JP2001089224A - Ceramic biomember - Google Patents

Ceramic biomember

Info

Publication number
JP2001089224A
JP2001089224A JP27095199A JP27095199A JP2001089224A JP 2001089224 A JP2001089224 A JP 2001089224A JP 27095199 A JP27095199 A JP 27095199A JP 27095199 A JP27095199 A JP 27095199A JP 2001089224 A JP2001089224 A JP 2001089224A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
alumina
ceramic
crystal
tio
crystals
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP27095199A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Usou Ou
雨叢 王
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
Priority to JP27095199A priority Critical patent/JP2001089224A/en
Publication of JP2001089224A publication Critical patent/JP2001089224A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a ceramic biomember comprising aluminous ceramics, in particular a joint member excellent in wear resistance. SOLUTION: The ceramic biomember comprises aluminous ceramics containing at least 0.5-10 wt.% (expressed in terms of TiO2) Ti or <=5 wt.% (expressed in terms of MgO) Mg, part or all of which is allowed to enter into solid solution in the alumina grains, and further containing dispersed oxide grains containing at least one selected from Zr, Hf and group IIIa elements in the grain boundaries of the alumina grains.

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、例えば、人工骨、
人工歯根等のセラミック生体部材に関し、特に人工関節
部材として好適なセラミック生体部材に関する。
The present invention relates to, for example, artificial bones,
The present invention relates to a ceramic biological member such as an artificial tooth root, and particularly to a ceramic biological member suitable as an artificial joint member.

【0002】[0002]

【従来技術】従来から、セラミックス生体部材が用いら
れ、例えば、人工股関節として、金属製のステムと、金
属製あるいはセラミック製の骨頭と超高分子量ポリエチ
レン製のソケットとからなる人工関節部材が用いられて
いる。
2. Description of the Related Art Conventionally, a ceramic biological member has been used, for example, as an artificial hip joint, an artificial joint member comprising a metal stem, a metal or ceramic head, and a socket made of ultra-high molecular weight polyethylene has been used. ing.

【0003】例えば、特許第2579212号公報や特
公平7−94344号公報では、アルミナを99.5重
量%以上含有し、残部がMg、Ca、Ba、Sr、S
c、Y、La、Ceのうちの1種以上からなる高純度の
アルミナ質セラミックスが生体親和性に優れた生体部材
となることが開示されている。また、他にもアルミナ以
外にジルコニア質セラミックス等からなる生体部材等も
提案されている。
[0003] For example, Japanese Patent No. 2579212 and Japanese Patent Publication No. 7-94344 disclose alumina containing 99.5% by weight or more, with the balance being Mg, Ca, Ba, Sr, Sr.
It is disclosed that a high-purity alumina ceramic made of at least one of c, Y, La, and Ce becomes a living body member having excellent biocompatibility. In addition, biomaterials made of zirconia ceramics or the like other than alumina have been proposed.

【0004】さらに、骨頭とソケットとをセラミックス
にて構成し、セラミックス同士を直接接触させて摺動さ
せた構造の関節も提案され、耐摩耗性が向上できること
が提案されている。
Further, a joint having a structure in which the head and the socket are made of ceramics and the ceramics are brought into direct contact with each other and slid, has been proposed, and it has been proposed that the wear resistance can be improved.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
高純度アルミナ質セラミックスの生体部材は、生体親和
性に優れるものの曲げ強度がせいぜい80kg/mm2
程度であり、生体内で折れたり、破損したりする恐れが
あるとともに、骨頭とソケットとをアルミナ質セラミッ
クスにて構成して、該セラミックス同士を摺動させる場
合、耐摩耗性が十分でなくセラミックスの摺動部が摩耗
する恐れがあった。また、ジルコニア質セラミックスの
生体部材は、靭性に優れるものの耐摩耗性が低く、例え
ば関節部材の骨頭として使用する際には、骨頭が摩耗す
るという問題があった。
However, the above-mentioned living body made of high-purity alumina ceramics is excellent in biocompatibility but has a bending strength of at most 80 kg / mm 2.
It is likely to break or break in vivo, and when the head and socket are made of alumina ceramics and the ceramics slide with each other, the wear resistance is not sufficient and the ceramics There was a risk that the sliding part of the bearing would be worn. In addition, biomaterials made of zirconia ceramics have a problem in that, although they are excellent in toughness, they have low abrasion resistance. For example, when used as a head of a joint member, the head is worn.

