JPH0741889A - 生体用チタン合金 - Google Patents
生体用チタン合金Info
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- JPH0741889A JPH0741889A JP3277174A JP27717491A JPH0741889A JP H0741889 A JPH0741889 A JP H0741889A JP 3277174 A JP3277174 A JP 3277174A JP 27717491 A JP27717491 A JP 27717491A JP H0741889 A JPH0741889 A JP H0741889A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 従来材料Ｔi −６Ａｌ−４Ｖ，ＥＬＩ合金よ
りも耐食性に優れ、かつ生体中で万一腐食が発生しても
安全であり（生体為害性がない）、さらに高強度，高延
性の生体用チタン合金を提供する。 【構成】 Ｎb ：４〜８重量％、Ｔa ：２〜４重量％、
及び（Ｚr ＋Ｓn ）：５〜２０重量％を含み、残部Ｔi
及び不可避的不純物より成ることを特徴とする生体用チ
タン合金。 【効果】 添加元素として生体為害性のほとんど無いＮ
b ，Ｔa ，Ｚr ，Ｓn ，Ｐd を選択したので、万一溶出
しても安全である。またＮb ，Ｔa をそれぞれ４〜８重
量％，２〜４重量％添加したので、鋳塊溶性時の融点を
高くすることなく、つまり製造性を確保しながら耐蝕性
を改善でき、またＺr ，Ｓn を合計で５〜２０重量％と
したので、延性を低下させることなく強度を向上でき
る。
りも耐食性に優れ、かつ生体中で万一腐食が発生しても
安全であり（生体為害性がない）、さらに高強度，高延
性の生体用チタン合金を提供する。 【構成】 Ｎb ：４〜８重量％、Ｔa ：２〜４重量％、
及び（Ｚr ＋Ｓn ）：５〜２０重量％を含み、残部Ｔi
及び不可避的不純物より成ることを特徴とする生体用チ
タン合金。 【効果】 添加元素として生体為害性のほとんど無いＮ
b ，Ｔa ，Ｚr ，Ｓn ，Ｐd を選択したので、万一溶出
しても安全である。またＮb ，Ｔa をそれぞれ４〜８重
量％，２〜４重量％添加したので、鋳塊溶性時の融点を
高くすることなく、つまり製造性を確保しながら耐蝕性
を改善でき、またＺr ，Ｓn を合計で５〜２０重量％と
したので、延性を低下させることなく強度を向上でき
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、整形外科，歯科などの
医療分野において体外固定，体内固定並びに埋入などに
用いられる生体用チタン合金に関し、特に生体内という
腐食性雰囲気において優れた耐食性を発揮し、かつ構造
部材として必要な強度，延性を有する生体用チタン合金
に関する。
医療分野において体外固定，体内固定並びに埋入などに
用いられる生体用チタン合金に関し、特に生体内という
腐食性雰囲気において優れた耐食性を発揮し、かつ構造
部材として必要な強度，延性を有する生体用チタン合金
に関する。
【０００２】
【従来の技術】生体インプラント用材料としてＡＳＴＭ
（Ｆ６７，Ｆ１３６など）で規格化され、使用が認めら
れたものは、従来、純チタン４種、及びＴi −６Ａｌ−
４ＶＥＬＩ合金だけであり、関節等の強度部材ではＴi
−６Ａｌ−４Ｖ ＥＬＩ合金が主に使用されている。こ
れらのチタン材料は、他の生体材料である鋼系又はコバ
ルト（Ｃo ）基合金等に比較すれば耐食性は良いもの
の、やはり腐食が生じている。そこで、耐食性を改善で
きる生体用チタン合金として、Ｔi −Ａｌ−Ｎb −Ｔa
系のものも提案されており、これは上記Ｔi −６Ａｌ−
４Ｖより耐食性が大幅に向上している。
（Ｆ６７，Ｆ１３６など）で規格化され、使用が認めら
れたものは、従来、純チタン４種、及びＴi −６Ａｌ−
４ＶＥＬＩ合金だけであり、関節等の強度部材ではＴi
−６Ａｌ−４Ｖ ＥＬＩ合金が主に使用されている。こ
れらのチタン材料は、他の生体材料である鋼系又はコバ
ルト（Ｃo ）基合金等に比較すれば耐食性は良いもの
の、やはり腐食が生じている。そこで、耐食性を改善で
きる生体用チタン合金として、Ｔi −Ａｌ−Ｎb −Ｔa
系のものも提案されており、これは上記Ｔi −６Ａｌ−
４Ｖより耐食性が大幅に向上している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の生体用チタン合金の場合、合金組織として添加されて
