JPH0833701A - Zirconia medical material and manufacture therefor - Google Patents

Zirconia medical material and manufacture therefor

Info

Publication number
JPH0833701A
JPH0833701A JP6169453A JP16945394A JPH0833701A JP H0833701 A JPH0833701 A JP H0833701A JP 6169453 A JP6169453 A JP 6169453A JP 16945394 A JP16945394 A JP 16945394A JP H0833701 A JPH0833701 A JP H0833701A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
zirconia
medical material
based medical
rare earth
boron
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP6169453A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Nobuo Ayusawa
信夫 鮎澤
Terumitsu Ichimori
照光 一森
Tadahiro Mino
忠弘 美濃
Susumu Nakayama
享 中山
Masahiro Yoshida
昌弘 吉田
Hiroaki Tanji
宏彰 丹治
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shinagawa Refractories Co Ltd
Hoya Corp
Original Assignee
Shinagawa Refractories Co Ltd
Hoya Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shinagawa Refractories Co Ltd, Hoya Corp filed Critical Shinagawa Refractories Co Ltd
Priority to JP6169453A priority Critical patent/JPH0833701A/en
Publication of JPH0833701A publication Critical patent/JPH0833701A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Materials For Medical Uses (AREA)
  • Dental Preparations (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a zirconia-based medical material which has high mechanical properties and is excellent in heat stability. CONSTITUTION:A zirconia-based medical material is composed mainly of ZrO2 and contains at least one kind selected from Yb2O3, Er2-O3, Ho2O3, Y2O3, and Dy2O3, a boron compound, and further Al2O3, and SiO2. Further, at least one kind selected from La2O3, Pr2O11/2, Nd2O3, Sm2O3 and Gd2O3 may be used jointly. A raw material obtained from the above composition by an oxide mixing method is calcined at 500-1200 deg.C and then sintered at 1500-1700 deg.C.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、高い機械的特性を有
し、熱安定性に優れたホウ素化合物を含有する希土類金
属酸化物安定化ジルコニア質医療用材料及びその製造方
法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rare earth metal oxide-stabilized zirconia-based medical material containing a boron compound having high mechanical properties and excellent thermal stability, and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、ジルコニア(ZrO2 )質焼結体
は、材料の有する特徴を応用して種々の分野において、
部材材料として使用されている。例えば、その強靭性を
応用したセラミックス製ハサミや、断熱性、熱膨張性の
特性を利用した断熱型エンジン用部品、酸素イオン導電
性を応用した酸素センサーや燃料電池等が挙げられる。
更に、ジルコニアセラミックスの有する固有物性は、最
近の高福祉化社会の要求にも対応し、医師が治療や診断
の目的で使用するメス、ハサミ、ピンセット、歯列矯正
用ブラケット、歯冠、歯根、関節、骨固定材などに好適
な医療用材料として注目されている。
2. Description of the Related Art In recent years, zirconia (ZrO 2 ) based sintered bodies have been applied in various fields by applying the characteristics of materials.
It is used as a member material. Examples thereof include ceramic scissors to which the toughness is applied, adiabatic engine parts utilizing the properties of heat insulation and thermal expansion, oxygen sensors and fuel cells to which oxygen ion conductivity is applied.
Furthermore, the unique physical properties of zirconia ceramics correspond to the recent demands for a highly welfare society, and doctors use scalpels, scissors, tweezers, orthodontic brackets, crowns, roots, for the purpose of treatment and diagnosis. It has attracted attention as a medical material suitable for joints and bone fixing materials.

【0003】従来用いられている医療用材料としては、
金属製品が多く、炭素鋼、ステンレス、特殊合金など種
々の材料が用いられているが、熱湯や蒸気による洗浄、
滅菌消毒時や人体などに装着した場合などにおいて、水
分の影響による錆、金属イオンの溶出、或いは装着の部
位によっては審美性に劣るなどの問題がある。このよう
な錆、金属イオンの溶出や審美性の点で高分子材料が検
討され、これが使用される場合もあるが、高分子材料は
機械的特性の面で問題がある。
[0003] As medical materials conventionally used,
There are many metal products, and various materials such as carbon steel, stainless steel, special alloys are used, but cleaning with hot water or steam,
When sterilized and disinfected, or when it is attached to a human body, there are problems such as rust due to the influence of moisture, elution of metal ions, or poor aesthetics depending on the attachment site. Although polymer materials have been studied and used in view of such rust, elution of metal ions, and aesthetics, polymer materials have a problem in terms of mechanical properties.

【0004】そこで、水分などの影響による錆や金属イ
オンの溶出などの心配がなく、更に高い機械的特性を有
するジルコニア質焼結体の医療用器具への応用が特公昭
61−60697号公報にて提案されている。このジル
コニア質焼結体は、正方晶系の結晶構造をもつジルコニ
アを少なくとも50モル%含み、かつ立方晶系の結晶構
造をもつジルコニアが10モル%以下であるものとされ
ている。当該公報の実施例の記載では、医療器具として
の使用に関連して蒸気滅菌器で120℃、圧力1.2気
圧でジルコニア製刃物の特性変化を述べている。更に、
特開昭62−235255号公報、特公平3−2902
1号公報では、ジルコニア質焼結体が種々の用途と共に
医療器具用、医療用材料として用途が記載されている。
しかし、これらの公報では、ジルコニア質焼結体の医療
用材料への応用に関する記載が十分ではない。
Therefore, the application of a zirconia-based sintered body having higher mechanical properties without the fear of rusting or elution of metal ions due to the influence of water to medical instruments is disclosed in Japanese Patent Publication No. 61-60697. Have been proposed. This zirconia-based sintered body is supposed to contain at least 50 mol% of zirconia having a tetragonal crystal structure and 10 mol% or less of zirconia having a cubic crystal structure. In the description of the examples of the publication, changes in characteristics of zirconia blades at 120 ° C. and 1.2 atm in a steam sterilizer are described in relation to use as a medical instrument. Furthermore,
JP-A-62-235255, JP-B-3-2902
In Japanese Patent Laid-Open No. 1, a zirconia-based sintered body is described as various applications and applications as medical devices and medical materials.
However, these publications do not sufficiently describe the application of the zirconia-based sintered body to medical materials.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】従来のジルコニア質焼
結体は、100〜300℃付近で長時間にわたり放置さ
れると著しい強度の低下が起こるという欠点がある。こ
のように熱安定性が低いのは、ジルコニア質焼結体の結
晶相のうち、常温では準安定相である正方晶が安定相の
単斜晶に転移し、相転移に伴う体積膨張が焼結体内に微
小亀裂を発生させることによる。特に、この相転移は、
水中もしくは水蒸気中の環境下において上記温度より低
温でも生じ、その速度も非常に速いため、高温(100
〜300℃)で溶媒として水を用いるような洗浄や滅菌
消毒などを行う場合などにおいて、支障をきたすことと
なる。
The conventional zirconia-based sintered body has a drawback that if it is left at about 100 to 300 ° C. for a long time, the strength is remarkably reduced. Such low thermal stability is due to the fact that, of the crystal phases of the zirconia-based sintered body, the tetragonal crystal, which is a metastable phase at room temperature, transforms into the monoclinic crystal of the stable phase, and the volume expansion accompanying the phase transition is calcined. This is due to the generation of microcracks in the conglomerate. In particular, this phase transition is
It occurs at a temperature lower than the above temperature in an environment of water or water vapor, and its speed is also very high, so it is high temperature (100
This is a problem when washing or sterilizing using water as a solvent at a temperature of up to 300 ° C.

