JP2002180168A - 生体用Ｔｉ合金およびその製造方法 - Google Patents
生体用Ｔｉ合金およびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 毒性およびアレルギー性に問題がある元素を
含まず、引張強さが１０５０ＭＰａ以上で、かつヤング
率が８０ＧＰａ以下の生体用Ｔｉ合金およびその製造方
法を提供すること。 【解決手段】 重量％で、Ｎｂ：２５〜３５％、Ｔａ：
Ｎｂ＋０．８Ｔａで３６〜４５％、Ｚｒ：３〜６％、Ｏ
＋Ｎ＋Ｃ：Ｏ＋１．６Ｎ＋０．９Ｃで０．４０％以下、
残部Ｔｉおよび不可避的不純物からなるＴｉ合金であっ
て、引張強さが１０５０ＭＰａ以上で、かつヤング率が
８０ＧＰａ以下である生体用Ｔｉ合金。
含まず、引張強さが１０５０ＭＰａ以上で、かつヤング
率が８０ＧＰａ以下の生体用Ｔｉ合金およびその製造方
法を提供すること。 【解決手段】 重量％で、Ｎｂ：２５〜３５％、Ｔａ：
Ｎｂ＋０．８Ｔａで３６〜４５％、Ｚｒ：３〜６％、Ｏ
＋Ｎ＋Ｃ：Ｏ＋１．６Ｎ＋０．９Ｃで０．４０％以下、
残部Ｔｉおよび不可避的不純物からなるＴｉ合金であっ
て、引張強さが１０５０ＭＰａ以上で、かつヤング率が
８０ＧＰａ以下である生体用Ｔｉ合金。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高強度低弾性率の
生体用Ｔｉ合金およびその製造方法に関する。
生体用Ｔｉ合金およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】人工股関節、膝関節、骨折時の固定プレ
ートなどの生体用材料としては、生体適合性に優れ、軽
量で、引張強さが高く、かつヤング率が骨（２０〜４０
ＧＰａ）に近いものが望まれている。従来、この生体用
材料としてＳＵＳ３１６Ｌ、純Ｔｉ、Ｔｉ−６％Ａｌ−
４％Ｖが用いられていた。しかし、これらの合金は、生
体用として開発されたものではないため、ＳＵＳ３１６
Ｌは、引張強さが高いが、ヤング率が１６５ＧＰａと高
く、またアレルギーを指摘されているＮｉを含んでい
る。さらに純Ｔｉは、生体適合性に優れているが、引張
強さが約５００ＭＰａであって低強度である。またＴｉ
−６％Ａｌ−４％ＶのＴｉ合金は、毒性が指摘されてい
るＶを含んでいるという問題がある。
ートなどの生体用材料としては、生体適合性に優れ、軽
量で、引張強さが高く、かつヤング率が骨（２０〜４０
ＧＰａ）に近いものが望まれている。従来、この生体用
材料としてＳＵＳ３１６Ｌ、純Ｔｉ、Ｔｉ−６％Ａｌ−
４％Ｖが用いられていた。しかし、これらの合金は、生
体用として開発されたものではないため、ＳＵＳ３１６
Ｌは、引張強さが高いが、ヤング率が１６５ＧＰａと高
く、またアレルギーを指摘されているＮｉを含んでい
る。さらに純Ｔｉは、生体適合性に優れているが、引張
強さが約５００ＭＰａであって低強度である。またＴｉ
−６％Ａｌ−４％ＶのＴｉ合金は、毒性が指摘されてい
るＶを含んでいるという問題がある。
【０００３】このＴｉ−６％Ａｌ−４％ＶのＶに替えて
ＮｂまたはＦｅを含有させたＴｉ−６％Ａｌ−７％Ｎｂ
やＴｉ−５Ａｌ−２．５％Ｆｅなどのα＋β型Ｔｉ合金
が提案されているが、合金中のＡｌはある種の痴呆症を
招くという報告もある。
ＮｂまたはＦｅを含有させたＴｉ−６％Ａｌ−７％Ｎｂ
やＴｉ−５Ａｌ−２．５％Ｆｅなどのα＋β型Ｔｉ合金
が提案されているが、合金中のＡｌはある種の痴呆症を
招くという報告もある。
【０００４】また、上記毒性およびアレルギー性が指摘