【0006】本発明は上記問題点を解決するもので、高
強度で耐摩耗性に優れるとともに、生体に悪影響を及ぼ
すことのないアルミナ質セラミックスからなる生体部材
を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a living body member made of alumina ceramics which has high strength and excellent wear resistance and does not adversely affect the living body.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
について検討した結果、少なくともTiをTiO2換算
で0.5〜10重量%含有するとともに、Tiの一部ま
たは全部がアルミナ結晶内に固溶してなるアルミナ質セ
ラミックスを生体部材として用いることにより、生体部
材の耐摩耗性を飛躍的に向上できることを知見した。
Means for Solving the Problems As a result of studying the above problems, the present inventors have found that at least 0.5 to 10% by weight of Ti in terms of TiO 2 is contained, and a part or all of Ti is contained in the alumina crystal. It has been found that the wear resistance of a biological member can be dramatically improved by using an alumina ceramic formed as a solid solution in a biological member.

【0008】また、前記アルミナ質セラミックス内にM
gをMgO換算で5重量%以下含有し、Mgの一部また
は全部がアルミナ結晶内に固溶してなること、前記アル
ミナ結晶内にTi含有酸化物結晶が0.5体積%以上析
出、分散してなること、前記アルミナ結晶内にMg含有
酸化物結晶が0.5体積%以上析出、分散してなること
が望ましい。
[0008] In addition, M
5 wt% or less in terms of MgO, and a part or all of Mg is dissolved in alumina crystals, and Ti-containing oxide crystals are precipitated and dispersed in the alumina crystals by 0.5 vol% or more. It is preferable that the Mg-containing oxide crystal is precipitated and dispersed in the alumina crystal by 0.5% by volume or more.

【0009】さらに、前記アルミナ結晶の粒界に、Z
r、Hf、3a族元素のうちの少なくとも1種を含有す
る酸化物結晶が存在してなることが望ましい。
Further, Z is added to the grain boundary of the alumina crystal.
It is desirable that an oxide crystal containing at least one of r, Hf, and group 3a elements be present.

【0010】なお、本発明のセラミック生体部材は人工
関節部材として特に好適に使用できる。
[0010] The ceramic biological member of the present invention can be particularly suitably used as an artificial joint member.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】図1に本発明のセラミック生体部
材を適応した一例である人工股関節の概略断面図を図1
に示す。図1によれば、人工股関節1は、Ti合金、C
o−Cr合金、ステンレス等の金属からなる先端にテー
パ部を備えたステム2のテーパ部に骨頭3を嵌着すると
ともに、骨頭3の臼蓋にソケット4を設け、ソケット4
内で骨頭3が回転できる構成からなる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a schematic sectional view of an artificial hip joint which is an example to which a ceramic biomaterial according to the present invention is applied.
Shown in According to FIG. 1, the hip prosthesis 1 is made of Ti alloy, C
A head 4 is fitted to a tapered portion of a stem 2 having a tapered portion at the tip made of a metal such as an o-Cr alloy or stainless steel.
It has a configuration in which the head 3 can rotate.

【0012】本発明によれば、骨頭3または骨頭3およ
びソケット4を少なくともTiをTiO2換算で0.5
〜10重量%含有するとともに、Tiの一部または全部
がアルミナ結晶内に固溶してなるアルミナ質セラミック
スによって形成したことが大きな特徴であり、これによ
って、骨頭3およびソケット4の摩擦係数を大幅に低減
できることから、セラミックスの耐摩耗性を高めること
ができ、関節部材等に用いた場合、部材が摩耗すること
を防止でき、摩耗粉の減少につながりオステオライシス
(骨溶解)を抑制できることから、人工股関節1にゆる
みが生じることを防止できる。
According to the present invention, the head 3 or the head 3 and the socket 4 are formed by converting at least Ti to 0.5% in terms of TiO 2.
It is a great feature that it is formed of alumina ceramics in which a part or the whole of Ti is dissolved in the alumina crystal while containing 10 to 10% by weight, thereby greatly increasing the friction coefficient of the head 3 and the socket 4. The wear resistance of ceramics can be increased, and when used for joint members, etc., it is possible to prevent wear of the members, reduce wear powder and suppress osteolysis (osteolysis), The loosening of the artificial hip joint 1 can be prevented.

