JP6492512B2 - 歯科用の被切削加工用ブランク材、粉末冶金用金属粉末、歯科用の陶材焼付用メタルフレームおよび歯科用補綴物 - Google Patents
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Description
本発明の歯科用の被切削加工用ブランク材は、Crが26質量%以上35質量%以下の割合で含まれ、
Moが5質量%以上12質量%以下の割合で含まれ、
Siが0.3質量%以上2.0質量%以下の割合で含まれ、
Nが0.09質量%以上0.5質量%以下の割合で含まれ、
残部がCoおよび不可避的不純物からなり、
金属粉末の焼結体で構成されていることを特徴とする。
前記内層部におけるN濃度が、前記表層部におけるN濃度の50%以上200%以下であることが好ましい。
前記内層部におけるビッカース硬度が、前記表層部におけるビッカース硬度の67%以上150%以下であることが好ましい。
前記Siのうちの前記酸化ケイ素として含まれるSiの比率は、10質量%以上90質量%以下であることが好ましい。
これにより、耐久性に優れたメタルフレームを製造可能なブランク材が得られる。
本発明の歯科用の被切削加工用ブランク材では、さらに、1.5質量%以下の割合でCが含まれていることが好ましい。
Moが5質量%以上12質量%以下の割合で含まれ、
Siが0.3質量%以上2.0質量%以下の割合で含まれ、
Nが0.09質量%以上0.5質量%以下の割合で含まれ、
残部がCoおよび不可避的不純物からなり、
歯科用の被切削加工用ブランク材の製造に用いられることを特徴とする。
本発明の粉末冶金用金属粉末では、さらに、1.5質量%以下の割合でCが含まれていることが好ましい。
Moが5質量%以上12質量%以下の割合で含まれ、
Siが0.3質量%以上2.0質量%以下の割合で含まれ、
Nが0.09質量%以上0.5質量%以下の割合で含まれ、
残部がCoおよび不可避的不純物からなり、
金属粉末の焼結体で構成されている歯科用の被切削加工用ブランク材から削り出されたことを特徴とする。
これにより、陶材の密着性に優れた歯科用の陶材焼付用メタルフレームが得られる。
本発明の陶材焼付用メタルフレームでは、さらに、1.5質量%以下の割合でCが含まれていることが好ましい。
前記歯科用の陶材焼付用メタルフレームの表面に設けられた陶材層と、
を有することを特徴とする。
前記歯科用の陶材焼付用メタルフレームと前記陶材層との間に位置するムライト相をさらに有することが好ましい。
まず、本発明の歯科用の被切削加工用ブランク材の実施形態について説明する。
具体的には、ブランク材1を構成する合金は、Coが主成分であり、Crを26質量%以上35質量%以下の割合で含み、Moを5質量%以上12質量%以下の割合で含み、Siを0.3質量%以上2.0質量%以下の割合で含み、Nが0.09質量%以上0.5質量%以下の割合で含むものである。
なお、CuKα線は、通常、エネルギーが8.048keVの特性X線である。
JIS G 1211(2011) 鉄及び鋼−炭素定量方法
JIS G 1212(1997) 鉄及び鋼−けい素定量方法
JIS G 1213(2001) 鉄及び鋼中のマンガン定量方法
JIS G 1214(1998) 鉄及び鋼−りん定量方法
JIS G 1215(2010) 鉄及び鋼−硫黄定量方法
JIS G 1216(1997) 鉄及び鋼−ニッケル定量方法
JIS G 1217(2005) 鉄及び鋼−クロム定量方法
JIS G 1218(1999) 鉄及び鋼−モリブデン定量方法
JIS G 1219(1997) 鉄及び鋼−銅定量方法
JIS G 1220(1994) 鉄及び鋼−タングステン定量方法
JIS G 1221(1998) 鉄及び鋼−バナジウム定量方法
JIS G 1222(1999) 鉄及び鋼−コバルト定量方法
JIS G 1223(1997) 鉄及び鋼−チタン定量方法
JIS G 1224(2001) 鉄及び鋼中のアルミニウム定量方法
JIS G 1225(2006) 鉄及び鋼−ひ素定量方法
JIS G 1226(1994) 鉄及び鋼−すず定量方法
JIS G 1227(1999) 鉄及び鋼中のほう素定量方法
JIS G 1228(2006) 鉄及び鋼−窒素定量方法
