JPH05131024A - チタニウムアルミナイド製生体適合材料 - Google Patents
チタニウムアルミナイド製生体適合材料Info
- Publication number
- JPH05131024A JPH05131024A JP3047812A JP4781291A JPH05131024A JP H05131024 A JPH05131024 A JP H05131024A JP 3047812 A JP3047812 A JP 3047812A JP 4781291 A JP4781291 A JP 4781291A JP H05131024 A JPH05131024 A JP H05131024A
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- Japan
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- titanium
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- material made
- aluminite
- titanium aluminide
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＴｉＡｌ系金属間化合物の多孔質体からなる
生体適合材料を提供することを目的とする。 【構成】 Ａｌ２５〜７５at％を含み、残部Ｔｉと不可
避的不純物からなる組成を有する材料で、材料中に径
０．０１〜１mmの気孔を有し、気孔率が５０％以下であ
ることを特徴とする。材料中に性能改善のためＣｒ、Ｍ
ｎ、Ｂ、Ｖ、Ｙ、Ｍｏ、ＮｂまたはＳｉを添加すること
もできる。
生体適合材料を提供することを目的とする。 【構成】 Ａｌ２５〜７５at％を含み、残部Ｔｉと不可
避的不純物からなる組成を有する材料で、材料中に径
０．０１〜１mmの気孔を有し、気孔率が５０％以下であ
ることを特徴とする。材料中に性能改善のためＣｒ、Ｍ
ｎ、Ｂ、Ｖ、Ｙ、Ｍｏ、ＮｂまたはＳｉを添加すること
もできる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、軽量でかつ強度が高
く、化学的安定性に優れたチタニウムアルミナイド製生
体適合材料に関する。
く、化学的安定性に優れたチタニウムアルミナイド製生
体適合材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】生体適合材料には、軽量かつ強力である
とともに生体適合性に優れる材質特性が要求される。こ
の観点から、従来、純チタンおよびチタン合金が生体適
合材料として注目され、骨折した骨や関節の固定具、人
工骨や関節、人工歯根などとして使われ始めている。
とともに生体適合性に優れる材質特性が要求される。こ
の観点から、従来、純チタンおよびチタン合金が生体適
合材料として注目され、骨折した骨や関節の固定具、人
工骨や関節、人工歯根などとして使われ始めている。
【０００３】最近、多孔質のチタン生体適合材料の研究
も進められており、骨を良く成長侵入させることにより
骨と直接結合できるようにした生体適合材料として期待
されているが、チタン粉末により成形した多孔質材料で
は機械的強度を要する用途には適さないという問題点が
ある。この問題点を補うために、チタンの多孔質体と圧
延加工したソリッドメタルからなるチタンの支持体とを
溶接もしくは圧接によって突き合せ接合一体として強度
をもたせたもの（特開平１−１９５８５４号）なども開
発されている。しかし、この材料では、骨内埋入用の多
孔質体とソリッドメタルよりなる支持体とをそれぞれ別
個に調製し、これらを突き合せ一体としなければなら
ず、しかも、溶接ビード除去のために接合部外周面を機
械加工によって面仕上げしなければならないという製作
上の煩わしさがある。
も進められており、骨を良く成長侵入させることにより
骨と直接結合できるようにした生体適合材料として期待
されているが、チタン粉末により成形した多孔質材料で
は機械的強度を要する用途には適さないという問題点が
ある。この問題点を補うために、チタンの多孔質体と圧
延加工したソリッドメタルからなるチタンの支持体とを
溶接もしくは圧接によって突き合せ接合一体として強度
をもたせたもの（特開平１−１９５８５４号）なども開
発されている。しかし、この材料では、骨内埋入用の多
孔質体とソリッドメタルよりなる支持体とをそれぞれ別
個に調製し、これらを突き合せ一体としなければなら
ず、しかも、溶接ビード除去のために接合部外周面を機
械加工によって面仕上げしなければならないという製作
上の煩わしさがある。
【０００４】一方、チタン基面をブラスト法やエッチン
グ法により粗面化することも知られているが、この方法
では浅い表面層において粗面が得られるのみで、十分な