【0013】また、ジルコニアやポリエチレン等の他の
部材と摺動させた場合でも、本発明のアルミナ質セラミ
ックスの耐摩耗性が高いことから、脱粒が少なく表面平
滑性に優れることにより、摩擦係数が小さくできる結
果、他の部材の摩耗量を少なくできる。
Further, even when sliding with other members such as zirconia and polyethylene, the alumina-based ceramic of the present invention has high abrasion resistance. As a result, the amount of wear of other members can be reduced.

【0014】かかる耐摩耗性の点から、アルミナ質セラ
ミックスの表面粗さ(Ra)は0.1μm以下、特に
0.05μm以下、さらには0.02μm以下であるこ
とが望ましく、これを達成するためには相対密度が95
%以上、特に98%以上であることが望ましい。
From the viewpoint of such wear resistance, the surface roughness (Ra) of the alumina ceramic is desirably 0.1 μm or less, particularly 0.05 μm or less, and further desirably 0.02 μm or less. Has a relative density of 95
%, Especially 98% or more.

【0015】ここで、Tiの含有量を上記範囲とした理
由は、Tiの含有量がTiO2換算で0.5重量%より
少ないとTiの添加効果がなく、また、Tiの含有量が
TiO2換算で10重量%より多いとTiがアルミナ結
晶内に固溶しきれず、Al2TiO5結晶やTiO2結晶
がアルミナ結晶の粒界に多く析出してセラミックスの強
度が低下するためである。
Here, the reason for setting the content of Ti to the above range is that if the content of Ti is less than 0.5% by weight in terms of TiO 2 , there is no effect of adding Ti, and if the content of Ti is TiO 2 If the amount is more than 10% by weight in terms of 2 , Ti cannot be completely dissolved in the alumina crystal, and a large amount of Al 2 TiO 5 crystal or TiO 2 crystal precipitates at the grain boundary of the alumina crystal to lower the strength of the ceramic.

【0016】また、Mgの存在によりTiのアルミナへ
の溶解が促進され、また、アルミナの異常粒成長を抑制
できるとともに、セラミックスの耐摩耗性をさらに高め
ることができることから、前記アルミナ質セラミックス
内にMgをMgO換算で5重量%以下含有するととも
に、Mgの一部または全部がアルミナ結晶内に固溶して
なることが望ましい。
Further, the dissolution of Ti into alumina is promoted by the presence of Mg, the abnormal grain growth of alumina can be suppressed, and the wear resistance of the ceramic can be further increased. It is desirable that Mg be contained in an amount of 5% by weight or less in terms of MgO, and that part or all of Mg be dissolved in alumina crystals.

【0017】さらに、アルミナ結晶の強度を高めるため
に、前記アルミナ結晶内に特に平均粒径0.3μm以下
のTiまたはMg含有酸化物結晶が0.5体積%以上析
出、分散してなることが望ましい。すなわち、かかるT
iまたはMg含有酸化物結晶は、アルミナ結晶内に構造
的な欠陥や異なる熱膨張係数による応力を発生し得るも
のであるから、アルミナ結晶中のTiまたはMg含有酸
化物結晶の周囲部に微少な応力場を発生させ、外部から
の応力やクラックの進展を抑制できる結果、アルミナ質
セラミックスの強度および靭性を高め、さらに耐摩耗性
をも高めることができ、破損する危険性が低減できると
ともに、摩耗により骨頭3とソケット4との間にゆるみ
が生じることを防止できる。
Further, in order to increase the strength of the alumina crystal, a Ti or Mg-containing oxide crystal having an average particle diameter of 0.3 μm or less may be precipitated and dispersed in the alumina crystal in an amount of 0.5% by volume or more. desirable. That is, such T
Since i or Mg-containing oxide crystals can generate structural defects or stresses due to different thermal expansion coefficients in the alumina crystals, a minute amount of Ti or Mg-containing oxide crystals in the alumina crystals is generated around the i or Mg-containing oxide crystals. As a result of generating a stress field and suppressing the growth of external stress and cracks, the strength and toughness of the alumina ceramics can be increased, the wear resistance can be increased, and the risk of breakage can be reduced. Accordingly, it is possible to prevent the loosening between the head 3 and the socket 4 from occurring.