【0006】更に、近年の食生活の健康に及ぼす影響に
関連して、歯列矯正が注目されているが、それは歯列矯
正により、歯並びが改善されるだけでなく、咀嚼機能が
向上する。この際、歯面に接着して使用されるブラケッ
トは、使用前の滅菌あるいは使用中の口腔内の飲食物に
由来する熱的条件にも耐え得ることが要求されるが、従
来、このような要求特性を十分に満足するジルコニア質
焼結体は提供されていない。
[0006] Further, regarding the influence of eating habits on health in recent years, orthodontic treatment has been attracting attention. With orthodontic treatment, not only the alignment of teeth is improved but also the masticatory function is improved. At this time, the bracket used by adhering to the tooth surface is required to be able to withstand the thermal conditions derived from sterilization before use or foods and drinks in the oral cavity during use. A zirconia-based sintered body that sufficiently satisfies the required properties has not been provided.

【0007】本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされ
たものであって、機械的特性に優れる上に、上述の如き
温度域の熱安定性が良好なジルコニア質医療用材料及び
その製造方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional circumstances, and is excellent in mechanical properties and has good thermal stability in the temperature range as described above, and a method for producing the same. The purpose is to provide.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】請求項1のジルコニア質
医療用材料は、ZrO2 を主成分とし、Yb23 ,E
23 ,Ho23 ,Y23 及びDy23 よりな
る群から選ばれる1種又は2種以上の希土類金属(R
1)の酸化物(R1−O)と、ホウ素化合物とを含むこ
とを特徴とする。
The zirconia-based medical material according to claim 1 contains ZrO 2 as a main component, and Yb 2 O 3 , E.
R 2 O 3 , Ho 2 O 3 , Y 2 O 3, and one or more rare earth metals selected from the group consisting of Dy 2 O 3 (R
It is characterized by containing the oxide (R1-O) of 1) and a boron compound.

【0009】請求項2のジルコニア質医療用材料は、請
求項1に記載のジルコニア質医療用材料において、Zr
2 に対する希土類金属(R1)の酸化物(R1−O)
のモル比(R1−O/ZrO2 )が、1.5/98.5
〜5/95であることを特徴とする。
The zirconia-based medical material according to claim 2 is the zirconia-based medical material according to claim 1, wherein Zr
Oxide of rare earth metal (R1) with respect to O 2 (R1-O)
The molar ratio of (R1-O / ZrO 2) is 1.5 / 98.5
˜5 / 95.

【0010】請求項3のジルコニア質医療用材料は、Z
rO2 を主成分とし、Yb23 ,Er23 ,Ho2
3 ,Y23 及びDy23 よりなる群から選ばれる
1種又は2種以上の希土類金属(R1)の酸化物(R1
−O)と、La23 ,Pr211/3,Nd23 ,S
23 及びGd23 よりなる群から選ばれる1種又
は2種以上の希土類金属(R2)の酸化物(R2−O)
と、ホウ素化合物とを含むことを特徴とする。
The zirconia-based medical material according to claim 3 is Z
rO 2 as a main component, Yb 2 O 3 , Er 2 O 3 , Ho 2
Oxide of one or more rare earth metal (R1) selected from the group consisting of O 3 , Y 2 O 3 and Dy 2 O 3 (R1
And -O), La 2 O 3, Pr 2 O 11/3, Nd 2 O 3, S
one or oxides of two or more rare earth metals (R2) selected from the group consisting of m 2 O 3 and Gd 2 O 3 (R2-O )
And a boron compound.

【0011】請求項4のジルコニア質医療用材料は、請
求項3に記載のジルコニア質医療用材料において、希土
類金属(R1)の酸化物(R1−O)と、希土類金属
(R2)の酸化物(R2−O)とのモル比(R1−O/
R2−O)が30/70以上、100/0未満であるこ
とを特徴とする。
The zirconia-based medical material according to claim 4 is the zirconia-based medical material according to claim 3, wherein the oxide (R1-O) of the rare earth metal (R1) and the oxide of the rare earth metal (R2) are included. (R2-O) molar ratio (R1-O /
R2-O) is 30/70 or more and less than 100/0.

【0012】請求項5のジルコニア質医療用材料は、請
求項3又は4に記載のジルコニア質医療用材料におい
て、ZrO2 に対する希土類金属(R1)の酸化物(R
1−O)と希土類金属(R2)の酸化物(R2−O)と
の合計のモル比((R1−O+R2−O)/ZrO2
が、1.5/98.5〜5/95であることを特徴とす
る。
A zirconia-based medical material according to claim 5 is the zirconia-based medical material according to claim 3 or 4, wherein an oxide (R1) of a rare earth metal (R1) with respect to ZrO 2 is used.
1-O) and rare earth metal (oxide of R2) (R2-O) and the total molar ratio of ((R1-O + R2- O) / ZrO 2)
Is 1.5 / 98.5-5 / 95.

【0013】請求項6のジルコニア質医療用材料は、請
求項1ないし5のいずれか1項に記載のジルコニア質医
療用材料において、ホウ素化合物が、酸化ホウ素、窒化
ホウ素、炭化ホウ素、ホウ化ジルコニウム、希土類金属
(R1)のホウ化物及び希土類金属(R2)のホウ化物
よりなる群から選ばれる1種又は2種以上のホウ素化合
物であることを特徴とする。
A zirconia-based medical material according to claim 6 is the zirconia-based medical material according to any one of claims 1 to 5, wherein the boron compound is boron oxide, boron nitride, boron carbide or zirconium boride. , One or more boron compounds selected from the group consisting of borides of rare earth metals (R1) and borides of rare earth metals (R2).

【0014】請求項7のジルコニア質医療用材料は、請
求項1ないし6のいずれか1項に記載のジルコニア質医
療用材料において、ホウ素化合物の含有量がホウ素
(B)に換算して0.05〜8モル%であることを特徴
とする。
The zirconia-based medical material according to claim 7 is the zirconia-based medical material according to any one of claims 1 to 6, wherein the content of the boron compound is 0. It is characterized by being 05 to 8 mol%.

【0015】請求項8のジルコニア質医療用材料は、請
求項1ないし7のいずれか1項に記載のジルコニア質医
療用材料において、更に、Al23 及び/又はSiO
2 を含むことを特徴とする。
The zirconia-based medical material according to claim 8 is the zirconia-based medical material according to any one of claims 1 to 7, further comprising Al 2 O 3 and / or SiO 2.
It is characterized by including 2 .

【0016】請求項9のジルコニア質医療用材料は、請
求項8に記載のジルコニア質医療用材料において、ホウ
素化合物が、酸化ホウ素、窒化ホウ素、炭化ホウ素、ホ
ウ化ジルコニウム、希土類金属(R1)のホウ化物、希
土類金属(R2)のホウ化物、ホウ化アルミニウム及び
ホウ化珪素よりなる群から選ばれる1種又は2種以上の
ホウ素化合物であることを特徴とする。
A zirconia-based medical material according to claim 9 is the zirconia-based medical material according to claim 8, wherein the boron compound is boron oxide, boron nitride, boron carbide, zirconium boride, or a rare earth metal (R1). It is characterized by being one or more kinds of boron compounds selected from the group consisting of borides, borides of rare earth metals (R2), aluminum borides and silicon borides.