アンカー効果が期待できない。
グ法により粗面化することも知られているが、この方法
では浅い表面層において粗面が得られるのみで、十分な
アンカー効果が期待できない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来のチタ
ン生体適合材料における問題点を解決し、強度メンバー
として支持体を接合しない単一の多孔質体でも十分な強
度を有する生体適合材料の提供を目的とするもので、チ
タニウムアルミナイドの研究過程において、チタニウム
アルミナイドが生体に対して無毒無害で生体親和性がよ
く、多孔質にしても強度、耐食性等が損われないという
性質を備えていることを発見したことに基づくものであ
る。
ン生体適合材料における問題点を解決し、強度メンバー
として支持体を接合しない単一の多孔質体でも十分な強
度を有する生体適合材料の提供を目的とするもので、チ
タニウムアルミナイドの研究過程において、チタニウム
アルミナイドが生体に対して無毒無害で生体親和性がよ
く、多孔質にしても強度、耐食性等が損われないという
性質を備えていることを発見したことに基づくものであ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明による生体適合材料は、Ａｌ２５〜７５at％
を含み、残部Ｔｉと不可避的不純物からなる材料であっ
て、該材料中に径０．０１〜１mmの気孔を有し、気孔率
が５０％以下であること、前記材料中には選択的合金成
分としてＣｒ０．０５〜１０at％、Ｍｎ０．０５〜１０
at％、Ｂ０．０１〜１０at％、０．０５〜１０at％の
Ｖ、Ｙ、ＭｏおよびＮｂ、およびＳｉ０．００１〜１０
at％のうちの１種以上を含み得ることを構成上の特徴と
する。
めの本発明による生体適合材料は、Ａｌ２５〜７５at％
を含み、残部Ｔｉと不可避的不純物からなる材料であっ
て、該材料中に径０．０１〜１mmの気孔を有し、気孔率
が５０％以下であること、前記材料中には選択的合金成
分としてＣｒ０．０５〜１０at％、Ｍｎ０．０５〜１０
at％、Ｂ０．０１〜１０at％、０．０５〜１０at％の
Ｖ、Ｙ、ＭｏおよびＮｂ、およびＳｉ０．００１〜１０
at％のうちの１種以上を含み得ることを構成上の特徴と
する。
【０００７】本発明の気孔を有する生体適合材料は、好
ましくはＴｉ粉末を用いる要素粉末法により作製するこ
とができる。気孔の径および気孔率は原料となるＡｌ粉
末の粒径と粉末集合体の加工度を変えることにより調整
することができる。Ａｌ粉末の粒径を大きくすると、粉
末集合体の反応（Ａｌ＋Ｔｉ→ＴｉＡｌ）時にＡｌがＴ
ｉ側に急速に拡散する現象により大きな流出孔が形成さ
れ、粉末集合体の加工度を大きくすると、Ａｌ部が細か
く分散するため孔が小さく分散する。原料として粉末を
用いるため、粉末を入れる型を目的形状に合わせて作製
しておけば、ニアネットシェイプ素材が容易に得られ
る。気孔率が０に近い溶解法によるチタニウムアルミナ
イドも生体適合材料として使用することが可能である。
ましくはＴｉ粉末を用いる要素粉末法により作製するこ
とができる。気孔の径および気孔率は原料となるＡｌ粉
末の粒径と粉末集合体の加工度を変えることにより調整
することができる。Ａｌ粉末の粒径を大きくすると、粉
末集合体の反応（Ａｌ＋Ｔｉ→ＴｉＡｌ）時にＡｌがＴ
ｉ側に急速に拡散する現象により大きな流出孔が形成さ
れ、粉末集合体の加工度を大きくすると、Ａｌ部が細か
く分散するため孔が小さく分散する。原料として粉末を
用いるため、粉末を入れる型を目的形状に合わせて作製
しておけば、ニアネットシェイプ素材が容易に得られ
る。気孔率が０に近い溶解法によるチタニウムアルミナ
イドも生体適合材料として使用することが可能である。
【０００８】本発明の要件は、まずチタニウムアルミナ
イド（ＴｉＡｌ）の金属間化合物をＡｌ２５〜７５at
％、残部Ｔｉよりなる組成とすることである。Ａｌ成分
が前記の範囲を外れるとチタニウムアルミナイドの形成
が困難となる。
イド（ＴｉＡｌ）の金属間化合物をＡｌ２５〜７５at
％、残部Ｔｉよりなる組成とすることである。Ａｌ成分
が前記の範囲を外れるとチタニウムアルミナイドの形成
が困難となる。
【０００９】つぎに、材料中に径０．０１〜１mmの気孔
を形成し、気孔率を材料内の体積比率で５０％以下にす
ることが重要な要件となる。径が０．０１mm未満では生
体との適合性が十分でなく、径が１mmを越えると生体材
料としての強度が不十分となる。気孔率が５０％を越え
ると材料の強度が低下する。
を形成し、気孔率を材料内の体積比率で５０％以下にす
ることが重要な要件となる。径が０．０１mm未満では生
体との適合性が十分でなく、径が１mmを越えると生体材
料としての強度が不十分となる。気孔率が５０％を越え
ると材料の強度が低下する。
【００１０】前記の材料組成にＣｒ、Ｍｎ、Ｂを添加す