されている金属元素以外の元素を用い、α＋β型Ｔｉ合
金より高い伸びと、優れた冷間加工性を有すると共に、
弾性率を低くしたβ型Ｔｉ合金が提案されるようになっ
てきた。このβ型Ｔｉ合金には、例えばＴｉ−１３％Ｎ
ｂ−１３％Ｚｒ、Ｔｉ−１３％Ｎｂ−１０％Ｈｆ、Ｔｉ
−１５％Ｍｏ、Ｔｉ−１２％Ｍｏ−５％Ｚｒ−２％Ｆ
ｅ、Ｔｉ−１５％Ｍｏ−６％Ｚｒ−２．８％Ｎｂ−０．
２％Ｓｉ−０．２％Ｏなどがある。しかし、これらのβ
型Ｔｉ合金は、毒性およびアレルギー性には問題がない
が、引張強さが十分高く、かつ弾性率が十分低いもので
はなかった。
されている金属元素以外の元素を用い、α＋β型Ｔｉ合
金より高い伸びと、優れた冷間加工性を有すると共に、
弾性率を低くしたβ型Ｔｉ合金が提案されるようになっ
てきた。このβ型Ｔｉ合金には、例えばＴｉ−１３％Ｎ
ｂ−１３％Ｚｒ、Ｔｉ−１３％Ｎｂ−１０％Ｈｆ、Ｔｉ
−１５％Ｍｏ、Ｔｉ−１２％Ｍｏ−５％Ｚｒ−２％Ｆ
ｅ、Ｔｉ−１５％Ｍｏ−６％Ｚｒ−２．８％Ｎｂ−０．
２％Ｓｉ−０．２％Ｏなどがある。しかし、これらのβ
型Ｔｉ合金は、毒性およびアレルギー性には問題がない
が、引張強さが十分高く、かつ弾性率が十分低いもので
はなかった。
【０００５】そこで、本出願人は、毒性およびアレルギ
ー性に問題がある元素を含まず、適度な引張強さと高い
伸びおよび低い弾性率のＮｂおよびＴａを合計で２０〜
６０％を含み、必要に応じてさらにＭｏを１０％以下、
Ｚｒを５％以下、およびＳｎを５％以下の１種または２
種を含有し、残部がＴｉおよび不可避的不純物からなる
Ｔｉ合金を開発して特願平９−２０５８８号（特開平１
０─２１９３７５号）として特許出願した。しかし、こ
の特許出願のＴｉ合金は、従来のＴｉ合金より引張強さ
が高く、かつ弾性率も低いが、引張強さが高いものは弾
性率も高く、弾性率が低いものは引張強さも低く、引張
強さが１０５０ＭＰａ以上で、かつヤング率が８０ＧＰ
ａ以下のものは得られなかった。
ー性に問題がある元素を含まず、適度な引張強さと高い
伸びおよび低い弾性率のＮｂおよびＴａを合計で２０〜
６０％を含み、必要に応じてさらにＭｏを１０％以下、
Ｚｒを５％以下、およびＳｎを５％以下の１種または２
種を含有し、残部がＴｉおよび不可避的不純物からなる
Ｔｉ合金を開発して特願平９−２０５８８号（特開平１
０─２１９３７５号）として特許出願した。しかし、こ
の特許出願のＴｉ合金は、従来のＴｉ合金より引張強さ
が高く、かつ弾性率も低いが、引張強さが高いものは弾
性率も高く、弾性率が低いものは引張強さも低く、引張
強さが１０５０ＭＰａ以上で、かつヤング率が８０ＧＰ
ａ以下のものは得られなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、毒性および
アレルギー性に問題がある元素を含まず、引張強さが１
０５０ＭＰａ以上で、かつヤング率が８０ＧＰａ以下の
高強度かつ低弾性率の生体用Ｔｉ合金およびその製造方
法を提供することを課題としている。
アレルギー性に問題がある元素を含まず、引張強さが１
０５０ＭＰａ以上で、かつヤング率が８０ＧＰａ以下の
高強度かつ低弾性率の生体用Ｔｉ合金およびその製造方
法を提供することを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明者らは、引張強さが１０５０ＭＰａ以上で、
かつヤング率が８０ＧＰａ以下のＴｉ合金について鋭意
研究していたところ、成分組成をＮｂ：２５〜３５％、