【0017】請求項10のジルコニア質医療用材料は、
請求項8又は9に記載のジルコニア質医療用材料におい
て、ホウ素化合物の含有量がホウ素(B)に換算して
0.05〜8%モル%、Al23 の含有量が0.1〜
5モル%、SiO2 の含有量が0.05〜1.5モル%
であることを特徴とする。
The zirconia-based medical material according to claim 10 comprises:
In the zirconia-based medical material according to claim 8 or 9, the content of the boron compound is 0.05 to 8% mol% in terms of boron (B), and the content of Al 2 O 3 is 0.1 to 0.1%.
5 mol%, the content of SiO 2 is 0.05 to 1.5 mol%
Is characterized in that.

【0018】請求項11のジルコニア質医療用材料は、
請求項1ないし10のいずれか1項に記載のジルコニア
質医療用材料において、平均粒子径が3μm以下、嵩密
度が5.8g/cm3 以上で且つ、結晶粒子が主として
正方晶の相又は正方晶と立方晶との混合相よりなり、1
00〜300℃の温度にて大気中又は水及び水蒸気中に
おいて長時間使用しても当該材料の劣化が起こりにくい
ことを特徴とする。
The zirconia-based medical material according to claim 11 comprises:
The zirconia-based medical material according to any one of claims 1 to 10, wherein the average particle diameter is 3 µm or less, the bulk density is 5.8 g / cm 3 or more, and the crystal particles are mainly tetragonal phase or tetragonal phase. Consisting of a mixed phase of crystals and cubic crystals, 1
It is characterized in that deterioration of the material does not easily occur even when used for a long time in the air or water and steam at a temperature of 00 to 300 ° C.

【0019】請求項12のジルコニア質医療用材料は、
請求項1ないし11のいずれか1項に記載のジルコニア
質医療用材料において、医療分野における治療や診断の
目的で使用されるメス、ハサミ、ピンセット、歯列矯正
用ブラケット、歯冠、歯根、関節、骨固定材などに使用
することを特徴とする。
The zirconia-based medical material according to claim 12 is
The zirconia-based medical material according to any one of claims 1 to 11, wherein a scalpel, scissors, tweezers, orthodontic bracket, crown, root, joint used for the purpose of treatment or diagnosis in the medical field. It is characterized by being used as a bone fixing material.

【0020】請求項13のジルコニア質医療用材料の製
造方法は、請求項1ないし12のいずれか1項に記載の
ジルコニア質医療用材料を製造する方法であって、化学
合成法(中和共沈法、加水分解法、アルコキシド法等)
又は、酸化物粉末の混合による方法にて得られたものを
500〜1200℃で仮焼を行った後、1300〜17
00℃にて焼結させることを特徴とする。
A method for producing the zirconia-based medical material according to claim 13 is a method for producing the zirconia-based medical material according to any one of claims 1 to 12, which is a chemical synthesis method (neutralization method). Precipitation method, hydrolysis method, alkoxide method, etc.)
Alternatively, after being calcined at a temperature of 500 to 1200 ° C., obtained by a method of mixing oxide powder, 1300 to 17
It is characterized by being sintered at 00 ° C.

【0021】以下に本発明を詳細に説明する。The present invention will be described in detail below.

【0022】本発明のジルコニア質医療用材料におい
て、安定化剤として用いる希土類金属は、Yb23
Er23 ,Ho23 ,Y23 及びDy23 より
なる群から選ばれる1種又は2種以上の希土類金属(以
下「R1」と略す。)の酸化物(以下「R1−O」と略
す。)である。また、このR1−Oと共に、La2
3,Pr211/3,Nd23 ,Sm23 及びGd2
3 よりなる群から選ばれる1種又は2種以上の希土
類金属(以下「R2」と略す。)の酸化物(以下「R2
−O」と略す。)を併用しても良い。なお、Sc2
3 ,Eu23 ,Tb23 ,Tm27/2 及びLu2
3 を安定化剤として用いることもできるが、これらは
非常に高価であり、ジルコニア製品とした場合、コスト
面における市場競争力で問題となる。
In the zirconia-based medical material of the present invention, the rare earth metal used as a stabilizer is Yb 2 O 3 ,
Er 2 O 3, Ho 2 O 3, Y 2 O 3 and Dy 2 O 1 or two or more rare earth metals 3 selected from the group consisting of (hereinafter referred to as "R1".) Oxide (hereinafter "R1 -O "is abbreviated.). Also, with this R1-O, La 2
O 3 , Pr 2 O 11/3 , Nd 2 O 3 , Sm 2 O 3 and Gd 2
An oxide of one or more rare earth metals (hereinafter abbreviated as “R2”) selected from the group consisting of O 3 (hereinafter referred to as “R2”).
-O "is abbreviated. ) May be used together. In addition, Sc 2 O
3 , Eu 2 O 3 , Tb 2 O 3 , Tm 2 O 7/2 and Lu 2
O 3 can also be used as a stabilizer, but these are very expensive, and when used as a zirconia product, they pose a problem in terms of cost competitiveness in the market.

【0023】これらの希土類金属酸化物のうち、R1−
Oは、ZrO2 を安定化させる効果をもっており、高い
機械的特性を有する良好なジルコニア質医療用材料を得
ることを可能とする。一方、R2−Oを、単独で安定化
剤として用いた場合には、R1−Oで安定化させたジル
コニア質医療用材料ほど、高い機械的特性を有する良好
な材料とはなりにくい。しかし、本発明者らにより、R
1−OとR2−Oとを一定の比率で混ぜ合わせて安定化
剤とすることにより、従来から知られているR1−O単
独で安定化させたジルコニア質医療用材料と同等な特性
を有するジルコニア質医療用材料を得ることができるこ
とが見出された。この一定比率とは、本発明で規定する
比率であり、R1−OとR2−Oのモル比(R1−O/
R2−O)で30/70以上、100/0未満である。
このモル比が30/70未満でR2−Oの量が多いもの
ではR2−Oの影響が大きくなり、ZrO2 を安定化さ
せることが困難となる。このようなことから、R1−O
とR2−Oとのモル比R1−O/R2−Oが30/70
以上の範囲を外れるものでは、本発明で目的とする優れ
た特性を有するジルコニア質医療用材料を得ることがで
きない場合があるため、R1−O/R2−Oは30/7
0以上とする。
Of these rare earth metal oxides, R1-
O has the effect of stabilizing ZrO 2 and makes it possible to obtain a good zirconia-based medical material having high mechanical properties. On the other hand, when R2-O is used alone as a stabilizer, a zirconia-based medical material stabilized with R1-O is unlikely to be a good material having high mechanical properties. However, by the present inventors, R
By mixing 1-O and R2-O at a constant ratio to form a stabilizer, it has properties equivalent to those of conventionally known zirconia-based medical materials stabilized by R1-O alone. It has been found that a zirconia-based medical material can be obtained. This constant ratio is a ratio defined in the present invention, and is a molar ratio of R1-O and R2-O (R1-O /
R2-O) is 30/70 or more and less than 100/0.
But the molar ratio is the amount of R2-O is often less than 30/70 the greater the impact of the R2-O, it is difficult to stabilize the ZrO 2. From this, R1-O
And R2-O molar ratio R1-O / R2-O is 30/70
If the content is out of the above range, it may not be possible to obtain a zirconia-based medical material having excellent properties aimed at by the present invention. Therefore, R1-O / R2-O is 30/7.
Set to 0 or more.

