JPH0689378B2 - 多孔質層を有する部材の製造方法 - Google Patents
多孔質層を有する部材の製造方法Info
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- JPH0689378B2 JPH0689378B2 JP63001384A JP138488A JPH0689378B2 JP H0689378 B2 JPH0689378 B2 JP H0689378B2 JP 63001384 A JP63001384 A JP 63001384A JP 138488 A JP138488 A JP 138488A JP H0689378 B2 JPH0689378 B2 JP H0689378B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は，所望の形状の多孔質層を有する金属部材の製
造方法に関し，特に，複雑な形状を有し，強固に固着し
た多孔質層を持つ金属部材を製造できる方法に関する。
造方法に関し，特に，複雑な形状を有し，強固に固着し
た多孔質層を持つ金属部材を製造できる方法に関する。
［従来の技術］ 従来，複雑な形状のインプラント体（Co−Cr合金；通称
バイタリウム）に，同じ合金材の粉末（ビーズ）を連結
して多孔質層とする，方法があるが，焼結時に結晶粒が
粗大化して疲労強度が低下すること，又，生体親和性が
チタン合金に比べ劣ること等の欠点がある。
バイタリウム）に，同じ合金材の粉末（ビーズ）を連結
して多孔質層とする，方法があるが，焼結時に結晶粒が
粗大化して疲労強度が低下すること，又，生体親和性が
チタン合金に比べ劣ること等の欠点がある。
亦，純チタン細線を押し固めたパット状のものをTi−6A
l−4V合金製のインプラント本体に拡散接合により，固
着した多孔質生体材料を得る方法があるが，純チタン細
線では強度が弱く，強度確保のためにTi−6Al−4V製の
細線にするとその細線の加工が非常に困難である等の欠
点がある。また,Ti−6Al−4Vの金属粉末を同じ材料の本
体に常圧焼結で固着する方法もある，焼結温度が1200〜
1400℃と高温であるために，インプラント本体に結晶粒
の粗大化，針状組織，粒界相の肥大化などの材質劣化が
生じること，更に，常圧では接合強度に限界があり，大
粒径の粉末を強固に固着させることができないこと等の
欠点が見られる。
l−4V合金製のインプラント本体に拡散接合により，固
着した多孔質生体材料を得る方法があるが，純チタン細
線では強度が弱く，強度確保のためにTi−6Al−4V製の
細線にするとその細線の加工が非常に困難である等の欠
点がある。また,Ti−6Al−4Vの金属粉末を同じ材料の本
体に常圧焼結で固着する方法もある，焼結温度が1200〜
1400℃と高温であるために，インプラント本体に結晶粒
の粗大化，針状組織，粒界相の肥大化などの材質劣化が
生じること，更に，常圧では接合強度に限界があり，大
粒径の粉末を強固に固着させることができないこと等の
欠点が見られる。
チタン合金はβ−トランザス温度，即ち，β−単相領域
になる温度が,Ti−6Al−4V合金においては1000℃付近で
あり，これ以上の温度に加熱されると，結晶粒が粗大化
し，針状組織が増え，延性が低下するが，β−トランザ
ス温度以下への加熱では，実質的な材質，強度の低下が
ない。また，複雑な形状のインプラント材或いは，複雑
な形状の多孔質層を有するインプラント材の作製は非常
に困難であり，未だ実用になった製品が見当らなく，実
際に使用されている製品は単純な形状のものだけであ
る。
になる温度が,Ti−6Al−4V合金においては1000℃付近で
あり，これ以上の温度に加熱されると，結晶粒が粗大化
し，針状組織が増え，延性が低下するが，β−トランザ
ス温度以下への加熱では，実質的な材質，強度の低下が
ない。また，複雑な形状のインプラント材或いは，複雑
な形状の多孔質層を有するインプラント材の作製は非常
に困難であり，未だ実用になった製品が見当らなく，実
際に使用されている製品は単純な形状のものだけであ
る。
［発明が解決しょうとする問題点］ 本発明は，複雑な形状を有するインプラント材料を表面
に多孔質層（ポーラスコーテイング）を設けて，生体骨
からの骨組織が成長することを利用して，従来からの骨
セメントを用いることなく，生体骨とインプラント材と
を強固に結合させ得る多孔質生体材料を経済的に製造す
るために，比較的に低温で任意に粒径の粉末を充分に強
固に固着させ，且つ，超塑性現象を利用し，曲面，多面
等３次元的形状に同時に固着（コーテイング）する方法
を提供することを目的とする。また，固着のための処理
法は,HIPを利用し，固着のときに材質劣化の起こるよう
な高温で処理することなく，適当な粒径の粉末を必要な
固着力でコーテイングできる方法を提供する。更に，本
発明は，高い信頼性を得られる複雑な形状の多孔質層を
有するインプラント材を安価に多量に製造できる方法を
提供することを目的とする。
