JPH0323250A - ジルコニア分散リン酸カルシウム複合材の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 く産業上の利用分野〉 本発明は、人工骨，人工歯根等に利用可能なジルコニア
分散リン酸カルシウム複合材の製造法に関する． 〈従来の技術〉 従来，ジルコニアを分散したリン酸カルシウム複合材と
しては，酸化イットリウムを含有する部分安定化ジルコ
ニア粉末と，水銀アバタイト粉末とを水中で湿式混合し
た後、Ｎ燥、成型し，ホットプレスすることにより得ら
れる複合材（特開昭６２−１４２５６５号公報）が提案
されている。

しかしながら，前記複合材では、製造する際に，部分安
定化ジルコニア粉末と、水酸アパタイトとを物理的に湿
式混合するのみであるため。得られる複合材中のジルコ
ニア粉末の分散が，不均一であり，強度及び靭性に問題
が生ずる。又前記分散を均一に行うために，ジルコニア
粉末の粒径を小さくすることが考えられるが、原料時の
部分安定化ジルコニア粉末の粒径を小さくすると，焼或
過程において、水酸アパタイトと、部分安定化ジルコニ
ア粉体中の正方品のジルコニアとが反応し，立方品に転
移するので、部分安定化ジルコニア粉末の示す高靭性が
期待できないという欠点がある．〈発明が解決しようと
する課題〉 本発明の目的は，ジルコニアが均一に分散され，優れた
強度及び靭性を有するジルコニア分敗リン酸カルシウム
複合材の製造法を提供することにある． 本発明の別の目的は、高強度及び高靭性を有するジルコ
ニア分散リン酸カルシウム複合体を比較的温和な条件下
にて効率よく製造する方法を提供することにある． ＜ｉ題を解決するための手段〉 本発明によれば，ジルコニアが分散したリン酸カルシウ
ム化合物粉体のスラリーを水熱処理し、ジルコニアがリ
ン酸カルシウム化合物粉体に均一に分散した混合粉体を
得、次いで該混合粉体を焼結することを特徴とするジル
コニ７分敗リン酸カルシウム複合材の製造方法が提供さ
れる．以下本発明を更に詳細に説明する． 本発明では、まずジルコニアが分散されたリン酸カルシ
ウム化合物粉体のスラリーを調製する．本発明に用いる
前記ジルコニアとしては、市販品を使用することができ
るが，得られる複合材の強度及び靭性を鑑みると，安定
化ジルコニアよりも、部分安定化されたジルコニアを用
いるのが好ましい。ジルコニアを部分安定化させるには
，ジルコニアに例えば金属酸化物、具体的には酸化イッ
トリウム等の遷移金属酸化物，ｉｉ化マグネシウム等の
アルカリ土類金属酸化物等を含有させることにより行う
ことができる．特に酸化イットリウムを好ましく用いる
ことができる。この際前記金属酸化物の含有割合は、特
に限定されないが，ジルコニアに対して，１．５〜’Ｉ
ｍｏＱ％、特に３ｍａｎ％程度含有させるのが好ましい
。またジルコニアの粒径は、小さすぎるとリン酸カルシ
ウム化合物と反応し，正方品から立方品に転移するので
、好ましくは３０〜２００ｎｍ．特に好ましくは、約７
０ｎｍ程度の粒子であるのが望ましい。粒子の形状は，
特に限定されているものではないが，通常多面体構造を
有する粒子を用いることができる。また、リン酸カルシ
ウム化合物としては，水酸アパタイト，炭酸アパタイト
、フッ素アバタイト、リン酸四カルシウム、リン酸三カ
ルシウム又はこれらのうちの２種以上の混合物を挙げる
ことができる．これらのうちでは水酸アバタイトを特に
好ましく用いることができる． リン酸カルシウム化合物の寸度は、特に限定されるもの
ではないが．１０〜１００ｎｍＸ３０〜３００ｎｍ．好
ましくは約２５Ｘ９０ｎｍ程度の六角柱状、特に好まし
くは多面体状の微細結晶であるのが望ましい．スラリー
をｒＡＩ！するにあたっては，第１工程として，カルシ
ウム塩水溶液、例えばＣ　ａ　（　Ｎ　Ｏ　３）２水溶
液等のカルシウムイオン溶液に，ジルコニアを懸濁させ
、次にリン酸塩水溶液、たとえば（ＮＨ４）．ＨＰＯ．
水溶液等のリン酸イオン溶液とを反応させて、湿式合成
法により，ジルコニアと，リン酸カルシウム化合物との
混合粉体を沈澱させるのが好ましい．前記混合粉体を含
むスラリー中のジルコニアの配合割合は、特に臨界的な
ものではないが，スラリー中のジルコニアが５〜６０ｖ
ｏｌ％、好ましくは約１０ｖｏｌ％程度となるように配
合するのが望ましい。