Ｔａ：Ｎｂ＋０．８Ｔａで３６〜４５％、Ｚｒ：３〜６
％、Ｏ＋Ｎ＋Ｃ：Ｏ＋１．６Ｎ＋０．９Ｃで０．４０％
以下、残部Ｔｉおよび不可避的不純物からなるＴｉ合金
を加工率が５０％以上の冷間加工をし、さらに０．５〜
５時間の時効処理を施すことによって、引張強さが１０
５０ＭＰａ以上で、かつヤング率が８０ＧＰａ以下のＴ
ｉ合金を得ることができることなどの知見を得た。本発
明は、これらの知見に基づいて発明をされたものであ
る。
め、本発明者らは、引張強さが１０５０ＭＰａ以上で、
かつヤング率が８０ＧＰａ以下のＴｉ合金について鋭意
研究していたところ、成分組成をＮｂ：２５〜３５％、
Ｔａ：Ｎｂ＋０．８Ｔａで３６〜４５％、Ｚｒ：３〜６
％、Ｏ＋Ｎ＋Ｃ：Ｏ＋１．６Ｎ＋０．９Ｃで０．４０％
以下、残部Ｔｉおよび不可避的不純物からなるＴｉ合金
を加工率が５０％以上の冷間加工をし、さらに０．５〜
５時間の時効処理を施すことによって、引張強さが１０
５０ＭＰａ以上で、かつヤング率が８０ＧＰａ以下のＴ
ｉ合金を得ることができることなどの知見を得た。本発
明は、これらの知見に基づいて発明をされたものであ
る。
【０００８】すなわち、本発明の生体用Ｔｉ合金におい
ては、成分組成をＮｂ：２５〜３５％、Ｔａ：Ｎｂ＋
０．８Ｔａで３６〜４５％（（３６−Ｎｂ％）／０．８
〜４５％−Ｎｂ％）／０．８）、Ｚｒ：３〜６％、Ｏ＋
Ｎ＋Ｃ：Ｏ＋１．６Ｎ＋０．９Ｃで０．４０％以下、残
部Ｔｉおよび不可避的不純物からなるものとし、引張強
さが１０５０ＭＰａ以上で、かつヤング率が８０ＧＰａ
以下のものとすることである。
ては、成分組成をＮｂ：２５〜３５％、Ｔａ：Ｎｂ＋
０．８Ｔａで３６〜４５％（（３６−Ｎｂ％）／０．８
〜４５％−Ｎｂ％）／０．８）、Ｚｒ：３〜６％、Ｏ＋
Ｎ＋Ｃ：Ｏ＋１．６Ｎ＋０．９Ｃで０．４０％以下、残
部Ｔｉおよび不可避的不純物からなるものとし、引張強
さが１０５０ＭＰａ以上で、かつヤング率が８０ＧＰａ
以下のものとすることである。
【０００９】また、本発明の生体用Ｔｉ合金の製造方法
においては、成分組成をＮｂ：２５〜３５％、Ｔａ：Ｎ
ｂ＋０．８Ｔａで３６〜４５％（（３６−Ｎｂ％）／
０．８〜４５％−Ｎｂ％）／０．８）、Ｚｒ：３〜６
％、Ｏ＋Ｎ＋Ｃ：Ｏ＋１．６Ｎ＋０．９Ｃで０．４０％
以下、残部Ｔｉおよび不可避的不純物からなるＴｉ合金
を５０％以上の冷間加工および０．５〜５時間の時効処
理を施すことである。
においては、成分組成をＮｂ：２５〜３５％、Ｔａ：Ｎ
ｂ＋０．８Ｔａで３６〜４５％（（３６−Ｎｂ％）／
０．８〜４５％−Ｎｂ％）／０．８）、Ｚｒ：３〜６
％、Ｏ＋Ｎ＋Ｃ：Ｏ＋１．６Ｎ＋０．９Ｃで０．４０％
以下、残部Ｔｉおよび不可避的不純物からなるＴｉ合金
を５０％以上の冷間加工および０．５〜５時間の時効処
理を施すことである。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の生体用Ｔｉ合金お
よびその製造方法について詳細に説明する。先ず、本発
明の生体用Ｔｉ合金の成分組成を上記のように特定した
理由を説明する。 Ｎｂ：２５〜３５％、Ｔａ：Ｎｂ＋０．８Ｔａで３６〜
４５％ ＮｂおよびＴａは、細胞毒性の指摘のない全率固溶型の
β型安定化元素であって、マトリックス相を低弾性率
で、かつ冷間加工性の良好なβ相にするので、それらの
ために含有させる元素である。ただ、ＴａはＮｂに比較
して高密度であるため、製造性が良くない（偏析などを
作り易い）ので、Ｎｂを主体にして含有させる。冷間加
工性がよく、かつ低ヤング率のβ単相を確保するために