JIS G 1229(1994) 鋼−鉛定量方法
JIS G 1232(1980) 鋼中のジルコニウム定量方法
JIS G 1233(1994) 鋼−セレン定量方法
JIS G 1234(1981) 鋼中のテルル定量方法
JIS G 1235(1981) 鉄及び鋼中のアンチモン定量方法
JIS G 1236(1992) 鋼中のタンタル定量方法
JIS G 1237(1997) 鉄及び鋼−ニオブ定量方法
ブランク材1の切削抵抗を測定する際には、まず、図5に示すように、加工装置のステージ74上に三成分切削動力計7を載置する。次いで、三成分切削動力計7の測定部71の上にブランク材1を固定する。固定にはネジを利用した固定具72を用い、ネジの締め付けトルクを30kNとする。その状態で加工ツール73を用いてブランク材1に切削加工を施す。そして、三成分切削動力計7によって加工中に計測された三方向の成分(x成分、y成分およびz成分)の切削抵抗のうち、最大の値をブランク材1の切削抵抗として採用することができる。また、湿式加工における切削抵抗は、切削液を用いながら加工したときの切削抵抗である。
次に、本発明の歯科用の陶材焼付用メタルフレームの実施形態について説明する。
次に、本発明の歯科用補綴物の実施形態について説明する。
図10に示す歯科用補綴物10は、メタルフレーム2と、その表面の一部を覆うように設けられた陶材層6と、を備えている。
1.歯科用の被切削加工用ブランク材の製造
(サンプルNo.1)
[1]まず、原材料を高周波誘導炉で溶融するとともに、水アトマイズ法により粉末化して金属粉末を得た。次いで、目開き150μmの標準ふるいを用いて分級した。得られた金属粉末の合金組成を表1に示す。なお、Nは、Crに結合させた状態(窒化クロムの状態)で原材料に含ませた。また、合金組成の特定には、SPECTRO社製固体発光分光分析装置(スパーク発光分析装置)、モデル:SPECTROLAB、タイプ:LAVMB08Aを用いた。また、C(炭素)の定量分析には、LECO社製炭素・硫黄分析装置、CS−200を用いた。
<成形条件>
・成形方法:圧粉成形
・成形圧力:300MPa(3t/cm2)
<脱脂条件>
・加熱温度 :470℃
・加熱時間 :1時間
・加熱雰囲気:窒素雰囲気
・加熱温度 :1300℃
・加熱時間 :3時間
・加熱雰囲気:アルゴン雰囲気
製造条件を表1に示す条件にした以外は、それぞれサンプルNo.1の場合と同様にして歯科用の被切削加工用ブランク材を得た。
原材料を高周波誘導炉で溶融する際、溶融金属中に窒素ガスを注入した。この際、注入時間を適宜変更することにより、Nの含有率を変えるようにした。
まず、Nを含まない原材料を用いて、それぞれサンプルNo.1の場合と同様にして金属粉末を得た。
原材料を高周波誘導炉で溶融する際、溶融金属中に窒素ガスを注入した。この際、注入時間を適宜変更することにより、金属粉末中に含まれるNの含有率を変えるようにした。
原材料を高周波誘導炉で溶融する際、溶融金属中に窒素ガスを注入した後、ブランク材の形状の型に溶融金属を流し込み、鋳造体を得た。この際、注入時間を適宜変更することにより、金属粉末中に含まれるNの含有率を変えるようにした。
2.1 全Si量および酸化ケイ素として含まれるSiの含有率の測定
各サンプルNo.の歯科用の被切削加工用ブランク材について、重量法およびICP発光分光法により、全Si量および酸化ケイ素として含まれるSiの含有率を測定した。測定結果を表3に示す。
各サンプルNo.の歯科用の被切削加工用ブランク材について、X線回折法による結晶構造解析に供した。そして、得られたX線回折パターンに含まれていた各ピークの高さや位置を、ICDDカードに掲載されたデータベースと照合することにより、ブランク材に含まれる結晶構造の同定を行った。その上で、Coに起因するピークのうち最も高いピークの高さを1としたときの、Co3Moに起因するピークのうち最も高いピークの高さの比率を算出した。算出結果を表3に示す。
各サンプルNo.の歯科用の被切削加工用ブランク材から、切削加工によりテストピースを削り出した。
◎:デンドライト相がほとんど存在しない
○:デンドライト相がわずかに存在する(面積率10%以下)
△:デンドライト相がやや多く存在する(面積率10%超20%以下)