【0024】また、本発明において、希土類金属酸化物
の合計とZrO2 とのモル比、即ち、希土類金属酸化物
としてR1−Oのみを用いる場合にはR1−O/ZrO
2 、希土類金属酸化物としてR1−OとR2−Oとを併
用する場合には(R1−O+R2−O)/ZrO2 (以
下、このR1−O,R2−Oを「R−O」と総称し、希
土類金属酸化物とZrO2 とのモル比を「R−O/Zr
2 」と略す。)が1.5/98.5〜5/95、特に
2/98〜4/96の範囲内にあることが好ましい。R
−O/ZrO2 のモル比が、1.5/98.5未満で
は、焼結し難く、得られるジルコニア質医療用材料に安
定した正方晶が生成せず、主として正方晶からなるジル
コニア質医療用材料は得られない。また、5/95を超
えるものでは、十分な機械的特性を有するジルコニア質
医療用材料は得ることはできない。
In the present invention, the molar ratio of the total rare earth metal oxide to ZrO 2 , that is, R 1 -O / ZrO 2 when only R 1 -O is used as the rare earth metal oxide.
2, when used in combination with R1-O and R2-O as the rare earth metal oxides (R1-O + R2-O ) / ZrO 2 ( hereinafter, collectively the R1-O, R2-O as "R-O" Then, the molar ratio of the rare earth metal oxide and ZrO 2 is set to “RO / Zr
Abbreviated as "O 2 ". ) Is preferably in the range of 1.5 / 98.5 to 5/95, and particularly preferably in the range of 2/98 to 4/96. R
The molar ratio of -O / ZrO 2 is less than 1.5 / 98.5, hardly sintered, stable tetragonal to obtain zirconia medical material is not generated, zirconia medical consisting mainly of tetragonal There is no material available. Further, if it exceeds 5/95, a zirconia-based medical material having sufficient mechanical properties cannot be obtained.

【0025】本発明のジルコニア質医療用材料は、その
原料組成中にホウ素からなる化合物を含有している。こ
れは、次の理由による。即ち、200℃,250時間の
水中テストを行った試料の曲げ強度及び表面組織を観察
した結果、ホウ素化合物を含まないジルコニア焼結体に
は大きな強度の低下が見られ試料表面においても多数の
微亀裂が観測された(図1(a)参照)。しかし、これ
に対し、ホウ素化合物を添加したジルコニア焼結体には
上記のような変質層は殆ど認められないが、非常に薄い
ものであった(図1(b)参照)。テストを行う前の試
料の強度は、ホウ素化合物の添加の有無によって異な
り、添加したもののほうが明らかに強度の向上が認めら
れた。これらのことより、ホウ素化合物は、ジルコニア
質医療用材料を更に高強度とさせると共に熱安定性を向
上させることのできる添加物であると判明したことによ
る。即ち、本発明のジルコニア質医療用材料において、
ホウ素化合物が含まれないとジルコニア質医療用材料が
得られず、ホウ素化合物を含有する場合であってもその
含有量が0.05モル%未満(B換算)では、ホウ素化
合物の添加による効果は見られない。また、ホウ素化合
物を8モル%(B換算)を超えて添加した場合では、か
えって強度の低下を招く傾向がある。このことより、ホ
ウ素化合物の添加量は、B換算で0.05〜8モル%、
好ましくは、0.05〜5モル%が良い。
The zirconia-based medical material of the present invention contains a compound consisting of boron in its raw material composition. This is for the following reason. That is, as a result of observing the bending strength and the surface structure of the sample which was subjected to the underwater test at 200 ° C. for 250 hours, the zirconia sintered body containing no boron compound showed a large decrease in strength, and many fine particles were observed on the surface of the sample. A crack was observed (see FIG. 1 (a)). On the other hand, in the zirconia sintered body to which the boron compound was added, the above-mentioned deteriorated layer was hardly observed, but it was very thin (see FIG. 1 (b)). The strength of the sample before the test was different depending on whether or not the boron compound was added, and the strength of the added one was clearly recognized. From these, it was found that the boron compound is an additive that can further increase the strength of the zirconia-based medical material and improve the thermal stability. That is, in the zirconia-based medical material of the present invention,
If the boron compound is not contained, a zirconia-based medical material cannot be obtained. Even if the boron compound is contained, if the content is less than 0.05 mol% (B conversion), the effect of the addition of the boron compound is can not see. Further, when the boron compound is added in an amount of more than 8 mol% (calculated as B), the strength tends to be rather lowered. From this, the addition amount of the boron compound is 0.05 to 8 mol% in terms of B,
It is preferably 0.05 to 5 mol%.

【0026】本発明のジルコニア質医療用材料において
は、更に、Al23 及び/又はSiO2 を添加するこ
とが好ましく、添加により試料の焼結が容易となり、低
温にて焼成することができるようになる(ホウ素化合
物、Al23 及びSiO2 を最適量添加した試料に対
し、ホウ素化合物のみを添加した試料では、同一の密度
及び機械的強度を得るためには、焼成温度を約50〜1
00℃高くする必要がある(実施例1の No.4と No.1
6の関係)。)。よって、Al23 及び/又はSiO
2 の添加でホウ素化合物の添加量を少なくすることも可
能である。
In the zirconia-based medical material of the present invention, it is preferable to further add Al 2 O 3 and / or SiO 2. The addition makes the sample easy to sinter and can be fired at a low temperature. In comparison with the sample to which the boron compound, Al 2 O 3 and SiO 2 were added in the optimum amount, the sample to which only the boron compound was added had a firing temperature of about 50 to obtain the same density and mechanical strength. ~ 1
It is necessary to raise the temperature by 00 ° C. (No. 4 and No. 1 of Example 1)
6 relationship). ). Therefore, Al 2 O 3 and / or SiO
It is possible to reduce the amount of the boron compound added by adding 2 .

【0027】また、Al23 は、ジルコニア質医療用
材料の機械的強度、特に硬さ特性の向上に効果が見られ
る。更に、ジルコニア中に均一に分散させることによ
り、焼結性の向上が見られる。しかし、Al23 の添
加効果は、0.1モル%未満の添加では現れない。5モ
ル%を超えての添加は、逆に密度や機械的強度を低下さ
せる原因となる。従って、Al23 を添加する場合、
その添加量は0.1〜5モル%、好ましくは0.3〜2
モル%とする。
Further, Al 2 O 3 is effective in improving the mechanical strength, especially hardness characteristics of the zirconia-based medical material. Further, by uniformly dispersing it in zirconia, the sinterability is improved. However, the effect of adding Al 2 O 3 does not appear when the content is less than 0.1 mol%. On the contrary, the addition of more than 5 mol% causes a decrease in density and mechanical strength. Therefore, when Al 2 O 3 is added,
The amount added is 0.1 to 5 mol%, preferably 0.3 to 2
Mol%.

