JP2001048666A - セラミックス粉末および金属粉末を用いた傾斜組織コーティング複合材料およびその作製方法 - Google Patents
セラミックス粉末および金属粉末を用いた傾斜組織コーティング複合材料およびその作製方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 セラミックス粉末および金属粉末を用いた傾
斜組織コーティング複合材料およびその作製手法を提供
する。 【解決手段】 セラミックスまたは金属基材に、セラミ
ックスまたは金属からなる傾斜組織を有する皮膜を形成
して、セラミックスまたは金属基材と皮膜の熱膨張係数
の差により発生する残留応力を緩和することにより、皮
膜の安定性を高めた複合材料を作製する方法であって、
上記皮膜形成材料の金属またはセラミックスとして、基
材と類似の熱膨張係数を有する金属またはセラミックス
粉末と基材と異なる熱膨張係数を有する金属またはセラ
ミックス粉末を組み合わせて用い、その粉末の混合物を
用いて皮膜を形成することを特徴とする上記複合材料の
作製方法、および該方法を用いることにより作製して成
る、基材の表面の粗化等の前処理の工程を省いた傾斜組
織コーティング複合材料。
斜組織コーティング複合材料およびその作製手法を提供
する。 【解決手段】 セラミックスまたは金属基材に、セラミ
ックスまたは金属からなる傾斜組織を有する皮膜を形成
して、セラミックスまたは金属基材と皮膜の熱膨張係数
の差により発生する残留応力を緩和することにより、皮
膜の安定性を高めた複合材料を作製する方法であって、
上記皮膜形成材料の金属またはセラミックスとして、基
材と類似の熱膨張係数を有する金属またはセラミックス
粉末と基材と異なる熱膨張係数を有する金属またはセラ
ミックス粉末を組み合わせて用い、その粉末の混合物を
用いて皮膜を形成することを特徴とする上記複合材料の
作製方法、および該方法を用いることにより作製して成
る、基材の表面の粗化等の前処理の工程を省いた傾斜組
織コーティング複合材料。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、セラミックスまた
は金属基材に、セラミックスまたは金属からなる傾斜組
織を有する皮膜を形成して、セラミックスまたは金属基
材と皮膜の熱膨張係数の差により発生する残留応力を緩
和することにより、皮膜の安定性を高めた複合材料を作
製する方法およびその複合材料に関する。本発明は、セ
ラミックスまたは金属基材と異なる熱膨張係数を有する
金属またはセラミックスから成る皮膜を厚く、また密着
性よく基材上に形成する技術を提供する。
は金属基材に、セラミックスまたは金属からなる傾斜組
織を有する皮膜を形成して、セラミックスまたは金属基
材と皮膜の熱膨張係数の差により発生する残留応力を緩
和することにより、皮膜の安定性を高めた複合材料を作
製する方法およびその複合材料に関する。本発明は、セ
ラミックスまたは金属基材と異なる熱膨張係数を有する
金属またはセラミックスから成る皮膜を厚く、また密着
性よく基材上に形成する技術を提供する。
【０００２】
【従来の技術】従来の溶射法等による皮膜の形成におい
ては、１）不活性ガスシールドアーク溶射法[A. Fujisa
wa et al. Materials Science and Engineering, C2,
(1995),151-157] 、２）ブラスト処理などによる基材表
面の粗化により、基材と皮膜の接触面積を増加させてア
ンカリング効果を増加させることにより、皮膜の密着性
を高めている。しかしながら、このような方法は、基材
の表面の粗化、洗浄および乾燥等の複数の基材表面の前
処理のための工程を要する。更に、基材と皮膜の熱膨張
係数の差により基材と皮膜の界面附近に残留応力が発生
し、クラック等を発生させるために、皮膜の長期安定性
や信頼性に欠けるという問題がある。
ては、１）不活性ガスシールドアーク溶射法[A. Fujisa
wa et al. Materials Science and Engineering, C2,
(1995),151-157] 、２）ブラスト処理などによる基材表
面の粗化により、基材と皮膜の接触面積を増加させてア
ンカリング効果を増加させることにより、皮膜の密着性
を高めている。しかしながら、このような方法は、基材
の表面の粗化、洗浄および乾燥等の複数の基材表面の前