×:デンドライト相が非常に多く存在する(面積率20%超)
以上の評価結果を表3に示す。
各サンプルNo.の歯科用の被切削加工用ブランク材を厚さ方向に沿って切断し、切断面を研磨した。
各サンプルNo.の歯科用の被切削加工用ブランク材を厚さ方向に沿って切断し、切断面を研磨した。
なお、ダイヤモンド圧子の試験荷重は、100gfとした。
各サンプルNo.の歯科用の被切削加工用ブランク材から、切削加工によりテストピースを削り出した。
そして、測定した結果を、以下の評価基準に基づいて評価した。
◎:耐食性が非常に大きい(溶出金属イオン量が非常に少ない)
○:耐食性が大きい(溶出金属イオン量が少ない)
△:耐食性が小さい(溶出金属イオン量が多い)
×:耐食性が非常に小さい(溶出金属イオン量が非常に多い)
以上の評価結果を表4に示す。
各サンプルNo.の歯科用の被切削加工用ブランク材から、切削加工によりテストピースを削り出した。
測定した結果を表4に示す。
各サンプルNo.の歯科用の被切削加工用ブランク材から、切削加工によりテストピースを削り出した。
測定した結果を表4に示す。
2.9.1 切削屑の長さに基づく評価
各サンプルNo.の歯科用の被切削加工用ブランク材について、以下のようにして被削性を評価した。
◎:切削屑の平均長さが5mm未満(被削性が特に良好)
○:切削屑の平均長さが5mm以上10mm未満(被削性が良好)
△:切削屑の平均長さが10mm以上(被削性がやや不良)
×:切削屑の平均長さが10mm以上でかつ切削屑が螺旋状になっている(被削性が不良)
以上の評価結果を表4に示す。
各実施例および各比較例で得られた歯科用の被切削加工用ブランク材について、以下のようにして被削性を評価した。
次いで、図6に示す軌跡に沿って加工ツールを走査するようにマシニングセンターでブランク材の表層部に切削加工を施した。そして、切削加工中に測定した三成分の切削抵抗のうち、最大の値を求め、以下の評価基準にしたがって評価した。
◎:切削抵抗が200N以下である
〇:切削抵抗が200N超250N以下である
△:切削抵抗が250N超300N以下である
×:切削抵抗が300N超である
以上の評価結果を表4に示す。
各サンプルNo.の歯科用の被切削加工用ブランク材から、切削加工によりテストピースを削り出した。
◎:熱膨張係数が特に安定している
○:熱膨張係数が安定している
△:熱膨張係数がやや不安定である
×:熱膨張係数が不安定である
以上の評価結果を表4に示す。
さらに、被削性も優れていることから、切削加工に供された際、少ない切削抵抗で円滑な切削加工を行うことができ、かつ、その切削抵抗のバラツキが小さいことから、目的とする形状を効率よく削り出すことが可能なものであると認められる。加えて、内層部と表層部とで切削抵抗の差が十分に小さいことが認められたことから、かかる観点からも、各実施例で得られた歯科用の被切削加工用ブランク材は、目的とする形状を効率よく削り出すことが可能なものであると認められる。
各サンプルNo.の歯科用の被切削加工用ブランク材から、切削加工によりテストピースを削り出した。
各サンプルNo.のブランク材から削り出されたテストピースにオペーク陶材を焼き付けてなる歯科用補綴物のテストピースについて、JIS T 6120(2001)に規定された歯科メタルセラミック修復物の剥離・クラック発生強さ試験に準拠して破壊力を加えるとともに、以下の評価基準にしたがって陶材層の密着性を評価した。
◎:サンプルNo.27のブランク材から得られたテストピースの2倍超である
○:サンプルNo.27のブランク材から得られたテストピースの1.5倍超2倍以下である
△:サンプルNo.27のブランク材から得られたテストピースの1倍超1.5倍以下である
×:サンプルNo.27のブランク材から得られたテストピースの1倍以下である
以上の評価結果を表4に示す。
また、各実施例に相当するブランク材に対し、以下の条件でHIP処理を施した。
・加熱温度 :1100℃
・加熱時間 :2時間
・加圧力 :100MPa
まず、表5に示す合金組成を有する各サンプルNo.30〜36の歯科用の被切削加工用ブランク材を製造した。
2……メタルフレーム
3……平板部
4……貫通孔
5……接続部
6……陶材層
7……三成分切削動力計