いるアルミニウム（Ａｌ）及びバナジウム（Ｖ）は腐食
の結果として溶出した場合、単独金属イオンとなるが、
Ａｌ、Ｖの単独金属イオンは生体中で有害である（生体
為害性がある）と報告されている。また純チタンの場
合、最も高強度のもので60kgf/mm2 前後であり、設計上
不十分である。一方、Ｔi −６Ａｌ−４Ｖ ＥＬＩ合金
では引張強度は90kgf/mm2 以下と純チタンよりは高強度
となっているものの、設計上さらに高いことが望まし
い。
の生体用チタン合金の場合、合金組織として添加されて
いるアルミニウム（Ａｌ）及びバナジウム（Ｖ）は腐食
の結果として溶出した場合、単独金属イオンとなるが、
Ａｌ、Ｖの単独金属イオンは生体中で有害である（生体
為害性がある）と報告されている。また純チタンの場
合、最も高強度のもので60kgf/mm2 前後であり、設計上
不十分である。一方、Ｔi −６Ａｌ−４Ｖ ＥＬＩ合金
では引張強度は90kgf/mm2 以下と純チタンよりは高強度
となっているものの、設計上さらに高いことが望まし
い。
【０００４】本発明は、上記従来の状況に鑑みてなされ
たもので、上記従来材料Ｔi −６Ａｌ−４Ｖ，ＥＬＩ合
金よりも耐食性に優れ、かつ生体中で万一腐食が発生し
ても有害金属を含まないため安全であり（生体為害性が
ない）、さらに高強度，高延性の生体用チタン合金を提
供することを目的としている。
たもので、上記従来材料Ｔi −６Ａｌ−４Ｖ，ＥＬＩ合
金よりも耐食性に優れ、かつ生体中で万一腐食が発生し
ても有害金属を含まないため安全であり（生体為害性が
ない）、さらに高強度，高延性の生体用チタン合金を提
供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】生体用として考えた場
合、含まれる合金組成の単一組成としても生体為害性が
無いことが必要であり、さらに製造性，機械的性質並び
に耐食性を確保できる合金設計が必要となる。
合、含まれる合金組成の単一組成としても生体為害性が
無いことが必要であり、さらに製造性，機械的性質並び
に耐食性を確保できる合金設計が必要となる。
【０００６】（１）基礎研究の結果、生体為害性の無い
金属金属元素として、Ｔi ，Ｚr ，Ｓn ，Ｎb ，Ｔa ，
Ｐt ，Ｐd ，Ｓi ，が選択できることが判った。
金属金属元素として、Ｔi ，Ｚr ，Ｓn ，Ｎb ，Ｔa ，
Ｐt ，Ｐd ，Ｓi ，が選択できることが判った。
【０００７】（２）製造性を確保する観点から、熱間
加工性を向上させるためにα−β合金とする。そのため
に全率固溶型β安定化元素に（Ｎb ，Ｔa ）を選択す
る。しかしこのＮb ，Ｔa は鋳塊溶製上不利な高融点
金属であるから、鋳塊溶製を容易化するために少な目に
添加する。
加工性を向上させるためにα−β合金とする。そのため
に全率固溶型β安定化元素に（Ｎb ，Ｔa ）を選択す
る。しかしこのＮb ，Ｔa は鋳塊溶製上不利な高融点
金属であるから、鋳塊溶製を容易化するために少な目に
添加する。
【０００８】（３）機械的性質を向上させる観点から、
熱処理性を改善するためにα−β合金とし、強度ア
ップを図るために添加効率の良い元素（Ｓn ，Ｚr ）を
添加し、脆化相を避けるためにβ共析型元素（Ｐt ，
Ｐd ，Ｓi ）は添加しないか、最小とする。
熱処理性を改善するためにα−β合金とし、強度ア
ップを図るために添加効率の良い元素（Ｓn ，Ｚr ）を
添加し、脆化相を避けるためにβ共析型元素（Ｐt ，
Ｐd ，Ｓi ）は添加しないか、最小とする。
【０００９】（４）耐食性向上の観点から、添加元素と
してＺｒ，Ｎb ，Ｔa ，Ｐd を選択する。一方、Ｓi は
特別な効果は得られないので添加しない。
してＺｒ，Ｎb ，Ｔa ，Ｐd を選択する。一方、Ｓi は
特別な効果は得られないので添加しない。
【００１０】以上の（１）〜（４）の点に鑑み、 Ｔi ：ベース元素 Ｎb ：１０重量％以
下 Ｓn ：２０重量％以下 Ｔa ： ５重量％以
下 Ｚr ：特に制限無し Ｐd ： ５重量％以
下 Ｐt ： 1.5重量％以下 の観点から合金設計を行った。
下 Ｓn ：２０重量％以下 Ｔa ： ５重量％以
下 Ｚr ：特に制限無し Ｐd ： ５重量％以
下 Ｐt ： 1.5重量％以下 の観点から合金設計を行った。
【００１１】そこで請求項１の発明は、Ｎb ：４〜８重
量％、Ｔa ：２〜４重量％、及び（Ｚr ＋Ｓn ）：５〜
２０重量％を含み、残部Ｔi 及び不可避的不純物より成
ることを特徴とする生体用チタン合金である。請求項２