処理のための工程を要する。更に、基材と皮膜の熱膨張
係数の差により基材と皮膜の界面附近に残留応力が発生
し、クラック等を発生させるために、皮膜の長期安定性
や信頼性に欠けるという問題がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
を解決するものであり、基材と皮膜の密着性を高め、安
定性、信頼性が向上した傾斜組織コーティング複合材料
およびその作製手法を提供することを目的とする。更
に、本発明は、従来法で行われている、密着性を高める
ための表面粗化等の前処理の工程を省いた作製手法を提
供することを目的とする。この手法によると、基板との
密着性が高く、かつ信頼性の高い皮膜を従来法よりも少
ない工程で生産することができる。
を解決するものであり、基材と皮膜の密着性を高め、安
定性、信頼性が向上した傾斜組織コーティング複合材料
およびその作製手法を提供することを目的とする。更
に、本発明は、従来法で行われている、密着性を高める
ための表面粗化等の前処理の工程を省いた作製手法を提
供することを目的とする。この手法によると、基板との
密着性が高く、かつ信頼性の高い皮膜を従来法よりも少
ない工程で生産することができる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明は、以下の技術的手段から構成される。 （１）セラミックスまたは金属基材に、セラミックスま
たは金属からなる傾斜組織を有する皮膜を形成して、セ
ラミックスまたは金属基材と皮膜の熱膨張係数の差によ
り発生する残留応力を緩和することにより、皮膜の安定
性を高めた複合材料を作製する方法であって、上記皮膜
形成材料の金属またはセラミックスとして、基材と類似
の熱膨張係数を有する金属またはセラミックス粉末と基
材と異なる熱膨張係数を有する金属またはセラミックス
粉末を組み合わせて用い、その粉末の混合物を用いて皮
膜を形成することを特徴とする上記複合材料の作製方
法。 （２）粉末の混合物を溶融、堆積する溶射法を用いて皮
膜を形成する前記（１）記載の複合材料の作製方法。 （３）粉末は金属粉末またはセラミックス粉末あるいは
その混合物から成り、その混合割合を基材と類似の熱膨
張係数を有する金属またはセラミックス粉末の割合が基
材側で高くなるように０％〜１００％までの任意の範囲
で連続的または不連続的に変化させる前記（１）記載の
複合材料の作製方法。 （４）金属粉末は１０〜３００μｍの任意の粒径を有す
る金属粉末であり、セラミックス粉末は０．１〜３００
μｍの任意の粒径を有するセラミックス粉末である前記
（１）記載の複合材料の作製方法。 （５）皮膜の膜厚は１〜５００μｍである前記（１）記
載の複合材料の作製方法。 （６）前記（１）から（５）のいずれか１項に記載の傾
斜組織コーティング複合材料の作製方法を用いることに
より作製して成る、基材の表面の粗化等の前処理の工程
を省いた傾斜組織コーティング複合材料。
の本発明は、以下の技術的手段から構成される。 （１）セラミックスまたは金属基材に、セラミックスま
たは金属からなる傾斜組織を有する皮膜を形成して、セ
ラミックスまたは金属基材と皮膜の熱膨張係数の差によ
り発生する残留応力を緩和することにより、皮膜の安定
性を高めた複合材料を作製する方法であって、上記皮膜
形成材料の金属またはセラミックスとして、基材と類似
の熱膨張係数を有する金属またはセラミックス粉末と基
材と異なる熱膨張係数を有する金属またはセラミックス
粉末を組み合わせて用い、その粉末の混合物を用いて皮
膜を形成することを特徴とする上記複合材料の作製方
法。 （２）粉末の混合物を溶融、堆積する溶射法を用いて皮
膜を形成する前記（１）記載の複合材料の作製方法。 （３）粉末は金属粉末またはセラミックス粉末あるいは
その混合物から成り、その混合割合を基材と類似の熱膨
張係数を有する金属またはセラミックス粉末の割合が基
材側で高くなるように０％〜１００％までの任意の範囲
で連続的または不連続的に変化させる前記（１）記載の
複合材料の作製方法。 （４）金属粉末は１０〜３００μｍの任意の粒径を有す
る金属粉末であり、セラミックス粉末は０．１〜３００
μｍの任意の粒径を有するセラミックス粉末である前記
（１）記載の複合材料の作製方法。 （５）皮膜の膜厚は１〜５００μｍである前記（１）記