71……測定部
72……固定具
73……加工ツール
74……ステージ
10……歯科用補綴物
11……上面
12……下面
TR……軌跡
Claims (16)
- Crが26質量%以上35質量%以下の割合で含まれ、
Moが5質量%以上12質量%以下の割合で含まれ、
Siが0.3質量%以上2.0質量%以下の割合で含まれ、
Nが0.09質量%以上0.5質量%以下の割合で含まれ、
残部がCoおよび不可避的不純物からなり、
金属粉末の焼結体で構成されていることを特徴とする歯科用の被切削加工用ブランク材。 - 当該被切削加工用ブランク材の断面のうち、表面からの深さが0.3mmの位置を表層部とし、表面からの深さが5mmの位置を内層部としたとき、
前記内層部におけるN濃度が、前記表層部におけるN濃度の50%以上200%以下である請求項1に記載の歯科用の被切削加工用ブランク材。 - 当該被切削加工用ブランク材の断面のうち、表面からの深さが0.3mmの位置を表層部とし、表面からの深さが5mmの位置を内層部としたとき、
前記内層部におけるビッカース硬度が、前記表層部におけるビッカース硬度の67%以上150%以下である請求項1に記載の歯科用の被切削加工用ブランク材。 - 前記内層部のビッカース硬度が200以上480以下である請求項2または3に記載の歯科用の被切削加工用ブランク材。
- 前記Siの含有率に対する前記Nの含有率の割合は、0.1以上0.8以下である請求項1ないし4のいずれか1項に記載の歯科用の被切削加工用ブランク材。
- 前記Siのうちの一部は酸化ケイ素として含まれており、
前記Siのうちの前記酸化ケイ素として含まれるSiの比率は、10質量%以上90質量%以下である請求項1ないし5のいずれか1項に記載の歯科用の被切削加工用ブランク材。 - 前記酸化ケイ素は、前記焼結体の粒界に偏析している請求項6に記載の歯科用の被切削加工用ブランク材。
- CuKα線を用いたX線回折法により得られたX線回折パターンにおいて、ICDDカードに基づいて同定されたCoに起因するピークのうち最も高いピークの高さを1としたとき、ICDDカードに基づいて同定されたCo3Moに起因するピークのうち最も高いピークの高さの比率は、0.01以上0.5以下である請求項1ないし7のいずれか1項に記載の歯科用の被切削加工用ブランク材。
- 当該歯科用の被切削加工用ブランク材の0.2%耐力が450MPa以上であり、伸びが2%以上であり、ヤング率が150GPa以上である請求項1ないし8のいずれか1項に記載の歯科用の被切削加工用ブランク材。
- さらに、1.5質量%以下の割合でCが含まれている請求項1ないし9のいずれか1項に記載の歯科用の被切削加工用ブランク材。
- Crが26質量%以上35質量%以下の割合で含まれ、
Moが5質量%以上12質量%以下の割合で含まれ、
Siが0.3質量%以上2.0質量%以下の割合で含まれ、
Nが0.09質量%以上0.5質量%以下の割合で含まれ、
残部がCoおよび不可避的不純物からなり、
歯科用の被切削加工用ブランク材の製造に用いられることを特徴とする粉末冶金用金属粉末。 - さらに、1.5質量%以下の割合でCが含まれている請求項11に記載の粉末冶金用金属粉末。
- Crが26質量%以上35質量%以下の割合で含まれ、
Moが5質量%以上12質量%以下の割合で含まれ、
Siが0.3質量%以上2.0質量%以下の割合で含まれ、
Nが0.09質量%以上0.5質量%以下の割合で含まれ、
残部がCoおよび不可避的不純物からなり、
金属粉末の焼結体で構成されている歯科用の被切削加工用ブランク材から削り出されたことを特徴とする歯科用の陶材焼付用メタルフレーム。 - さらに、1.5質量%以下の割合でCが含まれている請求項13に記載の歯科用の陶材焼付用メタルフレーム。
- 請求項13または14に記載の歯科用の陶材焼付用メタルフレームと、
前記歯科用の陶材焼付用メタルフレームの表面に設けられた陶材層と、
を有することを特徴とする歯科用補綴物。 - 前記陶材層は、アルミナを含むものであり、
前記歯科用の陶材焼付用メタルフレームと前記陶材層との間に位置するムライト相をさらに有する請求項15に記載の歯科用補綴物。
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