本発明では次いで第２工程として，スラリーを水熱処理
して，ジルコニアがリン酸カルシウム化合物粉体に均一
に分散した混合粉体を得る。

前記水熱処理では１００〜３００℃，好ましくは約２０
０℃で行うが、通常圧力下にて行うのが好ましく，具体
的には、前記温度範囲で，０．１〜２４時間，オートク
レープを用いて５０〜１　０　０　０ｒ．ｐ．ｍにて撹
拌しながら圧力０．１〜５ＭＰａにて水熱処理するのが
望ましい。かようにして水熱処理することにより，ジル
コニアをリン酸カルシウム化合物粉体中に均一に分散さ
せることができる。

本発明では次に第３工程として、水熱処理したスラリー
を焼結することにより高強度及び高靭性を有する複合材
を得ることができる．焼結は，前記水熱処理した粉体を
好ましくは乾燥、成形した後、８００〜１２００℃，好
ましくは９ｏｏ〜１１００℃にて、０．２〜１０時間、
好ましくは約１時間程度、２〜１００ＭＰａ．好ましく
は約３０ＭＰａ程度の圧力下、例えばホットプレス等に
より焼結するのが望ましい。更に優れた物性を有する複
合材を得るには、得られた焼結体を，アルゴンガス等の
不活性ガス中において、更に８００〜１２００℃，好ま
しくは９００〜１１００℃にて、圧力５０〜４００ＭＰ
ａ、好ましくは約２００ＭＰａで、０．２〜１０時間、
好ましくは約１時間ポストシンタリング処理を，特に好
ましくカプセルを用いずにポストシンタリング処理を行
うこともできる． 本発明の製造法により得られる複合材の密度は，製造条
件により異なるが３．０〜３．６ｇ／ｄが好ましい．ま
た複合材中のジルコニアの粒径は．０．１〜５μｍ、好
ましくは１〜５μｍ程度であり，更には１〜３μｍであ
るのが望ましい。更にまた複合材の示す靭性は，特に限
定されないが２−５ＭＰａｍ’、好ましくは２．５〜３
．０ＭＰａ　ｍ”：であるのが望ましい． 〈発明の効果〉 本発明によれば，均一にジルコニアが分散されたリン酸
カルシウム化合物粉体を焼結するので，得られる複合材
は，優れた強度及び靭性を有しており、従って，人工骨
、人工歯根等の硬組織代替生体材料として利用すること
ができる．〈実施例〉 以下本発明を実施例により説明する。

失見旌よ 粒径７０ｎｍの多面体粒子であり、且つ３ｍｏｌ％のｙ
，ｏ，を含有するＺｒＯ．（商品名ｒＴｚ３ＹＪ東ソー
社製）を０．１６７ｍ　ｏ　Ｑ　／　Ｑのｃ　ａ　（Ｎ
　Ｏ！）Ｚ水溶液５００ｍＱ中に１０ｖｏｌ％加え、次
いで０．１００ｍｏｆｆ／ｊｉの（Ｎ　Ｈ４），　Ｈ　
Ｐ　Ｏ４水溶液５００ｍＱを添加して、湿式合戊法によ
りジルコニアが分散した９０Ｘ２５ｎｍの六角柱状の水
酸アバタイトの沈殿物を得た．次に得られた混合物をオ
ートクレープに仕込み、１００ｒ．ｐ．ｍにて撹拌しな
がら２００℃，２．０ＭＰａにてｌＯ時間水熱処理して
ジルコニアが水酸アバタイトに均一に分散した混合粉体
スラリーを合成した．次いで得られた混合粉体スラリー
を１０５０℃，３０ＭＰａ．１時間の条件でホットプレ
スした後，アルゴンガス中で１０５０℃，２００ＭＰａ
，１時間の条件でカプセルを用いずにポストシンタリン
グ処理を行って，複合材を得た，得られた複合材の密度
は３．４０ｇ／ｄであり、複合材研磨面をＸｇ回折した
ところ，正方晶ＺｒＯ２と水酸アパタイトとの回折ピー
クが認められ、Ｃａ３（ｐｏ４）ｚは検出されなかった
．更にＳＥＭにより複合材を観察したところ気孔は認め
られず，また複合材中のジルコニア粒径は１〜５μｍで
あった．更にビッカーズ法によって靭性を測定したとこ
ろ３．０Ｍ　Ｐ　ａ　ｍ’であった．

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ジルコニアが分散したリン酸カルシウム化合物粉体
   のスラリーを水熱処理し、ジルコニアがリン酸カルシウ
   ム化合物粉体に均一に分散した混合粉体を得、次いで該
   混合粉体を焼結することを特徴とするジルコニア分散リ
   ン酸カルシウム複合材の製造方法。 ２）前記スラリー中のジルコニアの粒径が１０〜１００
   ０ｎｍであることを特徴とする請求項１記載のジルコニ
   ア分散リン酸カルシウム複合材の製造法。