【0018】また、ソケット4を本発明のセラミック生
体部材にて形成すれば、ソケット4の強度が向上するこ
とによりソケット4の厚みを薄くでき、臼蓋部にソケッ
ト4を埋入する際に人骨の切除量を減らすことができ
る。さらに、アルミナ結晶内に析出、分散するTiまた
はMg含有酸化物結晶としては、MgAl24、TiO
2、Al2TiO5、RE2Ti27であることが望まし
い。
The socket 4 is made of the ceramic ceramic of the present invention.
If it is formed of a body member, the strength of the socket 4 can be improved.
The thickness of the socket 4 can be reduced by the
The amount of human bone resection can be reduced when implanting
You. Furthermore, Ti or Ti that precipitates and disperses in alumina crystals
Is MgAl-containing oxide crystal, MgAlTwoOFour, TiO
Two, AlTwoTiOFive, RETwoTiTwoO7It is desirable that
No.

【0019】さらに、前記アルミナ結晶の粒界に、Z
r、Hf、3a族元素のうちの少なくとも1種を含有す
る酸化物結晶が存在してなることが望ましく、これによ
り、アルミナ結晶の粒成長を抑制できるとともに、粒界
をも強化することができる結果、さらにアルミナ質セラ
ミックスの強度および靭性を高め、耐摩耗性をも高める
ことができる。
Further, Z is formed at the grain boundary of the alumina crystal.
It is desirable that an oxide crystal containing at least one of r, Hf and 3a group elements be present, whereby the grain growth of alumina crystal can be suppressed and the grain boundary can be strengthened. As a result, the strength and toughness of the alumina ceramics can be further increased, and the wear resistance can be increased.

【0020】次に、上記アルミナ質セラミックスを製造
する方法について説明する。まず、平均粒径0.1〜2
μmのアルミナ粉末に対して、TiO2を0.5〜10
重量%と、所望により、上述したMgO、ZrO2、H
fO2、3a族元素酸化物とを添加、混合する。なお、
添加する酸化物としては、酸化物粉末、あるいは焼成に
よって酸化物を形成しうる炭酸塩、硝酸塩、酢酸塩等の
他、有機塩などの溶液を用いることもできる。
Next, a method for producing the above alumina ceramics will be described. First, the average particle size is 0.1 to 2
based on the alumina powder [mu] m, the TiO 2 0.5 to 10
And weight%, optionally, MgO mentioned above, ZrO 2, H
fO 2 and a Group 3a element oxide are added and mixed. In addition,
As the oxide to be added, an oxide powder, a solution of carbonate, nitrate, acetate or the like which can form an oxide by firing, or a solution of an organic salt or the like can be used.

【0021】次に、この混合粉末をプレス成形、鋳込み
成形法、冷間静水圧プレス法等により所定の形状に成形
した後、焼成する。
Next, the mixed powder is formed into a predetermined shape by press molding, casting, cold isostatic pressing or the like, and then fired.

【0022】具体的な焼成方法は、成形体をTiのアル
ミナへの固溶量が大きくなる条件下、具体的には、還元
性雰囲気下で熱処理してTiのイオン価数を4+から3
+に変化させることによってアルミナ結晶中のAl3+
Ti3+で置換、固溶した固溶体を作製できる。
A specific firing method is that the compact is heat-treated under a reducing atmosphere to increase the solid solution amount of Ti in alumina, specifically, to reduce the ion valence of Ti from 4+ to 3+.
By changing to +, a solid solution in which Al 3+ in the alumina crystal is replaced with Ti 3+ to form a solid solution can be produced.

【0023】また、上記還元性雰囲気下での焼成の後、
酸化性雰囲気下にて焼成すれば、アルミナ結晶中に固溶
できるTiの固溶量が減ずることから、アルミナ結晶中
に微細なTi含有酸化物結晶を析出、分散させることが
できる。
After firing in the above reducing atmosphere,
Firing in an oxidizing atmosphere reduces the amount of Ti that can be dissolved in alumina crystals, so that fine Ti-containing oxide crystals can be precipitated and dispersed in the alumina crystals.