の発明は、請求項１の生体用チタン合金に、Ｐd ：１重
量％以下を添加したことを特徴としている。請求項３の
発明は請求項１の生体用チタン合金に、Ｏ2 ，Ｎ2 の一
方，又は両方を０.3重量％以下づつ添加したことを特徴
としている。さらに請求項４の発明は、請求項２の生体
用チタン合金にＯ2 ，Ｎ2 の何れか一方又は両方を０.3
重量％以下づつ添加したことを特徴としている。
量％、Ｔa ：２〜４重量％、及び（Ｚr ＋Ｓn ）：５〜
２０重量％を含み、残部Ｔi 及び不可避的不純物より成
ることを特徴とする生体用チタン合金である。請求項２
の発明は、請求項１の生体用チタン合金に、Ｐd ：１重
量％以下を添加したことを特徴としている。請求項３の
発明は請求項１の生体用チタン合金に、Ｏ2 ，Ｎ2 の一
方，又は両方を０.3重量％以下づつ添加したことを特徴
としている。さらに請求項４の発明は、請求項２の生体
用チタン合金にＯ2 ，Ｎ2 の何れか一方又は両方を０.3
重量％以下づつ添加したことを特徴としている。
【００１２】本発明において上記構成を採用した理由に
ついて説明する。 〔Ｎb ：４〜８重量％とした点〕Ｎb は、その量によっ
て強度，延性に影響を与えることはほとんど無いが、耐
蝕性を改善できる。この耐蝕性改善効果は、４重量％未
満ではほとんど得られず、８重量％を越えると飽和す
る。またＮb を８重量％より増量すると、鋳塊溶製時の
融点が高くなり、製造性が低下する。
ついて説明する。 〔Ｎb ：４〜８重量％とした点〕Ｎb は、その量によっ
て強度，延性に影響を与えることはほとんど無いが、耐
蝕性を改善できる。この耐蝕性改善効果は、４重量％未
満ではほとんど得られず、８重量％を越えると飽和す
る。またＮb を８重量％より増量すると、鋳塊溶製時の
融点が高くなり、製造性が低下する。
【００１３】〔Ｔa ：２〜４重量％とした点〕Ｔa は、
Ｎb と同様に強度，延性に影響を与えることはほとんど
無いが、耐蝕性を改善でき、Ｔi の溶出量を軽減でき
る。この耐蝕性向上効果，Ｔi 溶出防止効果は、２重量
％未満ではあまり得られず、また４重量％を越えると飽
和する。またＴa を４重量％より増量すると、鋳塊溶製
時の融点が高くなり、製造性が低下する。
Ｎb と同様に強度，延性に影響を与えることはほとんど
無いが、耐蝕性を改善でき、Ｔi の溶出量を軽減でき
る。この耐蝕性向上効果，Ｔi 溶出防止効果は、２重量
％未満ではあまり得られず、また４重量％を越えると飽
和する。またＴa を４重量％より増量すると、鋳塊溶製
時の融点が高くなり、製造性が低下する。
【００１４】〔Ｚr ＋Ｓn ：５〜２０重量％とした点〕
Ｚr ，及びＳn は、引張強さを向上させるために効果が
あり、Ｚr による強度向上効果は５重量％未満ではほと
んど得られず、また１５重量％を越えると小さくなる。
一方Ｓn による強度向上効果はＺr より大きいが２０重
量％を越えると延性に悪影響を与える。またＺr ，Ｓn
の両組成を上記範囲で添加した場合、延性に悪影響を与
えることなく強度を向上できるが、この強度向上効果
は、両組成の合計が５重量％未満では小さく、２０重量
％を越えると飽和する。従って、Ｚr ，Ｓn は何れか一
方又は両方をその合計が５〜２０重量％となる範囲で添
加するのが望ましい。
Ｚr ，及びＳn は、引張強さを向上させるために効果が
あり、Ｚr による強度向上効果は５重量％未満ではほと
んど得られず、また１５重量％を越えると小さくなる。
一方Ｓn による強度向上効果はＺr より大きいが２０重
量％を越えると延性に悪影響を与える。またＺr ，Ｓn
の両組成を上記範囲で添加した場合、延性に悪影響を与
えることなく強度を向上できるが、この強度向上効果
は、両組成の合計が５重量％未満では小さく、２０重量
％を越えると飽和する。従って、Ｚr ，Ｓn は何れか一
方又は両方をその合計が５〜２０重量％となる範囲で添
加するのが望ましい。
【００１５】〔Ｐｄ：１重量％以下とした点〕Ｐd は、
Ｎb ，Ｔa と同様に強度，延性に影響を与えることはほ
とんど無いが、耐蝕性を改善でき、Ｔi の溶出量をさら
に軽減できる。しかしＰd を１重量％より増量すると、
β共析による脆化相が発生し、機械的性質が低下するの
で１重量％以下とすることが必要である。
Ｎb ，Ｔa と同様に強度，延性に影響を与えることはほ
とんど無いが、耐蝕性を改善でき、Ｔi の溶出量をさら
に軽減できる。しかしＰd を１重量％より増量すると、
β共析による脆化相が発生し、機械的性質が低下するの
で１重量％以下とすることが必要である。