【0028】一方、SiO2 は、ジルコニア質医療用材
料の焼結性を向上させることのできる添加物である。よ
って、SiO2 を添加することにより、試料を低温度で
焼結させることが可能となり、焼成コストが削減でき、
更に、粒成長を抑えるなどの効果が得られる。しかし、
SiO2 の添加量が0.05モル%未満では、SiO2
添加による効果は認められない。また、1.5モル%を
超えてSiO2 を添加した場合では、粒成長が促進さ
れ、機械的強度や熱安定性の低下を招いてしまう。従っ
て、SiO2 を添加する場合、その添加量は0.05〜
1.5モル%、好ましくは0.1〜0.5モル%とす
る。
On the other hand, SiO 2 is an additive capable of improving the sinterability of the zirconia-based medical material. Therefore, by adding SiO 2 , it becomes possible to sinter the sample at a low temperature, and the firing cost can be reduced.
Further, effects such as suppressing grain growth can be obtained. But,
If the amount of SiO 2 is less than 0.05 mol%, SiO 2
No effect of addition is observed. Further, when SiO 2 is added in an amount of more than 1.5 mol%, grain growth is promoted, resulting in deterioration of mechanical strength and thermal stability. Therefore, when SiO 2 is added, the addition amount is 0.05 to
It is set to 1.5 mol%, preferably 0.1 to 0.5 mol%.

【0029】これらの添加物は、添加成分(Al,S
i)の酸化物のほかに窒化物、炭化物又は、水酸化物な
どの形で添加しても同様の効果が得られる。また、ホウ
素化合物に関しては、ホウ素からなる酸化物(B2
3 )のほかに窒化物(BN)、炭化物(B4 C)、又
は、主成分であるZr、安定化剤としての希土類金属、
又は、添加成分のAl,Siなどからなるホウ化物(Z
rB2 ,YB8 ,AlB2 ,SiB4 など)によって添
加しても良い。
These additives are added components (Al, S
Similar effects can be obtained by adding in the form of nitride, carbide, hydroxide or the like in addition to the oxide of i). As for the boron compound, an oxide of boron (B 2 O
In addition to 3 ), nitride (BN), carbide (B 4 C), or Zr as the main component, a rare earth metal as a stabilizer,
Alternatively, a boride (Z, Z), which is an additive component such as Al or Si
rB 2 , YB 8 , AlB 2 , SiB 4, etc.).

【0030】本発明の方法に従って、ジルコニア質医療
用材料を製造するには、まず、酸化物混合法又は、中和
共沈法、加水分解法、アルコキシド法等の化学合成法を
用い、ZrO2 にR−O及びホウ素化合物、更に好まし
くはAl23 及び/又はSiO2 を含有するような上
記所定組成原料を作成する。次に、得られた原料粉を5
00〜1200℃の温度範囲内で仮焼し、仮焼粉を解砕
した後、成形する。成形法としては特に制限はなく、金
型法、CIP法、射出法、押出し法、鋳込み法などを採
用することができる。得られた成形体を1300〜17
00℃、好ましくは1400〜1600℃の温度範囲内
で焼結させる。
In order to produce a zirconia-based medical material according to the method of the present invention, first, an oxide mixing method or a chemical synthesis method such as a neutralization coprecipitation method, a hydrolysis method or an alkoxide method is used to produce ZrO 2 A raw material of the above-mentioned composition containing R—O and a boron compound, more preferably Al 2 O 3 and / or SiO 2 is prepared. Next, the obtained raw material powder is added to 5
It is calcined within a temperature range of 00 to 1200 ° C., and the calcined powder is crushed and then molded. The molding method is not particularly limited, and a die method, a CIP method, an injection method, an extrusion method, a casting method and the like can be adopted. The obtained molded body is 1300 to 17
Sintering is performed within a temperature range of 00 ° C, preferably 1400 to 1600 ° C.

【0031】本発明の方法において、仮焼は、混合原料
を出来る限り均一なものとするため、及び、ZrO2
一部を相転移させておき焼成過程での焼結の促進を図る
ためのものであり、本発明の製造方法において重要な要
件である。ここで言う仮焼条件においても下限値500
℃は、仮焼によってZrO2 の単斜晶の一部を正方晶に
相転移させることが可能な最低温度である。一般に、Z
rO2 の単斜晶から正方晶への転移は、1170℃付近
と言われているが、ZrO2 に安定化剤を加えることに
よりその温度は低温に移動し、例えばY23 を安定化
剤として用いたものでは、800℃ぐらいの温度で相転
移が見られる。この温度は、安定化剤の種類あるいは量
による異なる値となる。一方、仮焼温度の上限値120
0℃は、仮焼後の原料に見られる凝集粉が、解砕工程に
より十分粉砕され得る最高温度であり、この温度を超え
て仮焼を行ったものでは、解砕後においても凝集粒が残
留し、これが大きな破壊点となり、ジルコニア質医療用
材料の強度の低下を招く。従って、仮焼温度は500〜
1200℃、好ましくは800〜1200℃とする。
In the method of the present invention, calcination is performed to make the mixed raw material as uniform as possible and to promote the sintering in the firing process by causing a part of ZrO 2 to undergo phase transition. And is an important requirement in the manufacturing method of the present invention. Even under the calcination conditions here, the lower limit value is 500.
C is the lowest temperature at which part of the monoclinic ZrO 2 crystal can be transformed into a tetragonal phase by calcination. Generally, Z
The transition of rO 2 from monoclinic to tetragonal is said to be around 1170 ° C. However, by adding a stabilizer to ZrO 2 , the temperature shifts to a low temperature, and for example Y 2 O 3 is stabilized. When used as an agent, a phase transition is observed at a temperature of about 800 ° C. This temperature varies depending on the type or amount of stabilizer. On the other hand, the upper limit of the calcination temperature is 120
0 ° C. is the maximum temperature at which the agglomerated powder found in the raw material after calcination can be sufficiently crushed in the crushing step. It remains and becomes a major breaking point, leading to a decrease in strength of the zirconia-based medical material. Therefore, the calcination temperature is 500-
The temperature is 1200 ° C., preferably 800 to 1200 ° C.

【0032】また、本焼成となる焼結温度が1300℃
未満では、緻密化が進まず、一方、1700℃を超える
と、結晶粒の異常粒成長などにより、高強度な焼結体と
はならない。
The sintering temperature for main firing is 1300 ° C.
If it is less than 1, the densification does not proceed, while if it exceeds 1700 ° C., a high-strength sintered body cannot be obtained due to abnormal grain growth of crystal grains.