はＮｂを２５％以上、好ましくは２７％以上、Ｔａを
（３６−Ｎｂ％）／０．８％以上、好ましくは（３８−
Ｎｂ％）／０．８％以上含有させる必要がある。
よびその製造方法について詳細に説明する。先ず、本発
明の生体用Ｔｉ合金の成分組成を上記のように特定した
理由を説明する。 Ｎｂ：２５〜３５％、Ｔａ：Ｎｂ＋０．８Ｔａで３６〜
４５％ ＮｂおよびＴａは、細胞毒性の指摘のない全率固溶型の
β型安定化元素であって、マトリックス相を低弾性率
で、かつ冷間加工性の良好なβ相にするので、それらの
ために含有させる元素である。ただ、ＴａはＮｂに比較
して高密度であるため、製造性が良くない（偏析などを
作り易い）ので、Ｎｂを主体にして含有させる。冷間加
工性がよく、かつ低ヤング率のβ単相を確保するために
はＮｂを２５％以上、好ましくは２７％以上、Ｔａを
（３６−Ｎｂ％）／０．８％以上、好ましくは（３８−
Ｎｂ％）／０．８％以上含有させる必要がある。
【００１１】しかし、Ｎｂを３５％、好ましくは３１
％、Ｔａを（４５−Ｎｂ％）／０．８％、好ましくは
（４２−Ｎｂ％）／０．８％を超えると製造性を低下
（ＮｂおよびＴａは、Ｔｉに比較して高融点、高密度で
あるため、偏析などを作り易い）させるので、その含有
量を上記のＮｂでは２５〜３５％、Ｔａでは（３６−Ｎ
ｂ％）／０．８〜（４５％−Ｎｂ％）／０．８とする。
好ましい含有量はＮｂでは２７〜３１％、Ｔａでは（３
８−Ｎｂ％）／０．８〜（４２％−Ｎｂ％）／０．８％
である。
％、Ｔａを（４５−Ｎｂ％）／０．８％、好ましくは
（４２−Ｎｂ％）／０．８％を超えると製造性を低下
（ＮｂおよびＴａは、Ｔｉに比較して高融点、高密度で
あるため、偏析などを作り易い）させるので、その含有
量を上記のＮｂでは２５〜３５％、Ｔａでは（３６−Ｎ
ｂ％）／０．８〜（４５％−Ｎｂ％）／０．８とする。
好ましい含有量はＮｂでは２７〜３１％、Ｔａでは（３
８−Ｎｂ％）／０．８〜（４２％−Ｎｂ％）／０．８％
である。
【００１２】Ｚｒ：３〜６％ Ｚｒは、α相とβ相の両方を強化させる中性型元素であ
り、時効過程によって析出するα相を強化するので、そ
のために含有させる元素である。その効果を得るために
は３％以上、好ましくは４％以上含有させる必要がある
が、６％、好ましくは５％を超えるとその効果が飽和す
るので、その含有量を３〜６％とする。好ましい含有量
は４〜５％である。
り、時効過程によって析出するα相を強化するので、そ
のために含有させる元素である。その効果を得るために
は３％以上、好ましくは４％以上含有させる必要がある
が、６％、好ましくは５％を超えるとその効果が飽和す
るので、その含有量を３〜６％とする。好ましい含有量
は４〜５％である。
【００１３】Ｏ＋Ｎ＋Ｃ：Ｏ＋１．６Ｎ＋０．９Ｃで
０．４０％以下 Ｏ、ＮおよびＣは、いずれもα相強化型元素であるの
で、Ｏ＋１．６Ｎ＋０．９Ｃで０．４０％まで含有させ
るとα相を強化するが、０．４０％を超えると靱性を低
下させると共に、ヤング率を高くするので、その含有量
を０．４０％以下とする。
０．４０％以下 Ｏ、ＮおよびＣは、いずれもα相強化型元素であるの
で、Ｏ＋１．６Ｎ＋０．９Ｃで０．４０％まで含有させ
るとα相を強化するが、０．４０％を超えると靱性を低
下させると共に、ヤング率を高くするので、その含有量
を０．４０％以下とする。
【００１４】次に、引張強さを１０５０ＭＰａ以上、ヤ
ング率を８０ＧＰａ以下にする理由を説明する。 引張強さを１０５０ＭＰａ以上にすることについて 引張強さは高いほうが生体用機器ならば小型にすること