載の複合材料の作製方法。 （６）前記（１）から（５）のいずれか１項に記載の傾
斜組織コーティング複合材料の作製方法を用いることに
より作製して成る、基材の表面の粗化等の前処理の工程
を省いた傾斜組織コーティング複合材料。
【０００５】
【発明の実施の形態】次に、本発明について更に詳細に
説明する。本発明は、チタンやチタン合金などの金属製
の基材またはアルミナやジルコニアなどのセラミックス
製の基材に、基材に似た熱膨張係数を有するセラミック
スまたは金属粉体と基材と異なる熱膨張係数を有するセ
ラミックスまたは金属粉体を任意の割合で混合し、その
混合割合を基材と類似の熱膨張係数を有する金属または
セラミックス粉末の割合が基材側で高くなるように連続
的または不連続的に変化させつつ、プラズマ溶射法等に
より、その粉末の混合物を溶融、堆積して皮膜を形成さ
せ、基材と皮膜の熱膨張係数の違いを緩和し、皮膜の密
着性を著しく増大させるようにした点に最大の特徴を有
する傾斜組織コーティング複合材料およびその作製方法
である。また、本発明は、基材の表面の粗化等、基材の
前処理を必要としないので、製造プロセスを簡略化でき
る。
説明する。本発明は、チタンやチタン合金などの金属製
の基材またはアルミナやジルコニアなどのセラミックス
製の基材に、基材に似た熱膨張係数を有するセラミック
スまたは金属粉体と基材と異なる熱膨張係数を有するセ
ラミックスまたは金属粉体を任意の割合で混合し、その
混合割合を基材と類似の熱膨張係数を有する金属または
セラミックス粉末の割合が基材側で高くなるように連続
的または不連続的に変化させつつ、プラズマ溶射法等に
より、その粉末の混合物を溶融、堆積して皮膜を形成さ
せ、基材と皮膜の熱膨張係数の違いを緩和し、皮膜の密
着性を著しく増大させるようにした点に最大の特徴を有
する傾斜組織コーティング複合材料およびその作製方法
である。また、本発明は、基材の表面の粗化等、基材の
前処理を必要としないので、製造プロセスを簡略化でき
る。
【０００６】本発明で使用しうるセラミックスまたは金
属基材としては、例えば、チタン、チタン合金、ステン
レス鋼、アルミナ、ジルコニアなどを任意に使用するこ
とができる。また、皮膜の形成に使用しうる材料は、基
材に似た熱膨張係数を有する粉体と基材と異なる熱膨張
係数を有する粉体の任意の割合における混合物で、その
混合割合を連続的または不連続的に変化させながら使用
する。好ましくは、基材に似た熱膨張係数を有する粉体
の割合が基材近傍で高く、基材と異なる熱膨張係数を有
する粉体の割合が皮膜表面近傍で高くなるように混合割
合を連続的または不連続的に変化させて皮膜を形成す
る。基材に似た熱膨張係数を有する粉体として使用しう
る材料は、金属またはセラミックスの粉体で、好ましく
は、基材と同じ材質の粉体を使用する。基材と異なる熱
膨張係数を有する粉体として使用しうる材料は、特に限
定されるものではないが、金属またはセラミックスの粉
体で、好ましくは、基材の表面にない性質を付加するた
めに用いられる。例えば、生体親和性の乏しい基材の表
面に生体親和性を付加するためにはリン酸カルシウム系
のセラミックス粉体を使用する。セラミックスまたは金
属粉末の混合物を溶融、堆積して密着性の良い皮膜を形
成させるためには、ある程度の高温を必要とすること、
ならびに作業効率の点から、セラミックスまたは金属粉
末の混合物を溶融、堆積する方法としてプラズマ溶射法
が望ましい。プラズマ溶射法においては、大気圧プラズ
マ溶射法、減圧溶射法などを任意に使用することができ
る。また、プラズマの種類には高周波プラズマ、ＤＣプ
ラズマなどがあるが、好ましくは、電極の磨耗によるコ
ンタミネーションが発生しない高周波プラズマが望まし
い。
属基材としては、例えば、チタン、チタン合金、ステン
レス鋼、アルミナ、ジルコニアなどを任意に使用するこ
とができる。また、皮膜の形成に使用しうる材料は、基
材に似た熱膨張係数を有する粉体と基材と異なる熱膨張
係数を有する粉体の任意の割合における混合物で、その
混合割合を連続的または不連続的に変化させながら使用
する。好ましくは、基材に似た熱膨張係数を有する粉体
の割合が基材近傍で高く、基材と異なる熱膨張係数を有
する粉体の割合が皮膜表面近傍で高くなるように混合割
合を連続的または不連続的に変化させて皮膜を形成す
る。基材に似た熱膨張係数を有する粉体として使用しう
る材料は、金属またはセラミックスの粉体で、好ましく