に多孔質層（ポーラスコーテイング）を設けて，生体骨
からの骨組織が成長することを利用して，従来からの骨
セメントを用いることなく，生体骨とインプラント材と
を強固に結合させ得る多孔質生体材料を経済的に製造す
るために，比較的に低温で任意に粒径の粉末を充分に強
固に固着させ，且つ，超塑性現象を利用し，曲面，多面
等３次元的形状に同時に固着（コーテイング）する方法
を提供することを目的とする。また，固着のための処理
法は,HIPを利用し，固着のときに材質劣化の起こるよう
な高温で処理することなく，適当な粒径の粉末を必要な
固着力でコーテイングできる方法を提供する。更に，本
発明は，高い信頼性を得られる複雑な形状の多孔質層を
有するインプラント材を安価に多量に製造できる方法を
提供することを目的とする。
［発明の構成］ ［問題点を解決するための手段］ 前記のように比較的に複雑な形状の多孔質層を有する部
材を製造できるために，本発明は、所定形状の金属部材
の表面に、所望の粉末金属材料によりなる粉末金属層を
形成した後、該粉末金属層上に冠着した薄肉のカプセル
を介して、高圧気体を作用させながら、加熱して、被覆
金属部材を製造する方法において； 薄肉のカプセルは、超塑性金属材料であり、化学的に容
易に除去できる金属材料であり、カプセル内の所定の空
間に該粉末金属材料を充填し、カプセル内を真空に引
き、該金属部材の材質劣化の生じない温度範囲で且つ、
金属カプセルが充分に超塑性現象を示す温度範囲に加熱
し、カプセルを熱間で等方的に加圧することにより、金
属部材の表面に、粉末金属材料による多孔質層を強固に
固着形成させ、次に、化学的に、該多孔質層に固着した
カプセルを除去し、形成された多孔質層は、所望の空寸
法を有し、該金属部材表面に適正な固着力で固着される
ことを特徴とする被覆金属部材の製造方法である。
材を製造できるために，本発明は、所定形状の金属部材
の表面に、所望の粉末金属材料によりなる粉末金属層を
形成した後、該粉末金属層上に冠着した薄肉のカプセル
を介して、高圧気体を作用させながら、加熱して、被覆
金属部材を製造する方法において； 薄肉のカプセルは、超塑性金属材料であり、化学的に容
易に除去できる金属材料であり、カプセル内の所定の空
間に該粉末金属材料を充填し、カプセル内を真空に引
き、該金属部材の材質劣化の生じない温度範囲で且つ、
金属カプセルが充分に超塑性現象を示す温度範囲に加熱
し、カプセルを熱間で等方的に加圧することにより、金
属部材の表面に、粉末金属材料による多孔質層を強固に
固着形成させ、次に、化学的に、該多孔質層に固着した
カプセルを除去し、形成された多孔質層は、所望の空寸
法を有し、該金属部材表面に適正な固着力で固着される
ことを特徴とする被覆金属部材の製造方法である。
［作用］ 一般に，粉末金属等による多孔質層を成形するために,H
IP（熱間静水圧プレス,Hot Isostatic Pressing）を用
いて，インプラント本体をカプセル，コンテナ，チュー
ブなどの中に入れ，インプラント本体の表面上の空間に
金属粉末等の材料を充填し，真空に引いて，温度を上げ
て，等方的に圧力をかけて，カプセルを変形させて成形
し，このカプセルを除去することにより，容易に，所望
の形状の多孔質層を有する部材を製造できるものであ
る。
IP（熱間静水圧プレス,Hot Isostatic Pressing）を用
いて，インプラント本体をカプセル，コンテナ，チュー
ブなどの中に入れ，インプラント本体の表面上の空間に
金属粉末等の材料を充填し，真空に引いて，温度を上げ
て，等方的に圧力をかけて，カプセルを変形させて成形
し，このカプセルを除去することにより，容易に，所望
の形状の多孔質層を有する部材を製造できるものであ
る。
本発明による製造方法は，例えば，ステンレス製，軟鋼
製などの超塑性金属カプセルを用いてインプラント本体
（例えば，チタン系合金）及び金属粉末（例えば，チタ
ン系合金，インプラント本体と同じ金属）を真空封入
し，その金属粉末及びインプラント本体金属の材質劣化
が生じないような温度範囲で，かつ，金属カプセルが充
分に超塑性現象を示す温度範囲でHIP処理するものであ
る。即ち、例えば，インプラント本体及び金属粉末とし
て,Ti−6Al−4V合金を使用した場合，そのβ−トランザ
ス温度は1000℃付近であり，これ以下の温度なれば材質
劣化は生じない。また，金属カプセルに鉄系合金を用い
た場合，超塑性を示す温度範囲は600〜950℃である。従
って，この場合，より好適には約800〜950℃の温度範囲
でHIP処理を行なう。
製などの超塑性金属カプセルを用いてインプラント本体
（例えば，チタン系合金）及び金属粉末（例えば，チタ
ン系合金，インプラント本体と同じ金属）を真空封入
し，その金属粉末及びインプラント本体金属の材質劣化
が生じないような温度範囲で，かつ，金属カプセルが充
分に超塑性現象を示す温度範囲でHIP処理するものであ
る。即ち、例えば，インプラント本体及び金属粉末とし
て,Ti−6Al−4V合金を使用した場合，そのβ−トランザ