ができ、さらに線材であれば細くすることができ、また
プレートであれば薄くかつ幅を狭くすることができる。
製品断面積を小さくできることは、製品としての剛性を
さらに下げることが可能になる。そのため、引張強さは
１０５０ＭＰａ以上とする。
ング率を８０ＧＰａ以下にする理由を説明する。 引張強さを１０５０ＭＰａ以上にすることについて 引張強さは高いほうが生体用機器ならば小型にすること
ができ、さらに線材であれば細くすることができ、また
プレートであれば薄くかつ幅を狭くすることができる。
製品断面積を小さくできることは、製品としての剛性を
さらに下げることが可能になる。そのため、引張強さは
１０５０ＭＰａ以上とする。
【００１５】ヤング率を８０ＧＰａ以下にする点につい
て ヤング率は、人工股関節などの骨代替素材などの生体用
として使用する場合には、骨のヤング率（２０〜４０Ｇ
Ｐａ）に近いほうが好ましいが、ヤング率を低くすると
引張強さを１０５０ＭＰａ以上にすることが困難であ
り、生体用として使用するには骨のヤング率の２倍以
下、すなわち８０ＧＰａ以下とする。
て ヤング率は、人工股関節などの骨代替素材などの生体用
として使用する場合には、骨のヤング率（２０〜４０Ｇ
Ｐａ）に近いほうが好ましいが、ヤング率を低くすると
引張強さを１０５０ＭＰａ以上にすることが困難であ
り、生体用として使用するには骨のヤング率の２倍以
下、すなわち８０ＧＰａ以下とする。
【００１６】次に、冷間加工を５０％以上および時効処
理を０．５〜５時間実施する理由を説明する。 冷間加工を５０％以上にすることについて 冷間加工は、ヤング率を増加させることなく引張強さを
高くすることができ、かつその後行う時効処理でのα相
の析出を早くするので、それらのために実施するもので
ある。引張強さを１０５０ＭＰａ以上で、かつヤング率
を８０ＧＰａ以下にするには、図１に示すように５０％
以上の冷間加工をする必要がある。冷間加工が５０％、
好ましくは６０％より低いと、その後行う時効処理によ
っても引張強さを１０５０ＭＰａ以上で、かつヤング率
を８０ＧＰａ以下にすることができないからである。
理を０．５〜５時間実施する理由を説明する。 冷間加工を５０％以上にすることについて 冷間加工は、ヤング率を増加させることなく引張強さを
高くすることができ、かつその後行う時効処理でのα相
の析出を早くするので、それらのために実施するもので
ある。引張強さを１０５０ＭＰａ以上で、かつヤング率
を８０ＧＰａ以下にするには、図１に示すように５０％
以上の冷間加工をする必要がある。冷間加工が５０％、
好ましくは６０％より低いと、その後行う時効処理によ
っても引張強さを１０５０ＭＰａ以上で、かつヤング率
を８０ＧＰａ以下にすることができないからである。
【００１７】時効処理を０．５〜５時間実施することに
ついて 時効処理は、引張強さを高くするので、そのために行う
もので、引張強さを１０５０ＭＰａ以上にするためには
図２に示すように０．５時間以上行う必要がある。しか
し、図２に示すように５時間を超えるとヤング率が８０
ＧＰａを超えるので、その時間を０．５〜５時間とす
る。上記時効処理の温度は、３００〜４５０℃が適当で
ある。３００℃より低いと時効処理に必要な時間が長く
なるからであり、また４５０℃より高いと強度が出なく
なるからである。
ついて 時効処理は、引張強さを高くするので、そのために行う
もので、引張強さを１０５０ＭＰａ以上にするためには
図２に示すように０．５時間以上行う必要がある。しか
