎ
るとC,Nはチタン合金を脆化させる傾向となるため、
含有させるとしても0.2重量%以下、より望ましくは
0.15重量%以下、さらに望ましくは0.1重量%以
下とするのが良い。
ないしは複合で0.02重量%以上、より望ましくは
0.03重量%以上含有させることができるが、多すぎ
るとC,Nはチタン合金を脆化させる傾向となるため、
含有させるとしても0.2重量%以下、より望ましくは
0.15重量%以下、さらに望ましくは0.1重量%以
下とするのが良い。
【0020】Al,Sn,Zr,Ni,Cr,Mo,
V,Nb,Ta,Pd,Siのうち1種または2種以上
の合計:0超過〜3重量% Al,Sn,Zr,Ni,Cr,Mo,V,Nb,T
a,Siはチタン合金の強度向上に有効な元素であり、
また、Pdはチタン合金の耐食性向上に有効な元素であ
るので、これらの1種または2種以上を合計で3重量%
以下の範囲で含有させることも必要に応じて望ましい。
V,Nb,Ta,Pd,Siのうち1種または2種以上
の合計:0超過〜3重量% Al,Sn,Zr,Ni,Cr,Mo,V,Nb,T
a,Siはチタン合金の強度向上に有効な元素であり、
また、Pdはチタン合金の耐食性向上に有効な元素であ
るので、これらの1種または2種以上を合計で3重量%
以下の範囲で含有させることも必要に応じて望ましい。
【0021】しかしながら、Mo,V,Nb,Ta,P
dの添加はチタン合金の高コスト化につながり、Al,
Si以外の元素はTiよりも比重が大であるため重量の
増大につながり、Ni,Cr,Siの添加はチタン合金
の脆化につながり、Al,Ni,Cr,Vは生体中で溶
出した場合に細胞毒性をもたらす可能性が否定できない
ので、これらを含有させるとしても合計で3重量%以下
とすることが好ましい。
dの添加はチタン合金の高コスト化につながり、Al,
Si以外の元素はTiよりも比重が大であるため重量の
増大につながり、Ni,Cr,Siの添加はチタン合金
の脆化につながり、Al,Ni,Cr,Vは生体中で溶
出した場合に細胞毒性をもたらす可能性が否定できない
ので、これらを含有させるとしても合計で3重量%以下
とすることが好ましい。
【0022】
【実施例】以下、本発明による耐摩耗性に優れた生体用
チタン合金の実施例について説明するが、本発明はこの
ような実施例のみに限定されないことはいうまでもな
い。
チタン合金の実施例について説明するが、本発明はこの
ような実施例のみに限定されないことはいうまでもな
い。
【0023】まず、ボタンアーク溶解炉を用い、直径:
50mm,厚さ:約10mmで表1〜表2に示す成分組
成のチタン合金からなるボタンインゴット(各100
g)を溶製し、各インゴットからそれぞれブロックを削
り出すことによって硬さ試験片および摩耗試験片を作成
した。
50mm,厚さ:約10mmで表1〜表2に示す成分組
成のチタン合金からなるボタンインゴット(各100
g)を溶製し、各インゴットからそれぞれブロックを削
り出すことによって硬さ試験片および摩耗試験片を作成
した。
【0024】このうち、硬さ試験片は10mm角のブロ
ック形状をなすものであり、各ブロックについてビッカ
ース硬さを測定した。この硬さ測定結果を表1〜表2に
示す。
ック形状をなすものであり、各ブロックについてビッカ
ース硬さを測定した。この硬さ測定結果を表1〜表2に
示す。
【0025】また、摩耗試験片は直径:8mm×長さ2
0mm(約4.5g)のピン形状をなすものであり、相
手材(ディスク)としてJIS SUJ2を用いたピン
オンディスク摩耗試験によって各チタン合金の耐摩耗性
(摩耗量)を調べた。
0mm(約4.5g)のピン形状をなすものであり、相
手材(ディスク)としてJIS SUJ2を用いたピン
オンディスク摩耗試験によって各チタン合金の耐摩耗性
(摩耗量)を調べた。
【0026】このピンオンディスク摩耗試験において
は、 ・試験片(相手材):軸受鋼(SUJ 2) ・試験片(ピン) :チタン合金, 直径:8mm×長さ20mm(約4.5g) ・荷重 :10kgf ・すべり速度 :1m/sec ・すべり距離 :2000m ・潤滑油 :なし の条件で行った。この結果を同じく表1〜表2に示す。
は、 ・試験片(相手材):軸受鋼(SUJ 2) ・試験片(ピン) :チタン合金, 直径:8mm×長さ20mm(約4.5g) ・荷重 :10kgf ・すべり速度 :1m/sec ・すべり距離 :2000m ・潤滑油 :なし の条件で行った。この結果を同じく表1〜表2に示す。