【0033】本発明のジルコニア質医療用材料は、上記
したような組成及び製造方法よりなり、且つ、平均粒子
径が3μm以下、好ましくは2μm以下で、嵩密度が
5.8g/cm3 以上、好ましくは5.9g/cm3
上で、且つ、結晶粒子が主として正方晶の相又は正方晶
と立方晶との混合相よりなり、100〜300℃の温度
にて大気中又は水及び水蒸気中での長時間における使用
に際し、当該材料の劣化が起こりにくいものである。平
均粒子径が3μmを超えるようなジルコニア質医療用材
料では、熱安定性等の面において良い特性を得ることが
できない。よって、100〜300℃の温度にて大気中
又は水及び水蒸気中での長時間における使用に際し、材
料の劣化を招くこととなる。また、嵩密度が5.8g/
cm3 未満のものも同様に熱安定性の向上効果が得られ
ない。
The zirconia-based medical material of the present invention has the above-mentioned composition and manufacturing method, has an average particle size of 3 μm or less, preferably 2 μm or less, and a bulk density of 5.8 g / cm 3 or more, It is preferably 5.9 g / cm 3 or more, and the crystal grains mainly consist of a tetragonal phase or a mixed phase of tetragonal and cubic, and are in the air or water and water vapor at a temperature of 100 to 300 ° C. When used for a long time, the material is unlikely to deteriorate. A zirconia-based medical material having an average particle size of more than 3 μm cannot obtain good properties in terms of thermal stability and the like. Therefore, when used at a temperature of 100 to 300 ° C. in the air or in water and steam for a long time, the material is deteriorated. The bulk density is 5.8 g /
Similarly, if it is less than 3 cm 3, the effect of improving the thermal stability cannot be obtained.

【0034】なお、材料の結晶相内の単斜晶、正方晶、
及び立方晶の含有量は、材料表面を#600のダイアモ
ンド砥石で研削した後、1〜5μmのダイアモンド粒に
より鏡面に仕上げ、その表面のX線回折による強度比よ
り以下の式を用いて求めた。
The monoclinic crystal, tetragonal crystal, and
The content of the cubic crystal was obtained by grinding the material surface with a # 600 diamond grindstone, finishing it to a mirror surface with 1 to 5 μm diamond grains, and using the following formula from the intensity ratio of the surface by X-ray diffraction. .

【0035】[0035]

【数1】 [Equation 1]

【0036】また、平均粒子径の測定には、まず、上記
するような鏡面に仕上げた焼結体の表面をフッ化水素酸
によりエッチング処理を行い電子顕微鏡写真で粒子を5
0個以上含むような一定面積S内に等しい円の直径d
を、式d=(4S/π)1/2 により計算する。そして、
dを同一試料の3ケ所以上の視野について求めその平均
値を平均粒子径とする。粒子数nは、一定面積Sに完全
に含まれる粒子の数と一定面積の境界線で切られる粒子
の数の1/2との和とする(測定法については、特公昭
61−21184号公報参照)。
In order to measure the average particle size, first, the surface of the above-mentioned mirror-finished sintered body is subjected to etching treatment with hydrofluoric acid, and the number of particles is determined by electron microscopy.
The diameter d of a circle that is equal to the area S including zero or more
Is calculated by the formula d = (4S / π) 1/2 . And
d is determined for three or more visual fields of the same sample, and the average value is defined as the average particle size. The number n of particles is the sum of the number of particles completely contained in the fixed area S and 1/2 of the number of particles cut by the boundary line of the fixed area (for the measuring method, Japanese Patent Publication No. 61-21184). reference).

【0037】本発明においては、特に、加圧焼結処理に
よりジルコニア質医療用材料を製造することにより、よ
り一層高い機械的特性を有するジルコニア質医療用材料
を製造することができる。例えば、後述の実施例におい
てCIP成型後の焼成により製造された強度100kg
f/mm2 以上のものは、HIP処理により、140k
gf/mm2 以上の高強度な焼結体とすることができ
る。
In the present invention, in particular, the zirconia-based medical material having higher mechanical properties can be produced by producing the zirconia-based medical material by the pressure sintering treatment. For example, a strength of 100 kg produced by firing after CIP molding in the examples described later.
For f / mm 2 and above, 140k by HIP treatment
A high-strength sintered body of gf / mm 2 or more can be obtained.

【0038】[0038]

【作用】本発明の医療用材料は、ホウ素化合物を含有す
るR−O安定化ジルコニア質焼結体であり、本発明に規
定される組成を有することが、好適な平均結晶粒子径、
嵩密度、結晶構成相を満足すると共に、機械的特性にお
いても、従来、市販されているジルコニア質焼結体に劣
らず高い性能を有し、かつ本発明の主目的である熱安定
性に極めて優れるジルコニア質焼結体である。
The medical material of the present invention is an RO-stabilized zirconia-based sintered body containing a boron compound, and it is preferable that the composition has the composition defined in the present invention.
In addition to satisfying the bulk density and the crystal constitution phase, the mechanical properties of the zirconia-based sintered body are as high as those of the commercially available zirconia-based sintered bodies, and the thermal stability which is the main object of the present invention is extremely high. It is an excellent zirconia-based sintered body.

【0039】特に、本発明のジルコニア質医療用材料に
おいては、更に、Al23 及び/又はSiO2 を添加
することにより、低温焼成が可能となり、また、ホウ素
化合物の添加量の低減を図れるという利点がある。ま
た、特に、Al23 は、ジルコニア質医療用材料の機
械的強度、とりわけ、硬さ特性の向上に効果があり、更
に、ジルコニア中に均一に分散させることにより、焼結
性の向上効果が得られる。
Particularly, in the zirconia-based medical material of the present invention, by further adding Al 2 O 3 and / or SiO 2 , low temperature calcination becomes possible and the addition amount of the boron compound can be reduced. There is an advantage. Further, in particular, Al 2 O 3 has an effect of improving the mechanical strength of the zirconia-based medical material, in particular, hardness characteristics, and further, by uniformly dispersing in zirconia, an effect of improving sinterability. Is obtained.

【0040】一方、SiO2 は、ジルコニア質医療用材
料の焼結性を向上させることのできる添加物であり、S
iO2 を添加することにより、試料を低温度で焼結させ
ることが可能となり、焼成コストが削減でき、更に、粒
成長を抑えるなどの効果が得られる。
On the other hand, SiO 2 is an additive that can improve the sinterability of zirconia-based medical materials, and S
By adding iO 2 , the sample can be sintered at a low temperature, the firing cost can be reduced, and the effect of suppressing grain growth can be obtained.

【0041】本発明のジルコニア質医療用材料は、メ
ス、ハサミ、ピンセット、歯列矯正用ブラケット、歯
冠、歯根、関節、骨固定材などに使用される材料として
有効であるが、特に、近年の食生活が健康に及ぼす影響
或いは美容などの要素として注目されている歯列矯正用
材料として、本発明に係るジルコニアセラミックスの有
する機械的特性、熱安定性もしくは歯牙の色調に近いと
いう審美性などから見て好適な材料である。
The zirconia-based medical material of the present invention is effective as a material used for scalpels, scissors, tweezers, orthodontic brackets, crowns, roots, joints, bone fixing materials, etc., but especially in recent years. As an orthodontic material that has been attracting attention as an effect of eating habits on health or as an element such as beauty, the mechanical properties of the zirconia ceramics according to the present invention, thermal stability, or aesthetics close to the color tone of teeth, etc. It is a suitable material from the viewpoint of.

【0042】[0042]

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に
説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の
実施例に限定されるものではない。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited to the following examples as long as the gist thereof is not exceeded.