し、図２に示すように５時間を超えるとヤング率が８０
ＧＰａを超えるので、その時間を０．５〜５時間とす
る。上記時効処理の温度は、３００〜４５０℃が適当で
ある。３００℃より低いと時効処理に必要な時間が長く
なるからであり、また４５０℃より高いと強度が出なく
なるからである。
【００１８】
【作用】本発明は、Ｔｉ合金の成分組成をＮｂ：２５〜
３５％、Ｔａ：Ｎｂ＋０．８Ｔａで３６〜４５％、Ｚ
ｒ：３〜６％、Ｏ＋Ｎ＋Ｃ：Ｏ＋１．６Ｎ＋０．９Ｃで
０．４０％以下、残部Ｔｉおよび不可避的不純物からな
るものとし、冷間加工を５０％以上および時効処理を
０．５〜５時間実施することによって、従来のＴｉ合金
では得られなかった引張強さが１０５０ＭＰａ以上で、
かつヤング率が８０ＧＰａ以下のＴｉ合金を製造するこ
とができる。また、Ｔｉ合金の引張強さが１０５０ＭＰ
ａ以上で、かつヤング率が８０ＧＰａ以下であるので、
人工股関節などの骨代替素材のほか、骨折時の固定プレ
ートなどの広い範囲の生体用の用途にも使用することが
できる。
３５％、Ｔａ：Ｎｂ＋０．８Ｔａで３６〜４５％、Ｚ
ｒ：３〜６％、Ｏ＋Ｎ＋Ｃ：Ｏ＋１．６Ｎ＋０．９Ｃで
０．４０％以下、残部Ｔｉおよび不可避的不純物からな
るものとし、冷間加工を５０％以上および時効処理を
０．５〜５時間実施することによって、従来のＴｉ合金
では得られなかった引張強さが１０５０ＭＰａ以上で、
かつヤング率が８０ＧＰａ以下のＴｉ合金を製造するこ
とができる。また、Ｔｉ合金の引張強さが１０５０ＭＰ
ａ以上で、かつヤング率が８０ＧＰａ以下であるので、
人工股関節などの骨代替素材のほか、骨折時の固定プレ
ートなどの広い範囲の生体用の用途にも使用することが
できる。
【００１９】本発明の生体用Ｔｉ合金の製造方法の一例
は、浮遊溶解法により溶解した後、鋳造してインゴット
にし、その後熱間鍛伸などにより所望形状にする。その
後７００〜８００℃で１０〜６０分間加熱保持した後水
冷する固溶化処理を実施し、加工率が５０％以上の冷間
加工をし、その後３００〜４５０℃で０．５〜５時間加
熱する時効処理をすることである。
は、浮遊溶解法により溶解した後、鋳造してインゴット
にし、その後熱間鍛伸などにより所望形状にする。その
後７００〜８００℃で１０〜６０分間加熱保持した後水
冷する固溶化処理を実施し、加工率が５０％以上の冷間
加工をし、その後３００〜４５０℃で０．５〜５時間加
熱する時効処理をすることである。
【００２０】本発明の生体用Ｔｉ合金の用途は、人工股
関節、膝関節などの骨代替材料、骨折時の固定ワイヤ
ー、プレートなどの骨固定用補助材といった各種のイン
プラント材、人工歯根などに代表される歯科材料、さら
には外科用ピンセット、クリップ類などの医療器具とい
った人体中に埋め込み、もしくは人体と接触して使用す
る生体用材料である。また、眼鏡フレーム、車椅子など
の生体用材料を用いることが好ましい福祉機器類にも使
用することができる。
関節、膝関節などの骨代替材料、骨折時の固定ワイヤ
ー、プレートなどの骨固定用補助材といった各種のイン
プラント材、人工歯根などに代表される歯科材料、さら
には外科用ピンセット、クリップ類などの医療器具とい
った人体中に埋め込み、もしくは人体と接触して使用す
る生体用材料である。また、眼鏡フレーム、車椅子など
の生体用材料を用いることが好ましい福祉機器類にも使
用することができる。
【００２１】
【実施例】実施例１ 下記表１に記載した本発明例および比較例の成分組成の
Ｔｉ合金を浮遊溶解法により溶解した後、鋳造してイン