ると材料の延性が向上する。好適な含有量はＣｒ０．０
５〜１０at％、Ｍｎ０．０５〜１０at％、Ｂ０．０１〜
１０at％の範囲で、これらの含有量未満では延性の向上
効果が不十分であり、上限を越えて添加してもそれ以上
の延性の向上はみられず延性の改良が飽和する。
ると材料の延性が向上する。好適な含有量はＣｒ０．０
５〜１０at％、Ｍｎ０．０５〜１０at％、Ｂ０．０１〜
１０at％の範囲で、これらの含有量未満では延性の向上
効果が不十分であり、上限を越えて添加してもそれ以上
の延性の向上はみられず延性の改良が飽和する。
【００１１】Ｖ、Ｙ、Ｍｏ、Ｎｂの添加は材料の強度を
向上させる効果がある。好適な含有量はそれぞれ０．０
５〜１０at％の範囲で、０．０５at％未満では強度の向
上効果が不十分であり、１０at％を越えて添加してもそ
れ以上の強度の向上はみられない。
向上させる効果がある。好適な含有量はそれぞれ０．０
５〜１０at％の範囲で、０．０５at％未満では強度の向
上効果が不十分であり、１０at％を越えて添加してもそ
れ以上の強度の向上はみられない。
【００１２】Ｓｉを添加すると材料の耐酸化性が向上す
る。好適な含有量は０．００１〜１０at％の範囲で、
０．００１at％未満では耐酸化性向上効果が不十分であ
り、１０at％を越えてもそれ以上の耐酸化性の向上はみ
られない。
る。好適な含有量は０．００１〜１０at％の範囲で、
０．００１at％未満では耐酸化性向上効果が不十分であ
り、１０at％を越えてもそれ以上の耐酸化性の向上はみ
られない。
【００１３】
【作用】本発明によるチタニウムアルミナイド製生体適
合材料は上記の構成および機能を有するから、生体材料
として軽量かつ十分な強度を有しているとともに、化学
安定性にも優れ、材料中の気孔径、気孔率を特定した組
織により生体に対するアンカー効果が優れたものとな
る。
合材料は上記の構成および機能を有するから、生体材料
として軽量かつ十分な強度を有しているとともに、化学
安定性にも優れ、材料中の気孔径、気孔率を特定した組
織により生体に対するアンカー効果が優れたものとな
る。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例を比較例と対比して説
明する。 実施例１〜９
明する。 実施例１〜９
【００１５】
【表１】
【００１６】表１に示す実施例１〜９、比較例１の組成
になるようにＴｉ粉末（平均粒径０．３〜０．５mm) 、
Ａｌ粉末( 平均粒径０．４〜０．８mm) 、Ｃｒ、Ｍｎ、
Ｂ、Ｖ、Ｙ、Ｍｏ、ＮｂおよびＳｉ粉末（平均粒径３５
〜７５μm)を混合し、１９２mm径×３５０mm長さにＣＩ
Ｐ（冷間静水圧）成形したのち、２０５mm径のＡｌ缶に
封入し、７２３Ｋ×５ｈ、１．３×１０-4Ｐａの条件で
脱気処理を行なった。ついでＡｌ缶ごと４００℃で５０
〜７０mm径に押出し、目的形状に切削したのち、Ａｒガ
ス雰囲気中、１５７３Ｋ×１０ｈの条件でＨＩＰ（熱間
静水圧）処理（ＨＩＰの昇温時にＴｉ＋Ａｌ→ＴｉＡｌ
の反応が生じ、その際Ａｌ部に流出孔が形成される）を
行い、表１に示す気孔径、気孔率を有する多数の気孔を
形成したチタニウムアルミナイド素材を得た。この素材
でうさぎの大腿部の骨を作製、装着し、２．１６×１０
3hが経過したが実施例１〜９の材料はとくに問題を生じ
なかった。
になるようにＴｉ粉末（平均粒径０．３〜０．５mm) 、
Ａｌ粉末( 平均粒径０．４〜０．８mm) 、Ｃｒ、Ｍｎ、
Ｂ、Ｖ、Ｙ、Ｍｏ、ＮｂおよびＳｉ粉末（平均粒径３５
〜７５μm)を混合し、１９２mm径×３５０mm長さにＣＩ
Ｐ（冷間静水圧）成形したのち、２０５mm径のＡｌ缶に
封入し、７２３Ｋ×５ｈ、１．３×１０-4Ｐａの条件で
脱気処理を行なった。ついでＡｌ缶ごと４００℃で５０
〜７０mm径に押出し、目的形状に切削したのち、Ａｒガ
ス雰囲気中、１５７３Ｋ×１０ｈの条件でＨＩＰ（熱間
静水圧）処理（ＨＩＰの昇温時にＴｉ＋Ａｌ→ＴｉＡｌ
の反応が生じ、その際Ａｌ部に流出孔が形成される）を
行い、表１に示す気孔径、気孔率を有する多数の気孔を
形成したチタニウムアルミナイド素材を得た。この素材
でうさぎの大腿部の骨を作製、装着し、２．１６×１０
3hが経過したが実施例１〜９の材料はとくに問題を生じ
なかった。
【００１７】比較例１〜２ 比較例１の素材で作製したうさぎの大腿部の骨について
は、２．１６×１０3h経過時、大腿部端部で腱に若干の
剥離が生じた。比較例２として、Ｔｉ−Ｎｉ合金で同様
の試験を行ったところ、１．６８×１０2hで大腿部端部
で腱が剥離し、肉離れが生じた。
は、２．１６×１０3h経過時、大腿部端部で腱に若干の
剥離が生じた。比較例２として、Ｔｉ−Ｎｉ合金で同様
の試験を行ったところ、１．６８×１０2hで大腿部端部
で腱が剥離し、肉離れが生じた。
【００１８】
【発明の効果】以上のとおり、本発明により提供される