【００１６】〔Ｏ2 ，Ｎ2 の一方，又は両方を０.3重量
％以下づつ添加した点〕酸素，窒素は、強度を向上する
効果があるが、0.3 重量％を越えると延性を低下させる
ので、0.3 重量％以下にすることが望ましい。
％以下づつ添加した点〕酸素，窒素は、強度を向上する
効果があるが、0.3 重量％を越えると延性を低下させる
ので、0.3 重量％以下にすることが望ましい。
【００１７】
【作用】本発明に係る生体用チタン合金によれば、添加
元素として生体為害性のほとんど無いＮb ，Ｔa ，Ｚr
，Ｓn ，Ｐd を選択したので、万一溶出しても安全で
ある。またＮb ，Ｔa をそれぞれ４〜８重量％，２〜４
重量％添加したので、鋳塊溶性時の融点を高くすること
なく、つまり製造性を確保しながら耐蝕性を改善でき、
またＰd を１重量％以下添加したので、脆化相の発生を
回避しながら耐蝕性を改善できる。またＺr ，Ｓn を合
計で５〜２０重量％としたので、延性を低下させること
なく強度を向上できる。さらにまた、酸素，窒素を0.3
重量％以下添加したので、この点からも延性を低下させ
ることなく強度を向上できる。
元素として生体為害性のほとんど無いＮb ，Ｔa ，Ｚr
，Ｓn ，Ｐd を選択したので、万一溶出しても安全で
ある。またＮb ，Ｔa をそれぞれ４〜８重量％，２〜４
重量％添加したので、鋳塊溶性時の融点を高くすること
なく、つまり製造性を確保しながら耐蝕性を改善でき、
またＰd を１重量％以下添加したので、脆化相の発生を
回避しながら耐蝕性を改善できる。またＺr ，Ｓn を合
計で５〜２０重量％としたので、延性を低下させること
なく強度を向上できる。さらにまた、酸素，窒素を0.3
重量％以下添加したので、この点からも延性を低下させ
ることなく強度を向上できる。
【００１８】
【実施例】以下、本発明の実施例を図について説明す
る。表１は、本発明の第１〜第２０実施例の組成を示
す。この各実施例ではチタンをベースとするとともに、
元素単体で生体為害性のない合金元素としてＳｎ、Ｚ
ｎ、Ｎｂ、Ｔａ及びＰｄを選択し、表１に示す組成をな
すチタン合金600gを溶製し、15mm丸棒とした。
る。表１は、本発明の第１〜第２０実施例の組成を示
す。この各実施例ではチタンをベースとするとともに、
元素単体で生体為害性のない合金元素としてＳｎ、Ｚ
ｎ、Ｎｂ、Ｔａ及びＰｄを選択し、表１に示す組成をな
すチタン合金600gを溶製し、15mm丸棒とした。
【００１９】そして上記各丸棒の引張性質の試験を行
い、さらに耐蝕性試験を行った。表２は上記引張性試験
の結果を示し、図１〜図９は各添加元素の引張性質に対
する影響を示し、図１０〜図１２は耐蝕性試験の結果を
示す。
い、さらに耐蝕性試験を行った。表２は上記引張性試験
の結果を示し、図１〜図９は各添加元素の引張性質に対
する影響を示し、図１０〜図１２は耐蝕性試験の結果を
示す。
【００２０】
【表１】
【００２１】
【表２】
【００２２】上記表１，表２及び図１〜図９を参照しな
がら各添加元素による強度向上効果を説明する。図中、
ＹＳは0.2 ％耐力、ＴＳは引張強さ、ＥＩは伸び、ＲＡ
は絞りを示す。図１，図２は、Ｔi −Ｚr −Ｎb −Ｔa
系合金におけるＺr の強度向上に対する添加効果を示
す。図１では、Ｔi −( ) Ｚr −８Ｎb −２Ｔa 合金の
Ｚｒ量依存性を示しているが、Ｚr 量の増加に従い、Ｚ
r 量１％当たり引張強さで１kgf/mm2 増加していること
が判る。また図２では、Ｔi −( ) Ｚr −４Ｎb −２Ｔ
a−０.2Ｐd 合金のＺr 量依存性を示しているが、Ｚr
量が15% 以上では引張強さの向上に対する寄与は小さく
なっている。従ってＺr 量については５〜20％の範囲で
強度レベルの選択が可能である。
がら各添加元素による強度向上効果を説明する。図中、
ＹＳは0.2 ％耐力、ＴＳは引張強さ、ＥＩは伸び、ＲＡ
は絞りを示す。図１，図２は、Ｔi −Ｚr −Ｎb −Ｔa
系合金におけるＺr の強度向上に対する添加効果を示
す。図１では、Ｔi −( ) Ｚr −８Ｎb −２Ｔa 合金の
Ｚｒ量依存性を示しているが、Ｚr 量の増加に従い、Ｚ
r 量１％当たり引張強さで１kgf/mm2 増加していること
が判る。また図２では、Ｔi −( ) Ｚr −４Ｎb −２Ｔ
a−０.2Ｐd 合金のＺr 量依存性を示しているが、Ｚr
量が15% 以上では引張強さの向上に対する寄与は小さく
なっている。従ってＺr 量については５〜20％の範囲で
強度レベルの選択が可能である。
【００２３】図３は、Ｔi −１０Ｚr −( ) Ｎb −２Ｔ