ゴットにし、その後熱間鍛伸により直径１２ｍｍの丸棒
にした。その後これらの丸棒を７９０℃で３０分間保持
した後水冷する固溶化処理を実施した。その後冷間加工
率８４％の冷間スエジングを実施した後、４２７℃（７
００Ｋ）で３時間加熱する時効処理を実施して供試材を
作成した。これらの供試材から引張試験片を作成し、引
張試験を実施した。その結果を下記表２に記載した。
Ｔｉ合金を浮遊溶解法により溶解した後、鋳造してイン
ゴットにし、その後熱間鍛伸により直径１２ｍｍの丸棒
にした。その後これらの丸棒を７９０℃で３０分間保持
した後水冷する固溶化処理を実施した。その後冷間加工
率８４％の冷間スエジングを実施した後、４２７℃（７
００Ｋ）で３時間加熱する時効処理を実施して供試材を
作成した。これらの供試材から引張試験片を作成し、引
張試験を実施した。その結果を下記表２に記載した。
【００２２】
【表１】
【００２３】
【表２】
【００２４】実施例２ 上記表１の本発明例のNo. １に記載したＴｉ合金を実施
例１に記載した方法で直径１２ｍｍの丸棒にし、この丸
棒を７９０℃で３０分間保持した後水冷する固溶化処理
を実施した。その後表３に記載した冷間加工率の冷間ス
エジングを実施し、４２７℃（７００Ｋ）で３時間加熱
する時効処理を実施して供試材を作成した。これらの供
試材から引張試験片を作成し、引張試験を実施した。そ
の結果を下記表３および図１に記載した。
例１に記載した方法で直径１２ｍｍの丸棒にし、この丸
棒を７９０℃で３０分間保持した後水冷する固溶化処理
を実施した。その後表３に記載した冷間加工率の冷間ス
エジングを実施し、４２７℃（７００Ｋ）で３時間加熱
する時効処理を実施して供試材を作成した。これらの供
試材から引張試験片を作成し、引張試験を実施した。そ
の結果を下記表３および図１に記載した。
【００２５】
【表３】
【００２６】実施例３ 上記表１の本発明例のNo. １に記載したＴｉ合金を実施
例１に記載した方法で直径１２ｍｍの丸棒にし、この丸
棒を７９０℃で３０分間保持した後水冷する固溶化処理
を実施した。その後冷間加工率８４％の冷間スエジング
を実施し、４２７℃（７００Ｋ）で下記表４に記載した
時間加熱する時効処理を実施して供試材を作成した。こ
れらの供試材から引張試験片を作成し、引張試験を実施
した。その結果を下記表４および図２に記載した。
例１に記載した方法で直径１２ｍｍの丸棒にし、この丸
棒を７９０℃で３０分間保持した後水冷する固溶化処理
を実施した。その後冷間加工率８４％の冷間スエジング
を実施し、４２７℃（７００Ｋ）で下記表４に記載した
時間加熱する時効処理を実施して供試材を作成した。こ
れらの供試材から引張試験片を作成し、引張試験を実施
した。その結果を下記表４および図２に記載した。
【００２７】
【表４】
【００２８】表２の結果から、本発明例の成分組成のも
のは、何れも引張強さが１０５０ＭＰａ以上で、かつヤ
ング率が８０ＧＰａ以下であった。さらに、表３の結果
から、冷間加工の加工率を５０％以上にしたものは、何
れも引張強さが１０５０ＭＰａ以上で、かつヤング率が
８０ＧＰａ以下であった。また、表４の結果から、時効
処理を０．５〜５時間にしたものは、何れも引張強さが
１０５０ＭＰａ以上で、かつヤング率が８０ＧＰａ以下
であった。
のは、何れも引張強さが１０５０ＭＰａ以上で、かつヤ
ング率が８０ＧＰａ以下であった。さらに、表３の結果
から、冷間加工の加工率を５０％以上にしたものは、何
れも引張強さが１０５０ＭＰａ以上で、かつヤング率が
８０ＧＰａ以下であった。また、表４の結果から、時効
