JPH0677599B2 - Apatite coating molding - Google Patents
Apatite coating moldingInfo
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- JPH0677599B2 JPH0677599B2 JP63272814A JP27281488A JPH0677599B2 JP H0677599 B2 JPH0677599 B2 JP H0677599B2 JP 63272814 A JP63272814 A JP 63272814A JP 27281488 A JP27281488 A JP 27281488A JP H0677599 B2 JPH0677599 B2 JP H0677599B2
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Description
【発明の詳細な説明】 「利用分野」 本発明は、歯や人工骨として好適なアパタイトコーティ
ング成形体に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to an apatite-coated molded body suitable as a tooth or artificial bone.
「従来技術及びその問題点」 ハイドロキシアパタイトは、歯や骨の無機成分と同質で
あり、優れた生体親和性を有するため、人工歯根、人工
骨、人工関節等の生体用セラミックスに利用されてい
る。しかし、ハイドロキシアパタイトは、機械的強度の
面で生体骨に比べて劣るので、高荷重のかかる部位に応
用することはできない。そこで、金属や高強度のセラミ
ックスとの複合化が現在、種々検討されている。殊に、
付着強度の均一性、生体との親和性等の点で非常に期待
されているのが溶射法である。"Prior art and its problems" Hydroxyapatite is used for bio-ceramics such as artificial tooth roots, artificial bones and artificial joints because it has the same quality as the inorganic components of teeth and bones and has excellent biocompatibility. . However, since hydroxyapatite is inferior in mechanical strength to living bone, it cannot be applied to a site to which a high load is applied. Therefore, various studies are now being conducted on compounding with metals and high-strength ceramics. In particular,
The thermal spraying method is highly expected in terms of uniformity of adhesion strength and affinity with living bodies.
セラミックスの溶射法としては、熱源としてプラズマを
用いたものが一般的であり、アパタイトも従来はプラズ
マ法により溶射することが検討されてきた。しかしなが
ら、プラズマ法では、アパタイトを10000℃以上の高温
にさらすため、コーティング膜の組成中にはアパタイト
の他に、燐酸三カルシウムや酸化カルシウム等の分解生
成物も混在することがあり、また、アパタイト相を保持
する条件では充分な付着強度が得られなかった。As a thermal spraying method for ceramics, a method using plasma as a heat source is generally used, and conventionally, thermal spraying of apatite by a plasma method has been studied. However, in the plasma method, since apatite is exposed to a high temperature of 10000 ° C. or higher, in addition to apatite, decomposition products such as tricalcium phosphate and calcium oxide may be mixed in the composition of the coating film. Sufficient bond strength could not be obtained under the condition of retaining the phase.
「発明の目的」 本発明は、コーティング工程における分解生成物を含ま
ず、金属や高強度セラミックスに対する密着性において
優れたアパタイト層を有する成形体を提供することを目
的とする。"Object of the Invention" The object of the present invention is to provide a molded product which does not contain decomposition products in the coating step and has an apatite layer excellent in adhesion to metals and high strength ceramics.
「発明の構成」 本発明の成形体は、表面にアパタイト粉体を、ガスジェ
ット速度がマッハ２以上の高速フレーム溶射によりコー
ティングしたアパタイト層を有することを特徴とする。[Structure of the Invention] The molded product of the present invention is characterized by having an apatite layer on the surface of which apatite powder is coated by high-speed flame spraying with a gas jet velocity of Mach 2 or higher.
本発明において使用するアパタイト粉体は、平均粒径10
〜30μｍのものが好ましい。粒径があまり小さい場合、
流動性が悪化し、粒径が大きいと溶射時に粉体が十分溶
けないためである。このようなアパタイトは、公知方法
で製造することができ、例えばハイドロキシアパタイト
は、リン酸水溶液と水酸化カルシウム懸濁液とを公知方
法により反応させる湿式法によって合成した後、ロ過、
遠心分離、噴霧乾燥等の手段によって粉末化し、上記範
囲の粒径の粉体を分級することによって得られる。The apatite powder used in the present invention has an average particle size of 10
It is preferably about 30 μm. If the particle size is too small,
This is because if the particle size is large and the fluidity deteriorates, the powder will not sufficiently melt during thermal spraying. Such apatite can be produced by a known method. For example, hydroxyapatite is synthesized by a wet method in which a phosphoric acid aqueous solution and a calcium hydroxide suspension are reacted by a known method, and then filtered,
It is obtained by pulverizing by a means such as centrifugation or spray drying, and classifying the powder having a particle diameter within the above range.