【0024】なお、さらにMgを添加する場合には、先
に酸化性雰囲気下にて熱処理することにより、Ti4+
Mg2+とがAl3+2個と置換することによってTiとM
gとをアルミナ結晶中に固溶させることができる。
When Mg is further added, heat treatment is first performed in an oxidizing atmosphere to replace Ti 4+ and Mg 2+ with two Al 3+, whereby Ti and M 2 are added.
g can be dissolved in alumina crystals.

【0025】また、上述のTiとMgとを固溶させた
後、さらに還元性雰囲気下にて熱処理することによりT
iの価数が4+から3+に変化し、Ti3+がAl3+と置
換することによって、Tiとともに固溶していたMgを
MgAl24の形態でアルミナ結晶中に析出、分散させ
ることができる。
Further, after the above-mentioned Ti and Mg are dissolved, a heat treatment is carried out in a reducing atmosphere, so that T
The valence of i changes from 4+ to 3+, and by replacing Ti 3+ with Al 3+ , Mg dissolved together with Ti is precipitated and dispersed in alumina crystals in the form of MgAl 2 O 4. Can be.

【0026】なお、上記熱処理は、上述の元素を固溶さ
せる場合、充分高い固溶量を得るために1200℃以上
の温度範囲で行うことが望ましく、また、酸化物結晶を
析出させる場合、析出結晶の増加と析出結晶の粒成長を
抑制する観点から、1100℃から1500℃の温度範
囲で行うことが望ましい。また、本発明において還元性
雰囲気とは、例えば、水素含有ガス、不活性ガス等を流
すか、または真空など酸素分圧が10-6atm以下の雰
囲気の意であり、また、酸素雰囲気とは、例えば大気中
等の酸素分圧が10-2atm以上の雰囲気の意である。
The above heat treatment is preferably performed at a temperature in the range of 1200 ° C. or more in order to obtain a sufficiently high amount of solid solution when the above-mentioned elements are solid-dissolved. From the viewpoint of suppressing the increase of the crystal and the grain growth of the precipitated crystal, it is desirable to perform the heat treatment in a temperature range of 1100 ° C to 1500 ° C. Further, in the present invention, the reducing atmosphere means, for example, an atmosphere in which a hydrogen-containing gas, an inert gas, or the like is flown or an oxygen partial pressure such as vacuum is 10 −6 atm or less. For example, an atmosphere having an oxygen partial pressure of 10 −2 atm or more in the atmosphere or the like.

【0027】一方、上記焼成によって、Zr、Hf、3
a族元素の元素は、アルミナおよびその他添加物、不可
避不純物と反応し、微量なガラス相あるいは結晶を形成
し、アルミナ結晶の粒界に存在する。
On the other hand, Zr, Hf, 3
The element of the group a element reacts with alumina and other additives and unavoidable impurities to form a small amount of glass phase or crystal, and exists at the grain boundary of the alumina crystal.

【0028】[0028]

【実施例】(実施例1)平均粒径0.5μmのアルミナ
粉末に、平均粒径0.7μmのTiO2粉末と平均粒径
0.6μmのMg(OH)2粉末と、平均粒径1.0μ
mのY23粉末と、ZrO2粉末と、HfO2粉末とを表
1の割合となるように添加、混合して、1ton/cm
2にてプレス成形した後、3ton/cm2の圧力にて冷
間静水圧プレス成形し、表1に示す条件で焼成して相対
密度が98%以上の焼結体を得た。
(Example 1) TiO 2 powder having an average particle diameter of 0.7 μm, Mg (OH) 2 powder having an average particle diameter of 0.6 μm, and alumina powder having an average particle diameter of 0.5 μm were added to alumina powder having an average particle diameter of 0.5 μm. 0.0μ
and Y 2 O 3 powder of m, additives and ZrO 2 powder and HfO 2 powder so that the ratio shown in Table 1, were mixed, 1 ton / cm
After press-molded at 2, cold isostatic pressing and molding at a pressure of 3 ton / cm 2, the relative density was obtained 98% of the sintered body was fired under the conditions shown in Table 1.