a 合金のＮb 量依存性を示しているが、Ｎb 量の増加に
よって強度・延性ともに影響を受けていない。一方、Ｎ
ｂは後述するように耐食性に改善効果を示した。
a 合金のＮb 量依存性を示しているが、Ｎb 量の増加に
よって強度・延性ともに影響を受けていない。一方、Ｎ
ｂは後述するように耐食性に改善効果を示した。
【００２４】図４は、Ｔi −10Ｚr −８Ｎb −( ) Ｔａ
合金のＴa 量依存性を示しているが、Ｎb の場合同様、
Ｔa 量の増加によって強度・延性ともに影響を受けてい
ない。一方、Ｔa も添加量の増加により後述するように
耐食性に改善を与えた。
合金のＴa 量依存性を示しているが、Ｎb の場合同様、
Ｔa 量の増加によって強度・延性ともに影響を受けてい
ない。一方、Ｔa も添加量の増加により後述するように
耐食性に改善を与えた。
【００２５】図５は、Ｔｉ−10Ｚr −８Ｎb −２Ｔa −
( ) Ｐd 合金のＰd 量依存性を示しているが、Ｎb ，Ｔ
a の場合同様、Ｐd 量の増加によって強度・延性ともに
影響を受けていない。一方、Ｐd も添加によって後述す
るように耐食性に改善を与えた。
( ) Ｐd 合金のＰd 量依存性を示しているが、Ｎb ，Ｔ
a の場合同様、Ｐd 量の増加によって強度・延性ともに
影響を受けていない。一方、Ｐd も添加によって後述す
るように耐食性に改善を与えた。
【００２６】図６は、Ｔi −（Ｚr 又はＳn ）−８Ｎb
−２Ｔa −０.2Ｐd 合金における、Ｚr とＳn の引張性
質に対する効果の比較結果を示しているが、Ｓｎの方が
同一合金量で改善効果が大きい。またＳn 及びＺr の両
組成を加えた場合、延性に影響を与えることなく、強度
上昇に寄与できる点も確認されている（表１，２の実施
例No１３参照）。
−２Ｔa −０.2Ｐd 合金における、Ｚr とＳn の引張性
質に対する効果の比較結果を示しているが、Ｓｎの方が
同一合金量で改善効果が大きい。またＳn 及びＺr の両
組成を加えた場合、延性に影響を与えることなく、強度
上昇に寄与できる点も確認されている（表１，２の実施
例No１３参照）。
【００２７】図７は、Ｔｉ−( ) Ｓn −４Ｚr −２Ｔa
−０.2Ｐd 合金のＳn 量依存性を示しているが、Ｓｎ量
の増加に従って強度は増加しており、Ｓn 1 重量％当た
り４kgf/mm2 上昇している。しかし延性の点ではＳn を
２０重量％まで添加すると延性は低下している。
−０.2Ｐd 合金のＳn 量依存性を示しているが、Ｓｎ量
の増加に従って強度は増加しており、Ｓn 1 重量％当た
り４kgf/mm2 上昇している。しかし延性の点ではＳn を
２０重量％まで添加すると延性は低下している。
【００２８】図８，図９は、ガス組織（窒素及び酸素）
による引張性質の改善効果を示す。図８は、Ｔi −15Ｚ
r −４Ｎb −２Ｔa −０.2Ｐd 合金における窒素及び酸
素の添加効果を示しているが、窒素の添加によって強度
は増加しており、窒素量 100ppm 当たり１.3kgf/mm2 上
昇している。延性は窒素量の増加に従い低下傾向にある
が、1500ppm でも伸び（ＥＩ）で15％以上、絞り（Ｒ
Ａ）も35％を有している。窒素量 500ppm 材では酸素量
の効果についても調べている（実施例No. １４とNo.１
７の比較）が酸素量 1000ppmの増加で強度は６〜７kgf/
mm2 増加している。即ち、酸素量 100ppm 当たり０.6〜
0.7 kgf/mm2 の上昇である。延性は若干低下する。
による引張性質の改善効果を示す。図８は、Ｔi −15Ｚ
r −４Ｎb −２Ｔa −０.2Ｐd 合金における窒素及び酸
素の添加効果を示しているが、窒素の添加によって強度
は増加しており、窒素量 100ppm 当たり１.3kgf/mm2 上
昇している。延性は窒素量の増加に従い低下傾向にある
が、1500ppm でも伸び（ＥＩ）で15％以上、絞り（Ｒ
Ａ）も35％を有している。窒素量 500ppm 材では酸素量
の効果についても調べている（実施例No. １４とNo.１
７の比較）が酸素量 1000ppmの増加で強度は６〜７kgf/
mm2 増加している。即ち、酸素量 100ppm 当たり０.6〜
0.7 kgf/mm2 の上昇である。延性は若干低下する。
【００２９】図９は、Ｔi −15Ｓn −４Ｎb −２Ｔa −
０.2Ｐd 合金に対する窒素の添加効果を示しているが、
窒素の添加によって強度は増加しており、窒素量 100pp
m 当たり１kgf/mm2 の上昇である。延性（伸び、絞り）