アパタイト層は、ハイドロキシアパタイト層であるのが
好ましいが、これは必ずしも純粋なハイドロキシアパタ
イトである必要はなく、水酸基が弗素又は塩素で置換さ
れたものでもよく、また、アパタイトのカルシウム原子
が他の金属原子で置換されたものを含んでいてもよい。
この他、母材との熱膨張係数の調整、母材との密着性の
改善、膜の強化等の目的でAl2O3、TiO2等の他のセラミ
ックス粉体を含有してもよい。The apatite layer is preferably a hydroxyapatite layer, but it does not necessarily have to be pure hydroxyapatite, and the hydroxyl group may be replaced by fluorine or chlorine, and the calcium atom of the apatite may be another metal. It may include those substituted with atoms.
In addition, other ceramic powders such as Al 2 O 3 and TiO 2 may be contained for the purpose of adjusting the coefficient of thermal expansion with the base material, improving the adhesion with the base material, strengthening the film, and the like.
本発明のアパタイトコーティング成形体に用いる基材
は、金属、例えばチタン、タンタル、ステンレス鋼、チ
タン合金等又は高強度セラミックス、例えばZrO2、Al2O
3等であってよく、高い強度を有する限り材質に特別の
制限はない。The base material used for the apatite coating molding of the present invention is a metal such as titanium, tantalum, stainless steel, titanium alloy or the like or high strength ceramics such as ZrO 2 , Al 2 O.
It may be 3 etc., and there is no special restriction on the material as long as it has high strength.
本発明においては、義歯、人工歯根、人工骨、人工関節
等に成形した基材の表面にフレーム溶射法によりアパタ
イト層をコーティングする。In the present invention, the surface of a base material formed into a denture, artificial tooth root, artificial bone, artificial joint or the like is coated with an apatite layer by a flame spraying method.
フレーム溶射法は、熱源としてプロピレン若しくはアセ
チレン等の可燃性物質と酸素との混合ガスを使用するも
のであり、温度は一般に2000〜4000℃、好ましくは2500
℃〜3000℃程度である。このような温度では、アパタイ
トはプラズマ法に比べて分解が極めて少なく、ほぼ純粋
なアパタイト層が得られるので、コーティング層の形成
後にアパタイト相に戻す処理を行う必要はない。Flame spraying method uses a mixed gas of oxygen and a combustible substance such as propylene or acetylene as a heat source, the temperature is generally 2000 ~ 4000 ℃, preferably 2500
It is about ℃ to 3000 ℃. At such a temperature, apatite decomposes extremely less than in the plasma method, and an almost pure apatite layer can be obtained. Therefore, it is not necessary to perform a treatment for returning to the apatite phase after forming the coating layer.
フレーム溶射を実施するに当たっては、ガスジェット速
度がマッハ２以上、好ましくは３以上の高速フレーム溶
射を用いるのが好ましい。フレーム溶射装置のガス流速
をこのように高速にすることによってエネルギー密度の
高い炎を作ることができ、溶射膜の均一性、付着強度の
向上が達成される。In carrying out flame spraying, it is preferable to use high-speed flame spraying with a gas jet velocity of Mach 2 or higher, preferably 3 or higher. By increasing the gas flow velocity of the flame spraying device to such a high speed, a flame with high energy density can be produced, and the uniformity of the sprayed film and the improvement of the adhesion strength are achieved.
フレーム溶射法によりコーティングされたアパタイト層
は、金属、合金あるいは高強度セラミックスに対して高
い密着性を示し、一般には、ブラストした純チタンに溶
射したとき、250μｍ〜350μｍの膜厚でも100〜350kg/c
m2の密着力を有し、さらに膜厚を薄くすることでさらに
高い密着力となる。The apatite layer coated by flame spraying has high adhesion to metals, alloys, and high-strength ceramics. Generally, when sprayed on blasted pure titanium, the film thickness of 250-350 μm is 100-350 kg / c
It has an adhesive force of m 2 , and further thin film thickness results in higher adhesive force.
「実施例」 次に、実施例に基づいて本発明を詳述するが、本発明は
これに限定されるものではない。"Examples" Next, the present invention will be described in detail based on examples, but the present invention is not limited thereto.
実施例１ リン酸水溶液と水酸化カルシウム懸濁液とを混合し、公
知方法で反応させ、これを噴霧乾燥して得たハイドロキ
シアパタイト粉末を1200℃で処理し、粒径10〜44μｍに
分級した平均粒径20μｍの粉体をフレーム溶射装置Jet
Kote II（キャボット社製）を用いて、チタンから成る
歯科用スティックの表面に溶射厚200μｍにコーティン
グした。得られた溶射層のＸ線回折図を第１図に示す。Example 1 An aqueous phosphoric acid solution and a calcium hydroxide suspension were mixed, reacted by a known method, and spray-dried to obtain hydroxyapatite powder, which was then treated at 1200 ° C. to classify it into a particle size of 10 to 44 μm. Flame spraying equipment Jet with average particle size of 20μm
Using Kote II (manufactured by Cabot Corporation), the surface of a dental stick made of titanium was coated to a sprayed thickness of 200 μm. The X-ray diffraction pattern of the obtained sprayed layer is shown in FIG.