【0043】実施例1 表1〜4に示す組成となるように酸化ジルコニウム(Z
rO2 ),R1−O及びR2−Oの希土類金属酸化物
(R−O),酸化アルミニウム(Al23 ),二酸化
ケイ素(SiO2 ),酸化ホウ素(B23 )を秤量し
て、溶媒としてイオン交換水を用い、ゴムライニングの
ボールミルにてZrO2 質玉石を使用して混練した後、
乾燥を行った。
Example 1 Zirconium oxide (Z
rO 2), R1-O and R2-O rare earth metal oxides (R-O), aluminum oxide (Al 2 O 3), silicon dioxide (SiO 2), were weighed boron oxide (B 2 O 3) After using ion-exchanged water as a solvent and kneading with a ZrO 2 boulder in a rubber lined ball mill,
It was dried.

【0044】次に、表5〜8に示す温度にて仮焼を行い
(ただし、表5〜8中、仮焼温度0℃のものは仮焼せ
ず)、得られた仮焼粉を上記混練時と同様のボールミル
にて解砕し、アクリル系共重合樹脂を3重量%加えてス
プレー造粒した。得られた造粒粉を1000kgf/c
2 の圧力でCIP成型して表5〜8に示す温度にて本
焼成を行った。
Then, calcination is carried out at the temperatures shown in Tables 5 to 8 (however, in Tables 5 to 8, those having a calcination temperature of 0 ° C. are not calcined), and the obtained calcined powder is subjected to the above-mentioned treatment. The mixture was crushed by the same ball mill as at the time of kneading, 3% by weight of an acrylic copolymer resin was added, and spray granulation was performed. 1000 kgf / c of the obtained granulated powder
CIP molding was performed at a pressure of m 2 and main firing was performed at the temperatures shown in Tables 5 to 8.

【0045】得られたジルコニア質焼結体の「平均結晶
粒子径」、「嵩密度」、主たる「結晶相」、ファインセ
ラミックスの曲げ強さ試験方法(JIS R1601)
に従って測定した「3点曲げ強度」、「ビッカース硬
さ」(JIS R1610)、IF法により求められた
「破壊靭性値」(JIS R1607)及び焼結体の
「熱安定性」を測定し、結果を表5〜8に示した。
The "average crystal grain size", "bulk density", main "crystal phase" of the obtained zirconia-based sintered body, the bending strength test method for fine ceramics (JIS R1601)
"3-point bending strength", "Vickers hardness" (JIS R1610), "fracture toughness value" (JIS R1607) obtained by IF method, and "thermal stability" of the sintered body were measured according to Are shown in Tables 5-8.

【0046】なお、焼結体の「熱安定性」は、焼結体を
オートクレーブに入れ、200℃の熱水中にて250時
間のエージングテストを行った後、焼結体の劣化具合を
観察して判断した。図1に示す焼結体の切断面からわか
るように、熱安定性の悪い(×)ものは、図1(a)の
如く、試料1A表面の転移相2の層(正方晶→立方晶に
転移した相)が厚く(50μm以上)、多数の微亀裂3
が認められた。一方、熱安定性の良い(○)ものは、図
1(b)の如く、試料1B表面の転移相2の層が薄く
(10μm以下)、微亀裂が認められなかった。さら
に、最も熱安定性の良いもの(◎)を各表中に示した。
The "thermal stability" of the sintered body was determined by placing the sintered body in an autoclave and subjecting it to an aging test for 250 hours in hot water at 200 ° C., and observing the degree of deterioration of the sintered body. I made a decision. As can be seen from the cross section of the sintered body shown in FIG. 1, the one with poor thermal stability (x) has a transition phase 2 layer (tetragonal → cubic) on the surface of Sample 1A as shown in FIG. 1 (a). The transformed phase) is thick (50 μm or more) and has many microcracks 3
Was recognized. On the other hand, in the case of good thermal stability (◯), as shown in FIG. 1B, the layer of the transition phase 2 on the surface of the sample 1B was thin (10 μm or less), and no microcracks were observed. Furthermore, the ones with the best thermal stability (⊚) are shown in each table.

【0047】なお、表1〜4のうち、例えば、No. 25
の「Y23 +Yb23 」はY23 とYb23
を併用したことを示し、モル比の1+2/97はY2
3 が1モルでYb23 が2モルであることを示す。そ
の他のものも同様である。また、表5〜8において、M
は単斜晶、Tは正方晶、Cは立方晶を示す。
In Tables 1 to 4, for example, No. 25
“Y 2 O 3 + Yb 2 O 3 ” indicates that Y 2 O 3 and Yb 2 O 3 are used in combination, and the molar ratio of 1 + 2/97 is Y 2 O 3.
3 is 1 mol and Yb 2 O 3 is 2 mol. Others are the same. In Tables 5 to 8, M
Indicates a monoclinic crystal, T indicates a tetragonal crystal, and C indicates a cubic crystal.

【0048】[0048]

【表1】 [Table 1]

【0049】[0049]

【表2】 [Table 2]

【0050】[0050]

【表3】 [Table 3]

【0051】[0051]

【表4】 [Table 4]

【0052】[0052]

【表5】 [Table 5]

【0053】[0053]

【表6】 [Table 6]

【0054】[0054]

【表7】 [Table 7]

【0055】[0055]

【表8】 [Table 8]

【0056】得られた結果より次のことが明らかであ
る。
From the obtained results, the following is clear.

【0057】本発明のジルコニア質医療用材料は、希土
類金属酸化物R−Oとホウ素化合物を含有し、更に、A
23 ,SiO2 が添加され、ホウ素化合物が0.0
5〜8モル%(B換算)、Al23 が0.1〜5モル
%、SiO2 が0.05〜1.5モル%の範囲内にあ
り、高い機械的特性を有し、熱安定性に優れている。こ
れに対し、ホウ素化合物を含まないものでは、機械的特
性、熱安定性に優れたジルコニア質焼結体を得ることは
できない。
The zirconia-based medical material of the present invention contains a rare earth metal oxide R--O and a boron compound, and further contains A
l 2 O 3 and SiO 2 were added, and the boron compound was added to 0.0
5 to 8 mol% (converted to B), Al 2 O 3 in the range of 0.1 to 5 mol%, and SiO 2 in the range of 0.05 to 1.5 mol%, having high mechanical properties and heat It has excellent stability. On the other hand, without a boron compound, a zirconia-based sintered body having excellent mechanical properties and thermal stability cannot be obtained.

【0058】また、安定化剤R−OとZrO2 とのモル
比が本発明の好適範囲内にあり、更に、本発明に係る上
記3種類の添加物をそれぞれ本発明の数値限定範囲内に
収めた組成を用いるものであっても、仮焼条件において
500〜1200℃の範囲外の条件にて行った場合で
は、十分な機械的特性を得ることができない。同様に、
本焼成条件においても、本発明の数値限定範囲外の条件
にて行うと、結果として、十分な機械的特性を有するジ
ルコニア質医療用材料を得ることはできない。
Further, the molar ratio of the stabilizer R--O and ZrO 2 is within the preferred range of the present invention, and the above-mentioned three kinds of additives according to the present invention are each within the numerical range of the present invention. Even if the composition contained is used, sufficient mechanical properties cannot be obtained if the calcination is carried out under a condition outside the range of 500 to 1200 ° C. Similarly,
Even under the main-baking conditions, if the conditions are outside the numerical limit range of the present invention, as a result, a zirconia-based medical material having sufficient mechanical properties cannot be obtained.