チタニウムアルミナイド製生体適合材料は、軽量で強度
が高く、優れた生体適合性を備えている。
チタニウムアルミナイド製生体適合材料は、軽量で強度
が高く、優れた生体適合性を備えている。
Claims (4)
- 【請求項１】 Ａｌ２５〜７５at％を含み、残部Ｔｉと
不可避的不純物からなる材料であって、該材料中に径
０．０１〜１mmの気孔を有し、気孔率が５０％以下であ
ることを特徴とするチタニウムアルミナイド製生体適合
材料。 - 【請求項２】 材料中に、Ｃｒ０．０５〜１０at％、Ｍ
ｎ０．０５〜１０at％、およびＢ０．０１〜１０at％の
うち１種以上を含む請求項１記載のチタニウムアルミナ
イド製生体適合材料。 - 【請求項３】 材料中に、それぞれ０．０５〜１０at％
のＶ、Ｙ、ＭｏおよびＮｂのうちの１種以上を含む請求
項１又は２記載のチタニウムアルミナイド製生体適合材
料。 - 【請求項４】 材料中にＳｉ０．００１〜１０at％を含
む請求項１、２又は３記載のチタニウムアルミナイド製
生体適合材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3047812A JPH05131024A (ja) | 1991-02-19 | 1991-02-19 | チタニウムアルミナイド製生体適合材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3047812A JPH05131024A (ja) | 1991-02-19 | 1991-02-19 | チタニウムアルミナイド製生体適合材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05131024A true JPH05131024A (ja) | 1993-05-28 |
Family
ID=12785780
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3047812A Pending JPH05131024A (ja) | 1991-02-19 | 1991-02-19 | チタニウムアルミナイド製生体適合材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05131024A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100412426B1 (ko) * | 2001-07-18 | 2003-12-31 | 학교법인 인하학원 | Ｙ이 포함된 ＴｉＡｌ계 금속간화합물 |
| WO2004062705A1 (ja) * | 2003-01-10 | 2004-07-29 | Kansai Technology Licensing Organization Co., Ltd. | 生体骨誘導性の人工骨とその製造方法 |
| CN107675021A (zh) * | 2017-09-20 | 2018-02-09 | 江苏大学 | 一种金属间化合物钛硅钼多孔材料及其制备方法 |
| CN114148075A (zh) * | 2021-11-16 | 2022-03-08 | 南京工业大学 | 一种层状多孔金属复合材料板及其制备方法 |
-
1991
- 1991-02-19 JP JP3047812A patent/JPH05131024A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100412426B1 (ko) * | 2001-07-18 | 2003-12-31 | 학교법인 인하학원 | Ｙ이 포함된 ＴｉＡｌ계 금속간화합물 |
| WO2004062705A1 (ja) * | 2003-01-10 | 2004-07-29 | Kansai Technology Licensing Organization Co., Ltd. | 生体骨誘導性の人工骨とその製造方法 |
| CN107675021A (zh) * | 2017-09-20 | 2018-02-09 | 江苏大学 | 一种金属间化合物钛硅钼多孔材料及其制备方法 |
| CN107675021B (zh) * | 2017-09-20 | 2019-02-01 | 江苏大学 | 一种金属间化合物钛硅钼多孔材料及其制备方法 |
| CN114148075A (zh) * | 2021-11-16 | 2022-03-08 | 南京工业大学 | 一种层状多孔金属复合材料板及其制备方法 |
| CN114148075B (zh) * | 2021-11-16 | 2023-06-13 | 南京工业大学 | 一种层状多孔金属复合材料板及其制备方法 |
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