【0029】得られた焼結体に対して、X線回折により
アルミナの格子定数を測定し、固溶体形成の有無を確認
した。また、JISR1601に基づいて3点曲げ強度
を測定した。さらに、ピンオンディスク法において、ピ
ンおよびディスクを上記焼結体と同じ手法にて作製し、
荷重1kg、ディスクの回転速度0.1m/s、24時
間の条件でディスクの摩耗体積および摩耗係数を測定し
た。
With respect to the obtained sintered body, the lattice constant of alumina was measured by X-ray diffraction to confirm whether or not a solid solution was formed. Further, the three-point bending strength was measured based on JISR1601. Furthermore, in the pin-on-disk method, a pin and a disk are manufactured in the same manner as the sintered body,
The wear volume and wear coefficient of the disk were measured under the conditions of a load of 1 kg, a rotational speed of the disk of 0.1 m / s, and 24 hours.

【0030】また、比較例として3%Y23を含有する
部分安定化ジルコニア質セラミックスを作製し、実施例
と同様に評価した。結果は、表1に示した(試料No.
20)。
As a comparative example, a partially stabilized zirconia ceramic containing 3% Y 2 O 3 was prepared and evaluated in the same manner as in the examples. The results are shown in Table 1 (Sample No.
20).

【0031】[0031]

【表1】 [Table 1]

【0032】表1から明らかなとおり、TiO2を含有
しない試料No.1およびTiO2を添加後大気中にて
焼成した試料No.17では、アルミナ結晶内に固溶体
が形成されず、TiO2の含有量が0.5重量%より少
ない試料No.2でも、TiO2の添加効果が小さく、
いずれも曲げ強度および耐摩耗性が低いものであった。
また、TiO2の含有量が10重量%より多い試料N
o.10では、アルミナ結晶内に固溶体が形成されたも
のの、アルミナ結晶粒界にAl2TiO5が多く析出して
曲げ強度および耐摩耗性が低下した。さらに、3%Y2
3を含有した部分安定化ジルコニア質セラミックスか
らなる試料No.20は、曲げ強度が高いものの耐摩耗
性が低いものであった。
[0032] As apparent from Table 1, the samples containing no TiO 2 No. Sample No. 1 which was fired in the air after adding TiO 2 and TiO 2 . In Sample No. 17, no solid solution was formed in the alumina crystals, and the content of TiO 2 was less than 0.5% by weight. 2, the effect of adding TiO 2 is small,
All had low bending strength and wear resistance.
Further, the sample N having a TiO 2 content of more than 10% by weight was used.
o. In No. 10, although a solid solution was formed in the alumina crystal, a large amount of Al 2 TiO 5 was precipitated at the alumina crystal grain boundary, and the bending strength and wear resistance were reduced. In addition, 3% Y 2
Sample No. 1 consisting of partially stabilized zirconia ceramics containing O 3 No. 20 had high bending strength but low wear resistance.

【0033】これに対し、本発明の範囲内である試料N
o.3〜9、11〜16では、曲げ強度600MPa以
上、摩耗体積20×10-3mm3以下、摩擦係数が0.
8以下と耐摩耗性に優れたものであった。
On the other hand, the sample N within the scope of the present invention
o. In the case of 3 to 9 and 11 to 16, the bending strength was 600 MPa or more, the abrasion volume was 20 × 10 −3 mm 3 or less, and the friction coefficient was 0.1 MPa.
8 or less, indicating excellent wear resistance.

【0034】(実施例2)表2に示すセラミック原料に
対して、MgOを添加した試料については大気中、Mg
Oを添加しない試料については水素ガスを流しながら、
1500℃で2時間焼成した後、表2の焼成条件にて焼
成する以外は、実施例1と同様にして試料を作製し、同
様に評価した。結果は表2に示した。
(Example 2) The samples obtained by adding MgO to the ceramic raw materials shown in Table 2
For the sample to which O was not added, while flowing hydrogen gas,
A sample was prepared and evaluated in the same manner as in Example 1, except that after baking at 1500 ° C. for 2 hours, baking was performed under the baking conditions shown in Table 2. The results are shown in Table 2.