は窒素添加量が1500ppm まで増加してもほとんど低下が
ない。
０.2Ｐd 合金に対する窒素の添加効果を示しているが、
窒素の添加によって強度は増加しており、窒素量 100pp
m 当たり１kgf/mm2 の上昇である。延性（伸び、絞り）
は窒素添加量が1500ppm まで増加してもほとんど低下が
ない。
【００３０】次に上記各チタン合金の耐蝕性を調べるた
めに浸漬試験及びアノード分極試験を実施した。 〔浸漬試験〕３７℃に保持された５％塩酸 1000ml 中に
試験片( １０×１０×５mm )を浸漬し１０日の間、２日
おきに溶液中のＴｉ溶出量を分析した。結果を図１０及
び図１１に示す。
めに浸漬試験及びアノード分極試験を実施した。 〔浸漬試験〕３７℃に保持された５％塩酸 1000ml 中に
試験片( １０×１０×５mm )を浸漬し１０日の間、２日
おきに溶液中のＴｉ溶出量を分析した。結果を図１０及
び図１１に示す。
【００３１】図１０は、本実施例合金と、比較材として
の従来合金Ｔi −６Ａｌ−４Ｖとの比較結果を示してい
るが、本実施例合金は全て従来合金Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ
よりもチタンの溶出量が小さく、耐食性が良いことが判
る。
の従来合金Ｔi −６Ａｌ−４Ｖとの比較結果を示してい
るが、本実施例合金は全て従来合金Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ
よりもチタンの溶出量が小さく、耐食性が良いことが判
る。
【００３２】図１１は、本実施例合金の耐蝕性をさらに
詳細に示している。No.２合金（Ｔi −10Ｚr −８Ｎb
−２Ｔa ）のＴa 量を増やしたのが No.５合金（Ｔi −
10Ｚr −８Ｎb −４Ｔa ）であるが、Ｔa 量の増加によ
りチタンの溶出量が減少し、耐食性が改善されているこ
とが判る。また No.２合金にＰd を添加したのが No.６
合金（Ｔi −10Ｚr −８Ｎb −２Ｔa −0.2 Ｐd ）であ
るが、Ｐd 添加によっても、さらにチタンの溶出量が減
り、耐食性が改善されていることが判る以上のことから
Ｎb 、Ｔa 、Ｐd の添加は前述のとおり機械的強度の上
昇には効果がなかったが、耐食性の改善には大きな効果
を持つと言える。
詳細に示している。No.２合金（Ｔi −10Ｚr −８Ｎb
−２Ｔa ）のＴa 量を増やしたのが No.５合金（Ｔi −
10Ｚr −８Ｎb −４Ｔa ）であるが、Ｔa 量の増加によ
りチタンの溶出量が減少し、耐食性が改善されているこ
とが判る。また No.２合金にＰd を添加したのが No.６
合金（Ｔi −10Ｚr −８Ｎb −２Ｔa −0.2 Ｐd ）であ
るが、Ｐd 添加によっても、さらにチタンの溶出量が減
り、耐食性が改善されていることが判る以上のことから
Ｎb 、Ｔa 、Ｐd の添加は前述のとおり機械的強度の上
昇には効果がなかったが、耐食性の改善には大きな効果
を持つと言える。
【００３３】〔アノード分極試験〕アノード分極試験
は、６００＃の耐水研磨後表面を１cm2 だけ残してその
他の部分をエポキシ樹脂で被覆し、３７℃，５％塩酸中
で１時間純窒素（99.9998 以上、Ｏ2 ＜０.3ppm ）脱気
(200cc/min) し、−900mv ×５分のカソード処理を行い
自然電位が安定した後（約20分保持）、掃引速度20mv/m
inの条件で行った。この際、対極には白金電極、参照電
極には飽和甘こう電極（SCE)を用いた。ただし測定中は
電解液表面に純窒素ガスを吹き付けることにより酸素の
混入を防いだ。
は、６００＃の耐水研磨後表面を１cm2 だけ残してその
他の部分をエポキシ樹脂で被覆し、３７℃，５％塩酸中
で１時間純窒素（99.9998 以上、Ｏ2 ＜０.3ppm ）脱気
(200cc/min) し、−900mv ×５分のカソード処理を行い
自然電位が安定した後（約20分保持）、掃引速度20mv/m
inの条件で行った。この際、対極には白金電極、参照電
極には飽和甘こう電極（SCE)を用いた。ただし測定中は
電解液表面に純窒素ガスを吹き付けることにより酸素の
混入を防いだ。
【００３４】試験結果を図１２に示す。アノード分極特
性としては印加される電圧（横軸）に対して電流（縦
軸）の初期ピークが小さく、平坦部の電流も小さいほど
耐食性が良好である。本発明合金の例として No.２，５
及び６合金を従来の医療用チタン合金Ｔｉ−６Ａｌ−４
Ｖと比較して示しているが、本発明合金はいずれも各電