こうして得られた歯科用スティックを第２図に示す。第
２図は得られた歯科用スティックの上半分を断面とした
正面図である。図示した歯科用スティック１は、植え込
まれて歯肉、歯根あるいは下顎骨と接触する部分に、ア
パタイト溶射層２を有する。The dental stick thus obtained is shown in FIG. FIG. 2 is a front view showing the cross section of the upper half of the obtained dental stick. The illustrated dental stick 1 has an apatite sprayed layer 2 on a portion which is implanted and comes into contact with the gingiva, tooth root or mandible.
こうして設けられたアパタイト溶射層は、密着性に優れ
ており、生体適合性であるので、得られたスティックは
歯科において好適に利用される。The apatite sprayed layer thus provided has excellent adhesiveness and biocompatibility, and thus the obtained stick is preferably used in dentistry.
図面には、歯科用スティックを示したが、人工歯根、そ
の他、種々の形態の生体材料を上記実施例と全く同様に
して製造することができる。Although a dental stick is shown in the drawing, artificial teeth roots and various other forms of biomaterial can be manufactured in exactly the same manner as in the above-mentioned embodiment.
実施例２ 直径25mm、高さ40mmの純チタン試験片の溶射面をブラス
ト処理した。粒径10〜44μｍに分級し、1200℃で処理し
たアパタイトの球状粒子を用いてプロピレン流量約4.9k
gf/cm2（70psi）、酸素流量約6.3kgf/cm2（90psi）の条
件で上記の試験片に溶射した。得られた溶射膜の密着力
をJIS-H8666に従って試験した。密着力測定時のクロス
ヘッドスピードは1mm/分であった。膜厚は330.13μｍで
あり、密着力は224.4kgf/cm2であった。Example 2 The sprayed surface of a pure titanium test piece having a diameter of 25 mm and a height of 40 mm was blasted. Using apatite spherical particles classified at a particle size of 10 to 44 μm and treated at 1200 ℃, the propylene flow rate is about 4.9k
The test piece was sprayed under the conditions of gf / cm 2 (70 psi) and oxygen flow rate of about 6.3 kgf / cm 2 (90 psi). The adhesion of the resulting sprayed film was tested according to JIS-H8666. The crosshead speed when measuring the adhesion was 1 mm / min. The film thickness was 330.13 μm, and the adhesive force was 224.4 kgf / cm 2 .
「発明の効果」 本発明のアパタイトコーティング成形体は、フレーム溶
射法によりアパタイト層を設けたものであるから、比較
的に低い温度でコーティングされており、コーティング
工程における分解生成物が極めて少ない。"Effect of the invention" Since the apatite-coated molded product of the present invention is provided with an apatite layer by a flame spraying method, it is coated at a relatively low temperature, and the decomposition products in the coating step are extremely small.
従って、本発明によれば、金属、合金及び高強度セラミ
ックス等の基材に対する密着性及び生体親和性において
優れ、かつ、均一性及び強度の高いアパタイト層を有す
る生体用成形体が得られ、優れた人工歯根、歯科用ステ
ィック、人工骨、人工関節等を提供することができる。Therefore, according to the present invention, it is possible to obtain a molded body for a living body, which has excellent adhesion and biocompatibility to substrates such as metals, alloys and high-strength ceramics, and which has an apatite layer with high uniformity and strength. It is possible to provide an artificial tooth root, a dental stick, an artificial bone, an artificial joint and the like.
第１図は実施例１でコーティングしたアパタイト溶射層
のＸ線回折図、第２図は実施例１で製造した歯科用ステ
ィックの半分を断面とした正面図である。 符号の説明 １……歯科用スティック ２……アパタイト溶射層FIG. 1 is an X-ray diffraction diagram of the apatite sprayed layer coated in Example 1, and FIG. 2 is a front view of a half of the dental stick manufactured in Example 1 as a cross section. Explanation of code 1 …… Dental stick 2 …… Apatite sprayed layer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−297284（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−75209（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−28997（ＪＰ，Ａ) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP 62-297284 (JP, A) JP 53-75209 (JP, A) JP 53-28997 (JP, A)
Claims (2)
度がマッハ２以上の高速フレーム溶射によりコーティン
グしたアパタイト層を有することを特徴とするアパタイ
トコーティング成形体。1. An apatite coating molded article, which has an apatite layer on the surface of which apatite powder is coated by high-speed flame spraying with a gas jet velocity of Mach 2 or more.
のである請求項１記載のアパタイトコーティング形成
体。2. The apatite coating-formed product according to claim 1, wherein the apatite powder has an average particle size of 10 to 30 μm.
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|---|---|---|---|
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| JP32350487 | 1987-12-21 | ||
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-
1988
- 1988-10-28 JP JP63272814A patent/JPH0677599B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JPH02140171A (en) | 1990-05-29 |
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