は、基材と同じ材質の粉体を使用する。基材と異なる熱
膨張係数を有する粉体として使用しうる材料は、特に限
定されるものではないが、金属またはセラミックスの粉
体で、好ましくは、基材の表面にない性質を付加するた
めに用いられる。例えば、生体親和性の乏しい基材の表
面に生体親和性を付加するためにはリン酸カルシウム系
のセラミックス粉体を使用する。セラミックスまたは金
属粉末の混合物を溶融、堆積して密着性の良い皮膜を形
成させるためには、ある程度の高温を必要とすること、
ならびに作業効率の点から、セラミックスまたは金属粉
末の混合物を溶融、堆積する方法としてプラズマ溶射法
が望ましい。プラズマ溶射法においては、大気圧プラズ
マ溶射法、減圧溶射法などを任意に使用することができ
る。また、プラズマの種類には高周波プラズマ、ＤＣプ
ラズマなどがあるが、好ましくは、電極の磨耗によるコ
ンタミネーションが発生しない高周波プラズマが望まし
い。
【０００７】本発明の方法としては、具体的には、上記
材料として、例えば、チタン粉末と水酸化アパタイト粉
末を用い、これらの粉体をプラズマ溶射装置等の皮膜を
形成するための装置に導入する際に、導入される粉体の
組成がチタン１００％−アパタイト０％、チタン７０％
−アパタイト３０％、チタン４０％−アパタイト６０
％、チタン０％−アパタイト１００％となるようにチタ
ン粉末とアパタイト粉末の各々の供給量が制御され、か
つ、これらの粉体が皮膜を形成するための装置に導入さ
れる過程または装置内部で混合されることで、傾斜組織
を有する皮膜を形成する方法が好適なものとして例示さ
れる。本発明は、これらの粉体および方法に制限される
ものではなく、上記粉体の混合割合および種類は、目的
製品に応じて適宜変化させることが可能であり、上記と
同様の方法で実施すればよい。本発明において、セラミ
ックスまたは金属からなる傾斜組織を有する皮膜を形成
するとは、これらの粉体を上記のようにその混合割合を
連続的または不連続的に変化させて基材にコーティング
すること、その場合、基材に似た熱膨張係数を有する粉
体の割合が基材表面近傍で高く、基材と異なる熱膨張係
数を有する粉体の割合が皮膜表面近傍で高くなるように
混合割合を調整すること、それにより基材に接する部分
から表面の部分に至る皮膜の組成を変化させた皮膜を形
成すること、を意味する。
材料として、例えば、チタン粉末と水酸化アパタイト粉
末を用い、これらの粉体をプラズマ溶射装置等の皮膜を
形成するための装置に導入する際に、導入される粉体の
組成がチタン１００％−アパタイト０％、チタン７０％
−アパタイト３０％、チタン４０％−アパタイト６０
％、チタン０％−アパタイト１００％となるようにチタ
ン粉末とアパタイト粉末の各々の供給量が制御され、か
つ、これらの粉体が皮膜を形成するための装置に導入さ
れる過程または装置内部で混合されることで、傾斜組織
を有する皮膜を形成する方法が好適なものとして例示さ
れる。本発明は、これらの粉体および方法に制限される
ものではなく、上記粉体の混合割合および種類は、目的
製品に応じて適宜変化させることが可能であり、上記と
同様の方法で実施すればよい。本発明において、セラミ
ックスまたは金属からなる傾斜組織を有する皮膜を形成
するとは、これらの粉体を上記のようにその混合割合を
連続的または不連続的に変化させて基材にコーティング
すること、その場合、基材に似た熱膨張係数を有する粉
体の割合が基材表面近傍で高く、基材と異なる熱膨張係
数を有する粉体の割合が皮膜表面近傍で高くなるように
混合割合を調整すること、それにより基材に接する部分
から表面の部分に至る皮膜の組成を変化させた皮膜を形
成すること、を意味する。
【０００８】上記方法により、基材の表面の粗化、洗浄
および乾燥等の複数の基材表面の前処理のための工程を
要することなく、基材との密着性が高く、かつ信頼性の
高い皮膜を形成することができる。具体的には、上記粉
体として、例えば、チタン粉末と水酸化アパタイト粉末
を用い、上記手法を用いて得られる複合材料の基材と皮
膜との密着強度は、膜厚が１００μｍ以上である場合で
も３０ＭＰａ以上である。上記の皮膜が基材との高い密
着性を示す理由は、（１）皮膜中で基材と異なる熱膨張
係数を有する成分の割合に対して基材と類似の熱膨張係
数を有する成分の割合が基材側で高くなること、（２）
傾斜組織的な組成の変化により基材と皮膜の熱膨張率の