位においてその電流値はＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金よりも
低く、耐食性が良いことが示されている。また本発明合
金間の比較をすると、 No.２合金（Ｔi −10Ｚr−８Ｎb
−２Ｔa ）にさらにＴa 量を増やしたのが No.５合金
（Ｔi −10Ｚr −８Ｎb −４Ｔa ）であるが、Ｔa 量の
増加によって平坦部の電流値がさらに下がっており、耐
食性の向上に有効であることが判る。一方、 No.２合金
（Ｔi −10Ｚr −８Ｎb −２Ｔa ）にＰd を添加したの
が No.６合金（Ｔi −10Ｚr −８Ｎb −２Ｔa −0.2 Ｐ
d ）であるが、Ｔa 増量の場合と同様に平坦部の電流値
が下がっており、耐食性の向上に有効であることが判
る。
性としては印加される電圧（横軸）に対して電流（縦
軸）の初期ピークが小さく、平坦部の電流も小さいほど
耐食性が良好である。本発明合金の例として No.２，５
及び６合金を従来の医療用チタン合金Ｔｉ−６Ａｌ−４
Ｖと比較して示しているが、本発明合金はいずれも各電
位においてその電流値はＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金よりも
低く、耐食性が良いことが示されている。また本発明合
金間の比較をすると、 No.２合金（Ｔi −10Ｚr−８Ｎb
−２Ｔa ）にさらにＴa 量を増やしたのが No.５合金
（Ｔi −10Ｚr −８Ｎb −４Ｔa ）であるが、Ｔa 量の
増加によって平坦部の電流値がさらに下がっており、耐
食性の向上に有効であることが判る。一方、 No.２合金
（Ｔi −10Ｚr −８Ｎb −２Ｔa ）にＰd を添加したの
が No.６合金（Ｔi −10Ｚr −８Ｎb −２Ｔa −0.2 Ｐ
d ）であるが、Ｔa 増量の場合と同様に平坦部の電流値
が下がっており、耐食性の向上に有効であることが判
る。
【００３５】
【発明の効果】以上のように本発明に係る生体用チタン
合金によれば、合金元素として生体為害性のないＮb ，
Ｔa ，Ｚr ，Ｓn ，Ｐd を選択するとともに、Ｎb を４
〜８重量％、Ｔa を２〜４重量％とし、Ｐd を１重量％
以下としたので、製造性，機械的性質を確保しながら耐
蝕性を改善できる効果があり、またＺr ，Ｓn を合計で
５〜２０重量％とするとともに、窒素，酸素を0.3 重量
％以下としたので、延性に悪影響を来すことなく引張強
度を向上できる効果がある。
合金によれば、合金元素として生体為害性のないＮb ，
Ｔa ，Ｚr ，Ｓn ，Ｐd を選択するとともに、Ｎb を４
〜８重量％、Ｔa を２〜４重量％とし、Ｐd を１重量％
以下としたので、製造性，機械的性質を確保しながら耐
蝕性を改善できる効果があり、またＺr ，Ｓn を合計で
５〜２０重量％とするとともに、窒素，酸素を0.3 重量
％以下としたので、延性に悪影響を来すことなく引張強
度を向上できる効果がある。
【図１】本発明の実施例合金の引張性質におけるＺr 量
依存性を示す特性図である。
依存性を示す特性図である。
【図２】本発明の実施例合金の引張性質におけるＺr 量
依存性を示す特性図である。
依存性を示す特性図である。
【図３】本発明の実施例合金の引張性質におけるＮb 量
依存性を示す特性図である。
依存性を示す特性図である。
【図４】本発明の実施例合金の引張性質におけるＴa 量
依存性を示す特性図である。
依存性を示す特性図である。
【図５】本発明の実施例合金の引張性質におけるＰd 量
依存性を示す特性図である。
依存性を示す特性図である。
【図６】本発明の実施例合金の引張性質におけるＺr ，
Ｓn 量依存性を示す特性図である。
Ｓn 量依存性を示す特性図である。
【図７】本発明の実施例合金の引張性質におけるＳn 量
依存性を示す特性図である。
依存性を示す特性図である。
【図８】本発明の実施例合金の引張性質における酸素，
窒素量依存性を示す特性図である。
窒素量依存性を示す特性図である。
【図９】本発明の実施例合金の引張性質における酸素，
窒素量依存性を示す特性図である。
窒素量依存性を示す特性図である。
【図１０】本発明の実施例合金の浸漬試験結果を示す特
性図である。
性図である。
【図１１】本発明の実施例合金の浸漬試験結果を示す特
性図である。
性図である。
【図１２】本発明の実施例合金のアノード分極試験結果
を示す特性図である。
