JPH03237078A - リン酸カルシウム化合物のコーテイング複合材料及びその製造法 - 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】 ３．１産業上の利用分野 この発明は、リン酸カルシウム化合物セラミックスのコ
ーティングに関するものである。

リン酸カルシウム化合物は、生体適合性が高く体内にイ
ンブラントされる人工骨、人工歯根等の材料として有用
なものである。しかし、この種の焼結体は、強度、靭性
、耐摩耗性等の点で劣るといわれている。一方、強度の
点では優れているアルミナ、ジルコニア等は生体適合性
が劣っている。

そのためアルミナ、ジルコニアの基材の上にリン酸カル
シウム化合物をコーティングすることで、生体適合性に
優れた高強度材料を開発することが一２＝ 期待されるものである。

この明細書において、「リン酸カルシウム化合物」なる
用語は、リン酸水素カルシウムあるいは酸化カルシウム
、炭酸カルシウム、リン酸アンモニウム等の所要割合で
の反応の結果として生成せられる化合物を意味し、その
代表例としてはβＣａａ　（ＰＯ４）３すなわちベータ
トリカルシウムホスフェイト（以下ＴＣＰと記述する）
およびＣａ１！！（ＯＨ）２（ＰＯ４）６すなわちカル
シウムハイドロキシアパタイト（以下、ＨＡｐと記述す
る）が挙げられる。

またこの明細書において割合を表わす％はすべで重量に
基づいて計算した値である。

３．２従来技術及びその問題点 リン酸カルシウム焼結体は高い生体適合性を示すが機械
的強度の点では劣るため、ジルコニア等の高強度材料に
リン酸カルシウム化合物を配合することで複合化したり
、あるいは結晶化ガラスのように一方向に結晶配向化さ
せることで強度の向上が図られてきた。しかしながら、
未だ十分な機械的強度が得られていない。

３− そのため高強度材料にリン酸カルシウム化合物をコーテ
ィングすることが期待されている。ところが、ＴＣＰや
ＨＡｐは直接、セラミ１．クス基材と結合しにくい。ま
た　セラミ・ノクスの表面コーティングの方法としてプ
ラズマ溶射、ＣＶＤ等があり高い接合強度が得られるこ
とが知られているが、膜厚を厚くするには時間がかかり
、高価な専用の機械を必要とする。

この発明は、上記のような実状からなされたものであっ
て、高強度材料上に緻密なリン酸カルシウム膜を生成さ
せる新規コーティング技術を提供することを目的とする
。

３．３問題の解決手段 この発明によるセラミックスコーティングの方法は、上
記目的の達成のために、コーティング対象セラミックス
表面にあらかじめメタリン酸化カルシウムあるいはメタ
リン酸カルシウムとピロリン酸カルシウムの混合物を塗
布し加熱、融着させておき、その上にメタリン酸カルシ
ウムとリン酸四カルシウムを適当量、混合したスラリー
を塗布し、４− 加熱、反応させて、対象のセラミックス表面にＨＡｐあ
るいはＴＣＰを生成することを目的とする。

初めに、セラミックス表面にメタリン酸カルシウムある
いはメタリン酸カルシウムとピロリン酸カルシウムの混
合物を塗布し、加熱処理を行うが、処理温度は好ましく
はメタリン酸カルシウムの場合、９００〜１１００’Ｃ
，メタリン酸カルシウムとピロリン酸カルシウムの混合
物の場合、１１００〜１２８０°Ｃで行われる。この処
理により、セラミックス基板表面にメタリン酸カルシウ
ムあるいはメタリン酸カルシウムとピロリン酸カルシウ
ムの混合物が均一に融着する。

次に、メタリン酸カルシウムあるいはメタリン酸カルシ
ウムとピロリン酸カルシウムの混合物を表面に融着させ
た基板セラミックス表面に、メタリン酸カルシウムとリ
ン酸四カルシウムノ混合シたスラリーを塗布し、加熱処
理を行うが、処理温度は好ましくは、１２００〜１３５
０°Ｃである。またメタリン酸カルシウムとリン酸四カ
ルシウムの混合比を原子比（Ｃａ／Ｐ）に換算すると１
．４〜１．７５となされる。

ただし上記の原子比（Ｃａ／Ｐ）範囲は限定的なもので
はない。原子比（Ｃａ／Ｐ）　　１．６７で処理温度が
１３００°Ｃの場合、対象のセラミックス表面に反応生
成物としてＨＡｐが得られ、原子比（Ｃａ／Ｐ）　１．
５で処理温度が１２００°Ｃの場合、ＴＣＰが得られる
。

これらの熱処理により、セラミックス表面に塗布したメ
タリン酸カルシウムとリン酸四カルシウムは、融着した
メタリン酸塩を仲立ちとして、反応が進行し、初めにピ
ロリン酸カルシウムついで、ＴＣＰ、ＨＡｐが生成する
（Ｘ線回折スペクトルで確認）。β−ビロリン酸カルシ
ウムは１１００°Ｃまで優先的に存在するが、１１５０
°Ｃより高温となるとＴＣＰ、ＨＡｐが生成する。ＴＣ
Ｐ組戊０場合、１２００°Ｃより高い温度で長時間、熱
処理するとα相に転移し、それに伴い著しい体積変化が
生じ、コーテイング膜にと基板セラミックスの間などに
亀裂が生じる原因となるので、熱処理時間は好ましくは
一時間以内が望ましい。