差が抑制されること、（３）皮膜中の複合組織によりア
ンカリング効果が向上すること、により皮膜と基材の密
着性の向上が発現することによるものと推定される。
および乾燥等の複数の基材表面の前処理のための工程を
要することなく、基材との密着性が高く、かつ信頼性の
高い皮膜を形成することができる。具体的には、上記粉
体として、例えば、チタン粉末と水酸化アパタイト粉末
を用い、上記手法を用いて得られる複合材料の基材と皮
膜との密着強度は、膜厚が１００μｍ以上である場合で
も３０ＭＰａ以上である。上記の皮膜が基材との高い密
着性を示す理由は、（１）皮膜中で基材と異なる熱膨張
係数を有する成分の割合に対して基材と類似の熱膨張係
数を有する成分の割合が基材側で高くなること、（２）
傾斜組織的な組成の変化により基材と皮膜の熱膨張率の
差が抑制されること、（３）皮膜中の複合組織によりア
ンカリング効果が向上すること、により皮膜と基材の密
着性の向上が発現することによるものと推定される。
【０００９】
【実施例】以下、実施例を用いて本発明を具体的に説明
する。尚、本発明においては、下記の具体的な実施例に
記載されたものに限らず、目的、用途に応じて本発明の
範囲内で、種々変更した実施例とすることができる。 実施例１ （チタン基板上へのアパタイト／チタン複合皮膜の形
成）チタン粉末と水酸化アパタイト粉末の混合割合をチ
タン１００％−アパタイト０％、チタン７０％−アパタ
イト３０％、チタン４０％−アパタイト６０％、チタン
０％−アパタイト１００％の順に変化させながら１２ｋ
Ｗの印加電力で発生した４ＭＨｚの高周波プラズマ中に
導入し、チタン基板上にプラズマ溶射を行い、１７５μ
ｍの皮膜を形成した。密着強度試験を実施したところ、
基材と皮膜との密着強度は４０ＭＰａ程度であった。
する。尚、本発明においては、下記の具体的な実施例に
記載されたものに限らず、目的、用途に応じて本発明の
範囲内で、種々変更した実施例とすることができる。 実施例１ （チタン基板上へのアパタイト／チタン複合皮膜の形
成）チタン粉末と水酸化アパタイト粉末の混合割合をチ
タン１００％−アパタイト０％、チタン７０％−アパタ
イト３０％、チタン４０％−アパタイト６０％、チタン
０％−アパタイト１００％の順に変化させながら１２ｋ
Ｗの印加電力で発生した４ＭＨｚの高周波プラズマ中に
導入し、チタン基板上にプラズマ溶射を行い、１７５μ
ｍの皮膜を形成した。密着強度試験を実施したところ、
基材と皮膜との密着強度は４０ＭＰａ程度であった。
【００１０】実施例２ （チタン合金基板上へのアパタイト／チタン複合皮膜の
形成）チタン粉末と水酸化アパタイト粉末の混合割合を
チタン１００％−アパタイト０％、チタン７０％−アパ
タイト３０％、チタン４０％−アパタイト６０％、チタ
ン０％−アパタイト１００％の順に変化させながら１２
ｋＷの印加電力で発生した４ＭＨｚの高周波プラズマ中
に導入し、チタン合金基板上にプラズマ溶射を行い、１
７５μｍの皮膜を形成した。密着強度試験を実施したと
ころ、基材と皮膜との密着強度は４０ＭＰａ程度であっ
た。
形成）チタン粉末と水酸化アパタイト粉末の混合割合を
チタン１００％−アパタイト０％、チタン７０％−アパ
タイト３０％、チタン４０％−アパタイト６０％、チタ
ン０％−アパタイト１００％の順に変化させながら１２
ｋＷの印加電力で発生した４ＭＨｚの高周波プラズマ中
に導入し、チタン合金基板上にプラズマ溶射を行い、１
７５μｍの皮膜を形成した。密着強度試験を実施したと
ころ、基材と皮膜との密着強度は４０ＭＰａ程度であっ
た。
【００１１】比較例１ （比較的平坦なチタン合金基板上へのアパタイト皮膜の
形成）水酸化アパタイト粉末を、１２ｋＷの印加電力で
発生した４ＭＨｚの高周波プラズマ中に導入し、チタン
基板上に直接プラズマ溶射を行い、１００μｍのアパタ
イト皮膜を形成したところ、溶射後に基材から皮膜のは
く離が観察され、基材と皮膜の間に十分な密着強度が得
られなかった。
形成）水酸化アパタイト粉末を、１２ｋＷの印加電力で
発生した４ＭＨｚの高周波プラズマ中に導入し、チタン
基板上に直接プラズマ溶射を行い、１００μｍのアパタ
イト皮膜を形成したところ、溶射後に基材から皮膜のは
く離が観察され、基材と皮膜の間に十分な密着強度が得
られなかった。
【００１２】比較例２ （凹凸を有するチタン皮膜を形成したチタン合金基板上