ス温度は1000℃付近であり，これ以下の温度なれば材質
劣化は生じない。また，金属カプセルに鉄系合金を用い
た場合，超塑性を示す温度範囲は600〜950℃である。従
って，この場合，より好適には約800〜950℃の温度範囲
でHIP処理を行なう。
更に，本発明により,HIP処理のための加圧力を変化させ
ることにより，任意の粒径の金属粉末を任意の固着力で
インプラント本体に固着できる。換言すれば，所望の空
孔寸法を有する多孔質層を適正な固着力で固着できるも
のである。
ることにより，任意の粒径の金属粉末を任意の固着力で
インプラント本体に固着できる。換言すれば，所望の空
孔寸法を有する多孔質層を適正な固着力で固着できるも
のである。
本発明の製造方法において,HIP処理のためのカプセル材
質に用いるに適する材料は，インプラント本体に材質劣
化を生じない温度で超塑性を示し，かつ，最終的に化学
的処理で除去するものであるから，その除去処理に便利
な材料がよい。また，本発明方法においては、HIP処理
であるので等方性の加圧力を使用するために，限定され
た金属部材表面だけでなく，金属部材の任意の表面に，
一度にポーラスコーテイング即ち，多孔質層形成を行な
うことができる。
質に用いるに適する材料は，インプラント本体に材質劣
化を生じない温度で超塑性を示し，かつ，最終的に化学
的処理で除去するものであるから，その除去処理に便利
な材料がよい。また，本発明方法においては、HIP処理
であるので等方性の加圧力を使用するために，限定され
た金属部材表面だけでなく，金属部材の任意の表面に，
一度にポーラスコーテイング即ち，多孔質層形成を行な
うことができる。
本発明により製造される多孔質層を有する金属部材は、
人工歯根も含めた人工骨全般，ソケットのバックアップ
の生体骨と接する面の表面層部構造の形成，骨に沿って
固定する骨用補綴材，骨欠損部再建用材の表面層構造な
どに用いられ，生体骨と骨組織成長によって結合させ，
有効に働く生体用人工部材のすべてに適用される。
人工歯根も含めた人工骨全般，ソケットのバックアップ
の生体骨と接する面の表面層部構造の形成，骨に沿って
固定する骨用補綴材，骨欠損部再建用材の表面層構造な
どに用いられ，生体骨と骨組織成長によって結合させ，
有効に働く生体用人工部材のすべてに適用される。
次にその具体的な例により，本発明の多孔質層を有する
部材の製造方法を説明する。
部材の製造方法を説明する。
［実施例］ 断面図により本発明の製造方法の各工程を説明する。二
相系ステンレス合金製のカプセル１の中に先ずチタン合
金（Ti−6Al−4V合金）製のインプラント本体３を設置
し，その周りの開いた空間にチタン合金の粉末４を充填
し，二相系ステンレス合金製の蓋２を設置し，例えば，
電子ビーム溶接機を使用し，カプセル１内を真空に引い
て密封し,A図に示す断面の構成物を作製し，次に，使用
したインプラント材料の材質劣化がなく，かつ，二相
系，ステンレス合金が超塑性現象を充分に示す900〜950
℃程度の温度範囲に，加熱し，加圧力0.1〜2.0kgf/m2程
度の適当な圧力で,1時間程保持し,HIP処理を行なった。
Ｂ図の如き断面の焼結固着体を得た。
相系ステンレス合金製のカプセル１の中に先ずチタン合
金（Ti−6Al−4V合金）製のインプラント本体３を設置
し，その周りの開いた空間にチタン合金の粉末４を充填
し，二相系ステンレス合金製の蓋２を設置し，例えば，
電子ビーム溶接機を使用し，カプセル１内を真空に引い
て密封し,A図に示す断面の構成物を作製し，次に，使用
したインプラント材料の材質劣化がなく，かつ，二相
系，ステンレス合金が超塑性現象を充分に示す900〜950
℃程度の温度範囲に，加熱し，加圧力0.1〜2.0kgf/m2程
度の適当な圧力で,1時間程保持し,HIP処理を行なった。
Ｂ図の如き断面の焼結固着体を得た。
次に，この焼結固着体から，カプセル１と蓋２をケミカ
ルミーリング等の化学処理により除去し,C図の如き断面
の多孔質層を有するインプラント材を得た。
ルミーリング等の化学処理により除去し,C図の如き断面
の多孔質層を有するインプラント材を得た。
以上のように，多孔質層を材質劣化のない低温例えば,T
i−6Al−4V合金の場合β−トランザス温度以下の温度で
固着させるために強度の低下，特に，疲労強度の劣化が
なく，多孔質層を強固に固着したインプラント材を得る
ことができる。
i−6Al−4V合金の場合β−トランザス温度以下の温度で
固着させるために強度の低下，特に，疲労強度の劣化が
なく，多孔質層を強固に固着したインプラント材を得る
ことができる。
［発明の効果］ 本発明による多孔質層を有する部材の製造方法は，次の
ような著しい技術的効果が得られる。
ような著しい技術的効果が得られる。
第１に，カプセル材に超塑性金属材を用いることによ
り，非常に複雑な形状のインプラント材を所望の形状に
製造できる。
り，非常に複雑な形状のインプラント材を所望の形状に
製造できる。
第２に，材質劣化がなくて，多孔質層を強固に固着させ