【0035】[0035]

【表2】 [Table 2]

【0036】表2の結果より、TiO2を含有しない試
料No.19では、アルミナ結晶内にTiがアルミナ結
晶相内に固溶することがなく、また、Ti含有酸化物結
晶の析出がみられず、TiO2の含有量が0.5重量%
より少ない試料No.20でも、TiO2の添加効果が
小さく、いずれも曲げ強度および耐摩耗性が低いもので
あった。また、TiO2の含有量が10重量%より多い
試料No.28では、アルミナ結晶内に固溶体およびT
i含有酸化物結晶の析出がみられたものの、アルミナ結
晶粒界にAl2TiO5が多く析出して曲げ強度および耐
摩耗性が低下した。
[0036] than the results in Table 2, the samples containing no TiO 2 No. In No. 19, Ti did not form a solid solution in the alumina crystal phase in the alumina crystal, no Ti-containing oxide crystal was precipitated, and the content of TiO 2 was 0.5% by weight.
Less sample no. Even in No. 20, the effect of adding TiO 2 was small, and both had low flexural strength and abrasion resistance. Further, the sample No. having a TiO 2 content of more than 10% by weight. At 28, solid solution and T
Although i-containing oxide crystals were precipitated, a large amount of Al 2 TiO 5 was precipitated at the alumina crystal grain boundaries, and the bending strength and wear resistance were reduced.

【0037】これに対し、本発明の範囲内である試料N
o.21〜27、29〜34では、曲げ強度700MP
a以上、摩耗体積17×10-3mm3以下、摩擦係数が
0.7以下と耐摩耗性に優れたものであった。
On the other hand, the sample N within the scope of the present invention
o. For 21-27 and 29-34, bending strength 700MP
a, the wear volume was 17 × 10 −3 mm 3 or less, and the friction coefficient was 0.7 or less, indicating excellent wear resistance.

【0038】従って、本発明の範囲内のアルミナ質セラ
ミックスを用いれば耐摩耗性に優れた生体部材が作製可
能であることがわかった。
Therefore, it was found that a biological member having excellent wear resistance can be produced by using the alumina ceramics within the scope of the present invention.

【0039】[0039]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
TiO2を所定量添加してアルミナ結晶中に固溶させた
セラミックスを生体部材として用いることによって耐摩
耗性を高めることができ、特に人工関節部材の骨頭やソ
ケットに用いることによって摩耗しにくく、ゆるみの生
じにくい関節部材を作製することができる。また、上記
セラミックスのアルミナ結晶内にさらにTiO2やMg
Oの微結晶を析出、分散させること、さらに、粒界にZ
r、Hf、3a族元素のうちの少なくとも1種を含有す
る酸化物結晶を析出させることによって、セラミックス
の強度を高め、生体部材が破損する危険性を低減するこ
とができる。
As described in detail above, according to the present invention,
Abrasion resistance can be enhanced by using a ceramic in which a predetermined amount of TiO 2 is added to form a solid solution in alumina crystals as a living body member. It is possible to manufacture a joint member that is unlikely to cause cracks. In addition, TiO 2 or Mg
Precipitating and dispersing microcrystals of O, and Z
By precipitating an oxide crystal containing at least one of r, Hf, and 3a group elements, the strength of the ceramic can be increased, and the risk of damage to the biological member can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のセラミック生体部材の応用例である人
工股関節の概略斜視図である。
FIG. 1 is a schematic perspective view of an artificial hip joint which is an application example of the ceramic biological member of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 人工股関節 2 ステム 3 骨頭 4 ソケット Reference Signs List 1 artificial hip joint 2 stem 3 head 4 socket

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】少なくともTiをTiO2換算で0.5〜
10重量%含有するとともに、Tiの一部または全部が
アルミナ結晶内に固溶してなるアルミナ質セラミックス
からなるセラミック生体部材。
1. The method according to claim 1, wherein at least Ti is 0.5 to TiO 2 equivalent.
A ceramic biomaterial made of alumina ceramics containing 10% by weight and part or all of Ti dissolved in alumina crystals.
【請求項2】MgをMgO換算で5重量%以下含有し、
Mgの一部または全部がアルミナ結晶内に固溶してなる
ことを特徴とする請求項1記載のセラミック生体部材。
(2) containing 5% by weight or less of Mg in terms of MgO;
2. The ceramic biomaterial according to claim 1, wherein part or all of Mg is dissolved in the alumina crystal.
【請求項3】前記アルミナ結晶内にTi含有酸化物結晶
が0.5体積%以上析出、分散してなることを特徴とす
る請求項1または2記載のセラミック生体部材。
3. The ceramic biomaterial according to claim 1, wherein 0.5% by volume or more of Ti-containing oxide crystals are precipitated and dispersed in the alumina crystals.
【請求項4】前記アルミナ結晶内にMg含有酸化物結晶
が0.5体積%以上析出、分散してなることを特徴とす
る請求項2記載のセラミック生体部材。
4. The ceramic biomaterial according to claim 2, wherein 0.5% by volume or more of Mg-containing oxide crystals are precipitated and dispersed in said alumina crystals.
【請求項5】前記アルミナ結晶の粒界に、Zr、Hf、
3a族元素のうちの少なくとも1種を含有する酸化物結
晶が分散してなることを特徴とする請求項1乃至4のい
ずれか記載のセラミック生体部材。
5. The method according to claim 1, wherein Zr, Hf,
The ceramic biomaterial according to any one of claims 1 to 4, wherein an oxide crystal containing at least one of Group 3a elements is dispersed.
【請求項6】人工関節部材として用いることを特徴とす
る請求項1乃至5のいずれか記載のセラミック生体部
材。
6. The ceramic biological member according to claim 1, which is used as an artificial joint member.
JP27095199A 1999-09-24 1999-09-24 Ceramic biomember Pending JP2001089224A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP27095199A JP2001089224A (en) 1999-09-24 1999-09-24 Ceramic biomember