へのアパタイト皮膜の形成）チタン基板上にチタン粉末
を１２ｋＷの印加電力で発生した４ＭＨｚの高周波プラ
ズマ中に導入してプラズマ溶射を行い、２０μｍ程度の
凹凸を有する５０μｍ程度の第一被覆層を形成後、該第
一被覆層上に比較例１と同様の条件にて１００μｍのア
パタイト皮膜を溶射した基材を用いて密着強度試験を実
施したところ、基材と皮膜との密着強度は２５ＭＰａ程
度であった。
へのアパタイト皮膜の形成）チタン基板上にチタン粉末
を１２ｋＷの印加電力で発生した４ＭＨｚの高周波プラ
ズマ中に導入してプラズマ溶射を行い、２０μｍ程度の
凹凸を有する５０μｍ程度の第一被覆層を形成後、該第
一被覆層上に比較例１と同様の条件にて１００μｍのア
パタイト皮膜を溶射した基材を用いて密着強度試験を実
施したところ、基材と皮膜との密着強度は２５ＭＰａ程
度であった。
【００１３】
【発明の効果】本発明は、セラミックスまたは金属基材
と皮膜の熱膨張係数の差により発生する残留応力を緩和
することにより、皮膜の安定性を高めた複合材料を作製
することを可能とするものである。本発明によれば、基
材の種類、形状によらず、また、基材と異なる熱膨張係
数を有する金属またはセラミックスから成る皮膜を厚
く、また密着性よく基材上に形成することができる。更
に、従来の密着性を高めるための前処理の工程を省くこ
とができる。
と皮膜の熱膨張係数の差により発生する残留応力を緩和
することにより、皮膜の安定性を高めた複合材料を作製
することを可能とするものである。本発明によれば、基
材の種類、形状によらず、また、基材と異なる熱膨張係
数を有する金属またはセラミックスから成る皮膜を厚
く、また密着性よく基材上に形成することができる。更
に、従来の密着性を高めるための前処理の工程を省くこ
とができる。
【図１】第１図は、実施例１に係わる傾斜組織を有する
皮膜の断面の概略図を示すものである。
皮膜の断面の概略図を示すものである。
【図２】第２図は、比較例１に係わる、はく離した皮膜
の断面の概略図を示すものである。
の断面の概略図を示すものである。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１２年７月１４日（２０００．７．１
４）
４）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明は、以下の技術的手段から構成される。 （１）セラミックスまたは金属の基材と生体親和性を有
するリン酸カルシウム系セラミックスの各々の粉末を用
いて、基材に、セラミックスまたは金属と生体親和性を
有するリン酸カルシウム系セラミックスからなる傾斜組
織を有する皮膜を形成して、基材と皮膜の熱膨張係数の
差により発生する残留応力を緩和することにより、皮膜
の安定性を高めた、生体親和性皮膜形成複合材料を作製
する方法であって、上記傾斜組織を有する皮膜として、
基材と類似の熱膨張係数を有するセラミックスまたは金
属粉末と生体親和性を有するリン酸カルシウム系セラミ
ックスの粉末を組み合わせて用い、基材と類似の熱膨張
係数を有するセラミックスまたは金属粉末と生体親和性
を有するリン酸カルシウム系セラミックスの粉末を任意
の割合で混合し、その混合割合を基材と類似の熱膨張係
数を有するセラミックスまたは金属粉末の割合が基材側
で高くなるように変化させ、その粉末の混合物を用いて
傾斜組織を有する皮膜を形成することを特徴とする上記
複合材料の作製方法。 （２）粉末の混合物を溶融、堆積する溶射法を用いて皮
膜を形成する前記（１）記載の複合材料の作製方法。 （３）粉末はセラミックスまたは金属粉末と生体親和性
を有するリン酸カルシウム系セラミックスから成り、そ
の混合割合を基材と類似の熱膨張係数を有するセラミッ
クスまたは金属粉末の割合が基材側で高くなるように０
％〜１００％までの任意の範囲で連続的または不連続的
に変化させる前記（１）記載の複合材料の作製方法。 （４）金属粉末は１０〜３００μｍの任意の粒径を有す
る金属粉末であり、セラミックス粉末は０．１〜３００
μｍの任意の粒径を有するセラミックス粉末である前記
（１）記載の複合材料の作製方法。 （５）皮膜の膜厚は１〜５００μｍである前記（１）記
載の複合材料の作製方法。 （６）前記（１）から（５）のいずれか１項に記載の複
合材料の作製方法を用いることにより、基材の表面の粗
化等の前処理の工程を省いた作製手法により作製して成