【0027】また、本発明例No.23(P含有量:
0.7重量%)のチタン合金と比較例No.28の純チ
タン合金とについて金属組織を観察したところ、それぞ
れ図1および図2に示すものとなっていた。
0.7重量%)のチタン合金と比較例No.28の純チ
タン合金とについて金属組織を観察したところ、それぞ
れ図1および図2に示すものとなっていた。
【0028】
【表1】
【0029】
【表2】 図1に示すように、本発明による生体用チタン合金で
は、図2に示す従来の純チタン合金では表われない金属
間化合物(Ti3P)が均一に分散しているものとなっ
ていた。
は、図2に示す従来の純チタン合金では表われない金属
間化合物(Ti3P)が均一に分散しているものとなっ
ていた。
【0030】また、表に示す結果より明らかであるよう
に、本発明に係わる生体用チタン合金(No.1〜2
7)ではいずれも従来の純チタン合金(No.28)に
比べ、硬さが大でピンの摩耗量が少なく、耐摩耗性に優
れていると共に、密着性を向上させるためのアパタイト
コーティング処理を行った際の親和性も従来の純チタン
合金(No.28)に比べてより一層改善されたものと
なることが認められた。
に、本発明に係わる生体用チタン合金(No.1〜2
7)ではいずれも従来の純チタン合金(No.28)に
比べ、硬さが大でピンの摩耗量が少なく、耐摩耗性に優
れていると共に、密着性を向上させるためのアパタイト
コーティング処理を行った際の親和性も従来の純チタン
合金(No.28)に比べてより一層改善されたものと
なることが認められた。
【0031】
【発明の効果】本発明による生体用チタン合金では、
P:0.003〜3重量%を含み、残部Tiおよび不純
物からなるものとしたから、従来の純チタンに比べて、
組織中に金属間化合物(Ti3P等)を均一に分散させ
たものとすることができるので、耐摩耗性がさらに向上
しているものにすることが可能であると共に、密着性向
上のための肌荒らしやアパタイトコーティング処理等を
行う際しての親和性もより改善され、生体に含まれる代
表的元素であるPを添加しているので生体親和性もかな
り良好である生体用チタン合金を提供することが可能で
あるという著しく優れた効果がもたらされる。
P:0.003〜3重量%を含み、残部Tiおよび不純
物からなるものとしたから、従来の純チタンに比べて、
組織中に金属間化合物(Ti3P等)を均一に分散させ
たものとすることができるので、耐摩耗性がさらに向上
しているものにすることが可能であると共に、密着性向
上のための肌荒らしやアパタイトコーティング処理等を
行う際しての親和性もより改善され、生体に含まれる代
表的元素であるPを添加しているので生体親和性もかな
り良好である生体用チタン合金を提供することが可能で
あるという著しく優れた効果がもたらされる。
【0032】そして、上記チタン合金にさらにFe,
O,C+Nを適量含有させることによってマトリックス
強度のさらなる上昇をはかることが可能であるという著
しく優れた効果がもたらされる。
O,C+Nを適量含有させることによってマトリックス
強度のさらなる上昇をはかることが可能であるという著
しく優れた効果がもたらされる。
【0033】そしてまた、上記チタン合金にさらにA
l,Sn,Zr,Ni,Cr,Mo,V,Nb,Ta,
Pd,Siを適量含有させることによって、生体用チタ
ン合金の強度をさらに向上したものとしたり、耐食性を
さらに向上したものとしたりすることが可能であるとい
う著しく優れた効果がもたらされる。
l,Sn,Zr,Ni,Cr,Mo,V,Nb,Ta,
Pd,Siを適量含有させることによって、生体用チタ
ン合金の強度をさらに向上したものとしたり、耐食性を
さらに向上したものとしたりすることが可能であるとい
う著しく優れた効果がもたらされる。
【図1】 本発明実施例No.23のチタン合金におけ
る金属組織を示す模写的説明図である。
る金属組織を示す模写的説明図である。
【図2】 本発明比較例No.28の純チタンにおける
金属組織を示す模写的説明図である。
金属組織を示す模写的説明図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 P:0.003〜3重量%を含み、残部
Tiおよび不純物からなることを特徴とする耐摩耗性に
優れた生体用チタン合金。 - 【請求項2】 Fe:0超過〜1重量%,O:0超過〜
1重量%,C+N:0超過〜0.2重量%のうち1種ま