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP27095199A JP2001089224A (en) 1999-09-24 1999-09-24 Ceramic biomember

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2001089224A true JP2001089224A (en) 2001-04-03

Family

ID=17493299

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP27095199A Pending JP2001089224A (en) 1999-09-24 1999-09-24 Ceramic biomember

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2001089224A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007112676A (en) * 2005-10-21 2007-05-10 Nitsukatoo:Kk Conductive alumina sintered compact
JP2013523573A (en) * 2010-04-01 2013-06-17 ロレックス・ソシエテ・アノニム Alumina-based opaque ceramics
CN111187069A (en) * 2020-02-21 2020-05-22 四川大学 Titanium dioxide and magnesium oxide composite biomedical ceramic material and preparation method thereof

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007112676A (en) * 2005-10-21 2007-05-10 Nitsukatoo:Kk Conductive alumina sintered compact
JP4708153B2 (en) * 2005-10-21 2011-06-22 株式会社ニッカトー Conductive alumina sintered body
JP2013523573A (en) * 2010-04-01 2013-06-17 ロレックス・ソシエテ・アノニム Alumina-based opaque ceramics
CN111187069A (en) * 2020-02-21 2020-05-22 四川大学 Titanium dioxide and magnesium oxide composite biomedical ceramic material and preparation method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100639686B1 (en) Zirconia alumina composite ceramic material and production method therefor
EP1510509B1 (en) Alumina/zirconia ceramics and method of producing the same
EP1382586B1 (en) ZrO2-Al2O3 composite ceramic material and production method thereof
US7928028B2 (en) ZrO2-Al2O3 composite ceramic material and production method therefor
EP1514856B1 (en) Alumina/zirconia ceramics and method of producing the same
WO2005042047A1 (en) Biological member and method for manufacture thereof
JP4771616B2 (en) Biological zirconia ceramics and method for producing the same
JP2005075659A (en) Ceramic sintered compact, method for producing the same, and biomaterial
JP2001089224A (en) Ceramic biomember
JP4753575B2 (en) Biomaterial, artificial joint using the same, and method for producing biomaterial
JP4721635B2 (en) Biomaterial, artificial joint using the same, and method for producing biomaterial
JP4761749B2 (en) Biomaterial and artificial joint using the same
JP2005097077A (en) Alumina/zirconia ceramic and method for producing the same
JP4383099B2 (en) Manufacturing method of composite ceramics
JPH09268055A (en) Bioceramic and its production
Ting et al. The influence of manganese oxide on the densification and mechanical properties of 3Y-TZP ceramics
JP3769427B2 (en) Ceramic biomaterial
JP4570348B2 (en) Biomaterial manufacturing method, biomaterial and artificial joint using the same
JP4514563B2 (en) Alumina / zirconia ceramics and process for producing the same
JP4243514B2 (en) Composite ceramics and manufacturing method thereof
JP4601303B2 (en) Alumina / zirconia ceramics and process for producing the same
JP2005211252A (en) Biological member, method for manufacture thereof and artificial joint
JP2005239469A (en) Alumina-zirconia-based ceramic and production method therefor
JPH01145064A (en) Preparation of inorganic bio-material
JP2005211253A (en) Biological member, method for manufacture thereof and artificial joint

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20060213

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060221

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20060620