る複合材料であって、基材に、セラミックスまたは金属
と生体親和性を有するリン酸カルシウム系セラミックス
からなる傾斜組織を有する皮膜を形成して、基材と皮膜
の熱膨張係数の差により発生する残留応力を緩和するこ
とにより、皮膜の安定性を高めた、生体親和性皮膜形成
複合材料。
の本発明は、以下の技術的手段から構成される。 （１）セラミックスまたは金属の基材と生体親和性を有
するリン酸カルシウム系セラミックスの各々の粉末を用
いて、基材に、セラミックスまたは金属と生体親和性を
有するリン酸カルシウム系セラミックスからなる傾斜組
織を有する皮膜を形成して、基材と皮膜の熱膨張係数の
差により発生する残留応力を緩和することにより、皮膜
の安定性を高めた、生体親和性皮膜形成複合材料を作製
する方法であって、上記傾斜組織を有する皮膜として、
基材と類似の熱膨張係数を有するセラミックスまたは金
属粉末と生体親和性を有するリン酸カルシウム系セラミ
ックスの粉末を組み合わせて用い、基材と類似の熱膨張
係数を有するセラミックスまたは金属粉末と生体親和性
を有するリン酸カルシウム系セラミックスの粉末を任意
の割合で混合し、その混合割合を基材と類似の熱膨張係
数を有するセラミックスまたは金属粉末の割合が基材側
で高くなるように変化させ、その粉末の混合物を用いて
傾斜組織を有する皮膜を形成することを特徴とする上記
複合材料の作製方法。 （２）粉末の混合物を溶融、堆積する溶射法を用いて皮
膜を形成する前記（１）記載の複合材料の作製方法。 （３）粉末はセラミックスまたは金属粉末と生体親和性
を有するリン酸カルシウム系セラミックスから成り、そ
の混合割合を基材と類似の熱膨張係数を有するセラミッ
クスまたは金属粉末の割合が基材側で高くなるように０
％〜１００％までの任意の範囲で連続的または不連続的
に変化させる前記（１）記載の複合材料の作製方法。 （４）金属粉末は１０〜３００μｍの任意の粒径を有す
る金属粉末であり、セラミックス粉末は０．１〜３００
μｍの任意の粒径を有するセラミックス粉末である前記
（１）記載の複合材料の作製方法。 （５）皮膜の膜厚は１〜５００μｍである前記（１）記
載の複合材料の作製方法。 （６）前記（１）から（５）のいずれか１項に記載の複
合材料の作製方法を用いることにより、基材の表面の粗
化等の前処理の工程を省いた作製手法により作製して成
る複合材料であって、基材に、セラミックスまたは金属
と生体親和性を有するリン酸カルシウム系セラミックス
からなる傾斜組織を有する皮膜を形成して、基材と皮膜
の熱膨張係数の差により発生する残留応力を緩和するこ
とにより、皮膜の安定性を高めた、生体親和性皮膜形成
複合材料。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１３】
【発明の効果】本発明は、セラミックスまたは金属基材
と皮膜の熱膨張係数の差により発生する残留応力を緩和
することにより、皮膜の安定性を高めた生体親和性皮膜
形成複合材料を作製することを可能とするものである。
本発明によれば、基材の種類、形状によらず、また、基
材と異なる熱膨張係数を有する金属またはセラミックス
から成る皮膜を厚く、また密着性よく基材上に形成する
ことができる。更に、従来の密着性を高めるための前処
理の工程を省くことができる。
と皮膜の熱膨張係数の差により発生する残留応力を緩和
することにより、皮膜の安定性を高めた生体親和性皮膜
形成複合材料を作製することを可能とするものである。
本発明によれば、基材の種類、形状によらず、また、基
材と異なる熱膨張係数を有する金属またはセラミックス
から成る皮膜を厚く、また密着性よく基材上に形成する
ことができる。更に、従来の密着性を高めるための前処
理の工程を省くことができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永田 夫久江 愛知県名古屋市北区名城二丁目２番５−24 号 （城北住宅) (72)発明者 横川 善之 愛知県小牧市城山五丁目73番地の１ (72)発明者 亀山 哲也 愛知県名古屋市守山区小幡北山2761の1394 Ｆターム(参考） 4K031 AB05 CB11 CB18 CB31 CB41
Claims (6)
- 【請求項１】 セラミックスまたは金属基材に、セラミ
ックスまたは金属からなる傾斜組織を有する皮膜を形成
して、セラミックスまたは金属基材と皮膜の熱膨張係数