たは2種以上を含むことを特徴とする請求項1に記載の
耐摩耗性に優れた生体用チタン合金。 - 【請求項3】 Al,Sn,Zr,Ni,Cr,Mo,
V,Nb,Ta,Pd,Siのうち1種または2種以上
を合計で0超過〜3重量%含むことを特徴とする請求項
1または2に記載の耐摩耗性に優れた生体用チタン合
金。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10316534A JP2000144287A (ja) | 1998-11-06 | 1998-11-06 | 耐摩耗性に優れた生体用チタン合金 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10316534A JP2000144287A (ja) | 1998-11-06 | 1998-11-06 | 耐摩耗性に優れた生体用チタン合金 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000144287A true JP2000144287A (ja) | 2000-05-26 |
Family
ID=18078185
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10316534A Pending JP2000144287A (ja) | 1998-11-06 | 1998-11-06 | 耐摩耗性に優れた生体用チタン合金 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000144287A (ja) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002060871A (ja) * | 2000-08-21 | 2002-02-28 | Daido Steel Co Ltd | Ti合金とその鋳造品 |
JP2002129265A (ja) * | 2000-10-23 | 2002-05-09 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 生体用Ti合金 |
JP2005240169A (ja) * | 2004-01-27 | 2005-09-08 | Sota Japan Kk | チタン合金及びその製造方法、並びに装身具 |
CN100345989C (zh) * | 2004-03-12 | 2007-10-31 | 株式会社神户制钢所 | 具有优异的耐高温氧化性和耐腐蚀性的钛合金 |
CN103451472A (zh) * | 2012-06-04 | 2013-12-18 | 株式会社神户制钢所 | 水垢附着抑制性和成形性优异的钛合金材及其制造方法,以及热交换器或海水蒸发器 |
US8741217B2 (en) * | 2005-12-28 | 2014-06-03 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Titanium alloy for corrosion-resistant materials |
RU2614229C1 (ru) * | 2016-03-01 | 2017-03-23 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" (Фгуп "Цнии Км "Прометей") | Сплав на основе титана |
CN113412339A (zh) * | 2018-12-09 | 2021-09-17 | 钛金属公司 | 具有提高的抗腐蚀性、强度、延展性和韧性的钛合金 |
-
1998
- 1998-11-06 JP JP10316534A patent/JP2000144287A/ja active Pending
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US11352687B2 (en) | 2018-12-09 | 2022-06-07 | Titanium Metals Corporation | Titanium alloys having improved corrosion resistance, strength, ductility, and toughness |
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