を示す特性図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡崎 義光 茨城県つくば市並木１丁目２番地 工業技 術院機械技術研究所内 (72)発明者 伊藤 敦夫 茨城県つくば市並木１丁目２番地 工業技 術院機械技術研究所内 (72)発明者 伊藤 喜昌 神戸市須磨区西落合６丁目１番56−104
Claims (4)
- 【請求項１】 Ｎb ：４〜８重量％、Ｔa ：２〜４重量
％、及び（Ｚr ＋Ｓn ）：５〜２０重量％を含み、残部
Ｔi 及び不可避的不純物より成ることを特徴とする生体
用チタン合金。 - 【請求項２】 Ｎb ：４〜８重量％、Ｔa ：２〜４重量
％、Ｐd ：１重量％以下、及び（Ｚr ＋Ｓn ）：５〜２
０重量％を含み、残部Ｔi 及び不可避的不純物より成る
ことを特徴とする生体用チタン合金。 - 【請求項３】 Ｎb ：４〜８重量％、Ｔa ：２〜４重量
％、（Ｚr ＋Ｓn ）：５〜２０重量％、及びＯ2 ，Ｎ2
の一方，又は両方を０.3重量％以下づつ含み、残部Ｔi
及び不可避的不純物より成ることを特徴とする生体用チ
タン合金。 - 【請求項４】 Ｎb ：４〜８重量％、Ｔa ：２〜４重量
％、（Ｚr ＋Ｓn ）：５〜２０重量％、Ｐd ：１重量％
以下、及びＯ2 ，Ｎ2 の何れか一方又は両方を０.3重量
％以下づつ含み、残部Ｔi 及び不可避的不純物より成る
ことを特徴とする生体用チタン合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3277174A JPH0816256B2 (ja) | 1991-09-27 | 1991-09-27 | 生体用チタン合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3277174A JPH0816256B2 (ja) | 1991-09-27 | 1991-09-27 | 生体用チタン合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0741889A true JPH0741889A (ja) | 1995-02-10 |
| JPH0816256B2 JPH0816256B2 (ja) | 1996-02-21 |
Family
ID=17579844
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3277174A Expired - Lifetime JPH0816256B2 (ja) | 1991-09-27 | 1991-09-27 | 生体用チタン合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0816256B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100393270B1 (ko) * | 2000-12-15 | 2003-07-31 | 이도재 | 티타늄 합금 조성물 |
| JP2007259955A (ja) * | 2006-03-27 | 2007-10-11 | Mizuho Co Ltd | 体内埋設用インプラントとその製造方法 |
| CN108893629A (zh) * | 2018-08-03 | 2018-11-27 | 中鼎特金秦皇岛科技股份有限公司 | 一种耐腐蚀钛合金及其制备方法 |
-
1991
- 1991-09-27 JP JP3277174A patent/JPH0816256B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100393270B1 (ko) * | 2000-12-15 | 2003-07-31 | 이도재 | 티타늄 합금 조성물 |
| JP2007259955A (ja) * | 2006-03-27 | 2007-10-11 | Mizuho Co Ltd | 体内埋設用インプラントとその製造方法 |
| JP4714875B2 (ja) * | 2006-03-27 | 2011-06-29 | 瑞穂医科工業株式会社 | 体内埋設用インプラントとその製造方法 |
| CN108893629A (zh) * | 2018-08-03 | 2018-11-27 | 中鼎特金秦皇岛科技股份有限公司 | 一种耐腐蚀钛合金及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0816256B2 (ja) | 1996-02-21 |
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