の差により発生する残留応力を緩和することにより、皮
膜の安定性を高めた複合材料を作製する方法であって、
上記皮膜形成材料の金属またはセラミックスとして、基
材と類似の熱膨張係数を有する金属またはセラミックス
粉末と基材と異なる熱膨張係数を有する金属またはセラ
ミックス粉末を組み合わせて用い、その粉末の混合物を
用いて皮膜を形成することを特徴とする上記複合材料の
作製方法。 - 【請求項２】 粉末の混合物を溶融、堆積する溶射法を
用いて皮膜を形成する請求項１記載の複合材料の作製方
法。 - 【請求項３】 粉末は金属粉末またはセラミックス粉末
あるいはその混合物から成り、その混合割合を基材と類
似の熱膨張係数を有する金属またはセラミックス粉末の
割合が基材側で高くなるように０％〜１００％までの任
意の範囲で連続的または不連続的に変化させる請求項１
記載の複合材料の作製方法。 - 【請求項４】 金属粉末は１０〜３００μｍの任意の粒
径を有する金属粉末であり、セラミックス粉末は０．１
〜３００μｍの任意の粒径を有するセラミックス粉末で
ある請求項１記載の複合材料の作製方法。 - 【請求項５】 皮膜の膜厚は１〜５００μｍである請求
項１記載の複合材料の作製方法。 - 【請求項６】 請求項１から５のいずれか１項に記載の
傾斜組織コーティング複合材料の作製方法を用いること
により作製して成る、基材の表面の粗化等の前処理の工
程を省いた傾斜組織コーティング複合材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11227133A JP2001048666A (ja) | 1999-08-11 | 1999-08-11 | セラミックス粉末および金属粉末を用いた傾斜組織コーティング複合材料およびその作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11227133A JP2001048666A (ja) | 1999-08-11 | 1999-08-11 | セラミックス粉末および金属粉末を用いた傾斜組織コーティング複合材料およびその作製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001048666A true JP2001048666A (ja) | 2001-02-20 |
Family
ID=16856005
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11227133A Pending JP2001048666A (ja) | 1999-08-11 | 1999-08-11 | セラミックス粉末および金属粉末を用いた傾斜組織コーティング複合材料およびその作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001048666A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010013305A1 (ja) * | 2008-07-28 | 2010-02-04 | タマティーエルオー株式会社 | ハイドロキシアパタイト粒子分散金属膜及びその形成方法 |
| CN104894558A (zh) * | 2015-06-22 | 2015-09-09 | 大连理工大学 | 一种感应熔覆梯度硬质复合材料涂层工艺 |
-
1999
- 1999-08-11 JP JP11227133A patent/JP2001048666A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010013305A1 (ja) * | 2008-07-28 | 2010-02-04 | タマティーエルオー株式会社 | ハイドロキシアパタイト粒子分散金属膜及びその形成方法 |
| CN104894558A (zh) * | 2015-06-22 | 2015-09-09 | 大连理工大学 | 一种感应熔覆梯度硬质复合材料涂层工艺 |
| CN104894558B (zh) * | 2015-06-22 | 2017-05-03 | 大连理工大学 | 一种感应熔覆梯度硬质复合材料涂层工艺 |
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