たインプラントが得られる製造方法が提供される。第３
に,HIP処理の加圧力を変化させることにより，所望の粒
径を持つ多孔質層を適正な固着力で固着したインプラン
ト材を容易に作製できる方法が提供された。
たインプラントが得られる製造方法が提供される。第３
に,HIP処理の加圧力を変化させることにより，所望の粒
径を持つ多孔質層を適正な固着力で固着したインプラン
ト材を容易に作製できる方法が提供された。
第４に，本発明はHIP処理で固着するために，限られた
表面だけでなく任意の表面に一度にポーラスコーテイン
グすることのできる製法を提供する。
表面だけでなく任意の表面に一度にポーラスコーテイン
グすることのできる製法を提供する。
第５に，多孔質層と共に焼結固着された金属カプセルを
簡単に除去することのできる作製方法が提供される。
簡単に除去することのできる作製方法が提供される。
更に，第６に，以上の特質から，本発明方法は，未だに
実現されていないような大きな空孔寸法を有する多孔質
層を充分に強固な固着力でポーラスコーテイングしたイ
ンプラント体を得ることのできる方法を提供できる。
実現されていないような大きな空孔寸法を有する多孔質
層を充分に強固な固着力でポーラスコーテイングしたイ
ンプラント体を得ることのできる方法を提供できる。
第１図は，本発明によるHIP法による多孔質層を有する
部材の製造工程を順次に示したものである。
部材の製造工程を順次に示したものである。
Claims (1)
- 【請求項１】所定形状の金属部材の表面に、所望の粉末
金属材料によりなる粉末金属層を形成した後、該粉末金
属層上に冠着した薄肉のカプセルを介して、高圧気体を
作用させながら、加熱して、被覆金属部材を製造する方
法において； 前記薄肉のカプセルは、超塑性金属材料であり、化学的
に容易に除去できる金属材料であり、該カプセル内の所
定の空間に該粉末金属材料を充填し、該カプセル内を真
空に引き、該金属部材の材質劣化の生じない温度範囲
で、且つ該金属カプセルが充分に超塑性現象を示す温度
範囲に加熱し、該カプセルを熱間で等方的に加圧するこ
とにより、該金属部材の表面に、該粉末金属材料による
多孔質層を強固に固着形成させ、次に、化学的に、該多
孔質層に固着した該カプセルを除去し、形成された多孔
質層は、所望の空寸法を有し、該金属部材表面に適正な
固着力で固着されることを特徴とする前記被覆金属部材
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63001384A JPH0689378B2 (ja) | 1988-01-08 | 1988-01-08 | 多孔質層を有する部材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63001384A JPH0689378B2 (ja) | 1988-01-08 | 1988-01-08 | 多孔質層を有する部材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01177304A JPH01177304A (ja) | 1989-07-13 |
| JPH0689378B2 true JPH0689378B2 (ja) | 1994-11-09 |
Family
ID=11499988
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63001384A Expired - Lifetime JPH0689378B2 (ja) | 1988-01-08 | 1988-01-08 | 多孔質層を有する部材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0689378B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102554409B (zh) * | 2012-01-06 | 2015-06-10 | 广州长胜机电有限公司 | 一种具有良好焊接波形的数字化焊机 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE7702959L (sv) * | 1976-03-22 | 1977-09-23 | Industrial Materials Tech | Valskonstruktion |
| JPS5867804A (ja) * | 1981-10-20 | 1983-04-22 | Toshiba Corp | 耐摩耗性被覆の形成方法及びそれに用いる装置 |
-
1988
- 1988-01-08 JP JP63001384A patent/JPH0689378B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01177304A (ja) | 1989-07-13 |
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