３．４作用 コーティング対象セラミックス表面にあらかし６一 めメタリン酸カルシウムあるいはメタリン酸カルシウム
とピロリン酸カルシウムの混合物を塗布し、塗布したリ
ン酸塩の融解温度以上に加熱することで基材に融着し、
その上にメタリン酸カルシウムとリン酸四カルシウムを
適当量、混合したスラリーを塗布し、加熱、反応させる
と、メタリン酸カルシウムとリン酸四カルシウムの混合
比により、対象のセラミックス表面にＨＡｐあるいはＴ
ＣＰが生成する。それとともに融着させたメタリン酸カ
ルシウムあるいはメタリン酸カルシウムとビロリン酸力
ルシルムの混合物が反応中間層となって基材のセラミッ
クスと接合する。

３．５発明の効果 以上の次第で、この発明によるリン酸カルシウム化合物
セラミックスのコーティング技術は、コーティング対象
セラミックス表面にあらかじめメタリン酸カルシウムあ
るいはメタリン酸カルシウムとピロリン酸カルシウムの
混合物を塗布し加熱、融着させ、その上にメタリン酸カ
ルシウムとリン布し、加熱、反応させるもので、メタリ
ン酸カルシウムとリン酸四カルシウムの混合比により、
対象のセラミックス表面にＨＡｐあるいはＴＣＰが生成
し、メタリン酸カルシウムあるいはメタリン酸カルシウ
ムとピロリン酸カルシウムの混合物を中間材に用いるこ
とで生成物と基盤のセラミックスを強固にコーティング
した製品を得ることができる。

またこの発明によれば、冒頭で説明したように、高価な
専用機械を必要としないので製品の製造においてランニ
ングコストダウンを果たすことができる。

３．６実施例 次にこの発明の効果を実証するために実施例を示す。

実施例　１ 部分安定化ジルコニアの表面にメタリン酸カルシウムを
塗布し、１０００°Ｃで３０分間加熱処理を行うことに
より、表面に融着させる。この表面に、メ７ ８− 比（Ｃａ／Ｐ）で１．５に混合したスラリーを塗布し、
１２００′Ｃで４０分間加熱処理を行った。こうして得
られたジルコニア表面は緻密な膜状の形態を示しており
、ｘ　線回折スペクトルによるとメタリン酸カルシウム
やリン酸四カルシウムは見られずＴＣＰが生成している
。

実施例　２ 部分安定化ジルコニアの表面にメタリン酸カルシウムと
ピロリン酸カルシウムの１＝１混合物を塗布し、１２０
０’ｃで３０分間加熱処理を行うことにより、表面に融
着させる。この表面に、メタリン酸カルシウムとリン酸
四カルシウムを原子比（Ｃａ／Ｐ）で１゜６７に混合し
たスラリーを塗布し、１３００°Ｃで４０分間加熱処理
を行った。こうして得られたジルコニア表面は緻密な膜
状の形態を示しており、Ｘ線回折スペクトルによるとメ
タリン酸カルシウムやリン酸四カルシウムはみられず　
ＨＡｐが生成している。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、コーティング対象セラミックス表面に、あらかじめ
   メタリン酸カルシウム（ＣａＰ＿２Ｏ＿６）あるいはメ
   タリン酸カルシウムとピロリン酸カルシウム（Ｃａ＿２
   Ｐ＿２Ｏ＿７）の混合物を塗布し加熱、融着させておく
   。その上にメタリン酸カルシウムとリン酸四カルシウム
   （Ｃａ＿４（ＰＯ＿４）＿２Ｏ）を適当量、混合したス
   ラリーを塗布し、加熱、反応させる。メタリン酸カルシ
   ウムとリン酸四カルシウムの混合比により、対象のセラ
   ミックス表面にアパタイトあるいはリン酸三カルシウム
   が生成し、メタリン酸カルシウムあるいはメタリン酸カ
   ルシウムとピロリン酸カルシウムの混合物を中間材に用
   いることで生成物と基盤のセラミックスを強固にコーテ
   ィングできることを特徴とする、リン酸カルシウム化合
   物セラミックスのコーティング技術。 ２、メタリン酸カルシウムとリン酸四カルシウムの割合
   を原子比（Ｃａ／Ｐ）で１．４〜１．７５とする。 ３、中間剤に用いるメタリン酸カルシウムとピロリン酸
   カルシウムの割合は３：７から７：３とする。 ４、メタリン酸カルシウムあるいはメタリン酸カルシウ
   ムとリン酸第二カルシウムの混合物を融着させる温度は
   ９００〜１２８０℃、焼成温度は１１００〜１３５０℃
   とする。