処理を０．５〜５時間にしたものは、何れも引張強さが
１０５０ＭＰａ以上で、かつヤング率が８０ＧＰａ以下
であった。
【００２９】
【発明の効果】本発明の生体用Ｔｉ合金の製造方法は、
上記構成にしたこにより、引張強さが１０５０ＭＰａ以
上で、かつヤング率が８０ＧＰａ以下の高強度低弾性率
の生体用Ｔｉ合金を製造することができ、また本発明の
生体用Ｔｉ合金は、毒性およびアレルギー性に問題があ
る元素を含まず、また高強度低弾性率であるので、生体
用部材においては、細くまたは薄くすることができ、ま
た生体用機器においては小型にすることができるという
優れた効果を奏する。
上記構成にしたこにより、引張強さが１０５０ＭＰａ以
上で、かつヤング率が８０ＧＰａ以下の高強度低弾性率
の生体用Ｔｉ合金を製造することができ、また本発明の
生体用Ｔｉ合金は、毒性およびアレルギー性に問題があ
る元素を含まず、また高強度低弾性率であるので、生体
用部材においては、細くまたは薄くすることができ、ま
た生体用機器においては小型にすることができるという
優れた効果を奏する。
【図１】本発明と同じ成分組成のＴｉ合金の冷間加工率
と引張強さ、０．２％耐力、伸びおよびヤング率との関
係を示すグラフである。
と引張強さ、０．２％耐力、伸びおよびヤング率との関
係を示すグラフである。
【図２】本発明と同じ成分組成のＴｉ合金の時効時間と
引張強さ、０．２％耐力、伸びおよびヤング率との関係
を示すグラフである。
引張強さ、０．２％耐力、伸びおよびヤング率との関係
を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ２２Ｆ 1/00 ６９１ Ｃ２２Ｆ 1/00 ６９１Ｃ ６９１Ｂ ６９４ ６９４Ａ (72)発明者 野田 俊治 愛知県名古屋市南区大同町二町目30番地 大同特殊鋼株式会社技術研究所内 (72)発明者 新家 光雄 愛知県豊橋市野依台１─24─13 Ｆターム(参考） 4C081 AB05 BB07 BB08 CG03
Claims (2)
- 【請求項１】 重量％で（以下同じ）、Ｎｂ：２５〜３
５％、Ｔａ：Ｎｂ＋０．８Ｔａで３６〜４５％、Ｚｒ：
３〜６％、Ｏ＋Ｎ＋Ｃ：Ｏ＋１．６Ｎ＋０．９Ｃで０．
４０％以下、残部Ｔｉおよび不可避的不純物からなるＴ
ｉ合金であって、引張強さが１０５０ＭＰａ以上で、か
つヤング率が８０ＧＰａ以下であることを特徴とする生
体用Ｔｉ合金。 - 【請求項２】 Ｎｂ：２５〜３５％、Ｔａ：Ｎｂ＋０．
８Ｔａで３６〜４５％、Ｚｒ：３〜６％、Ｏ＋Ｎ＋Ｃ：
Ｏ＋１．６Ｎ＋０．９Ｃで０．４０％以下、残部Ｔｉお
よび不可避的不純物からなるＴｉ合金を５０％以上の冷
間加工および０．５〜５時間の時効処理を施すことを特
徴とする生体用Ｔｉ合金の製造方法。
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| JP2000384738A JP4547797B2 (ja) | 2000-12-19 | 2000-12-19 | 生体用Ｔｉ合金およびその製造方法 |
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-
2000
- 2000-12-19 JP JP2000384738A patent/JP4547797B2/ja not_active Expired - Fee Related
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