【0059】実施例2 実施例1に示される組成のうち、No. 4,25,51の
配合となるように酸化ジルコニウム(ZrO2 ),Y2
3 ,Yb23 ,Gd23 ,酸化アルミニウム(A
23 ),二酸化ケイ素(SiO2 ),酸化ホウ素
(B23 )を秤量して、表9に示す温度にて仮焼を行
い、得られた仮焼粉をボールミルにて解砕して出発原料
粉とした。これに対し、射出成形用コンパウンドを作成
するために、一般的な樹脂を添加して、加熱ニーダーに
より加熱混練し、更に、射出成形機内への安定供給のた
めにペレット化した。
Example 2 Of the composition shown in Example 1, zirconium oxide (ZrO 2 ), Y 2 was added so as to have the composition of Nos. 4, 25 and 51.
O 3 , Yb 2 O 3 , Gd 2 O 3 , aluminum oxide (A
l 2 O 3 ), silicon dioxide (SiO 2 ), and boron oxide (B 2 O 3 ) were weighed and calcined at the temperatures shown in Table 9, and the calcined powder obtained was crushed with a ball mill. Then, it was used as a starting material powder. On the other hand, in order to prepare an injection molding compound, a general resin was added, the mixture was heated and kneaded by a heating kneader, and further pelletized for stable supply into the injection molding machine.

【0060】次いで、目的とする歯列矯正用ブラケット
の所定形状を設計している金型を保持する射出成形機に
コンパウンドを投入、成形した。成形体を約350℃の
温度でコンパウンド中の樹脂分を分解、散逸させ、表9
に示す本焼成温度にて焼結させた。
Then, the compound was put into an injection molding machine which holds a mold for designing a predetermined shape of an intended orthodontic bracket, and molded. The molded product was decomposed and dissipated in the compound at a temperature of about 350 ° C.
It was sintered at the main firing temperature shown in.

【0061】製作した歯列矯正用ブラケットに関して
は、表面を研磨し、実施例1と同様の方法により、「ビ
ッカース硬さ」(JIS R1610)、「破壊靭性
値」(JIS R1607)を測定し、また、「熱安定
性」をオートクレーブ中、120℃の熱水中にて250
時間のエージングテストを行って評価した。その結果を
表9に示す。
The surface of the manufactured orthodontic bracket was polished, and the "Vickers hardness" (JIS R1610) and "fracture toughness value" (JIS R1607) were measured by the same method as in Example 1. In addition, "heat stability" is 250 in hot water of 120 ℃ in an autoclave.
A time aging test was performed and evaluated. The results are shown in Table 9.

【0062】得られた結果より次のことが明らかであ
る。実施例1と同様、本発明のジルコニア質医療用材料
は、焼結体の特性として、ビッカース硬さ及び破壊靭性
値ともジルコニアセラミックスとしては市販材料と比較
しても優れた値を示し、熱安定性の点に関しても、ブラ
ケットの表面は何ら変質することのないことが確認さ
れ、滅菌条件或いは通常口腔内の使用条件を考慮するな
らば、全く問題のないことが示唆された。
From the obtained results, the following is clear. As in Example 1, the zirconia-based medical material of the present invention shows excellent Vickers hardness and fracture toughness values as zirconia ceramics as compared with commercially available materials as the properties of the sintered body, and is thermally stable. In terms of sex, it was confirmed that the surface of the bracket did not deteriorate at all, and it was suggested that there would be no problem if sterilization conditions or usual oral use conditions were taken into consideration.

【0063】[0063]

【表9】 [Table 9]

【0064】[0064]

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明のジルコニア
質医療用材料及びその製造方法によれば、ZrO2 を主
成分とし、所定範囲の希土類金属酸化物(R−O)と所
定範囲のホウ素化合物を含み、更に必要に応じてAl2
3 ,SiO2 からなる添加物を含むものであって、こ
れにより高い機械的特性及び熱安定性に優れたジルコニ
ア質医療用材料が提供される。
As described in detail above, according to the zirconia-based medical material and the method for producing the same of the present invention, ZrO 2 is the main component, and the rare earth metal oxide (RO) in the predetermined range and the predetermined range are contained. Contains a boron compound, and if necessary, Al 2
A zirconia-based medical material containing an additive composed of O 3 and SiO 2 and having excellent mechanical properties and thermal stability is provided.

【0065】このような本発明のジルコニア質医療用材
料は、本発明の方法により、容易かつ効率的に、確実に
製造することができる。
The zirconia-based medical material of the present invention as described above can be easily and efficiently manufactured reliably by the method of the present invention.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施例1における熱安定性の評価テストによる
焼結体の断面を示す模式図であり、図1(a)は熱安定
性の悪いものを示し、図1(b)は熱安定性の良いもの
を示す。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a cross section of a sintered body according to a thermal stability evaluation test in Example 1, where FIG. 1 (a) shows poor thermal stability and FIG. 1 (b) shows thermal stability. Show good things.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1A,1B 試料 2 転移相 3 微亀裂 1A, 1B Sample 2 Transition phase 3 Microcrack

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中山 享 岡山県倉敷市大内957−5 (72)発明者 吉田 昌弘 埼玉県日高市大字中鹿山452−149 (72)発明者 丹治 宏彰 神奈川県川崎市多摩区中野島6−29−6− 905 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Ryo Nakayama 957-5 Ouchi, Kurashiki City, Okayama Prefecture (72) Inventor Masahiro Yoshida 452-149, Nakakayama, Hidaka City, Saitama Prefecture Inventor Hiroaki Tanji Kanagawa 6-29-6-905 Nakanoshima, Tama-ku, Kawasaki

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ZrO2 を主成分とし、Yb23 ,E
23 ,Ho23 ,Y23 及びDy23 よりな
る群から選ばれる1種又は2種以上の希土類金属(R
1)の酸化物(R1−O)と、ホウ素化合物とを含むこ
とを特徴とするジルコニア質医療用材料。
1. Yb 2 O 3 , E containing ZrO 2 as a main component
R 2 O 3 , Ho 2 O 3 , Y 2 O 3, and one or more rare earth metals selected from the group consisting of Dy 2 O 3 (R
A zirconia-based medical material comprising the oxide (R1-O) of 1) and a boron compound.
【請求項2】 請求項1に記載のジルコニア質医療用材
料において、ZrO2 に対する希土類金属(R1)の酸
化物(R1−O)のモル比(R1−O/ZrO2 )が、
1.5/98.5〜5/95であることを特徴とするジ
ルコニア質医療用材料。
2. A zirconia medical material according to claim 1, oxides of rare earth metals (R1) relative to ZrO 2 (R1-O) molar ratio of (R1-O / ZrO 2) is,
A zirconia-based medical material characterized by being 1.5 / 98.5 to 5/95.
【請求項3】 ZrO2 を主成分とし、Yb23 ,E
23 ,Ho23 ,Y23 及びDy23 よりな
る群から選ばれる1種又は2種以上の希土類金属(R
1)の酸化物(R1−O)と、La23 ,Pr2
11/3,Nd23,Sm23 及びGd23 よりなる
群から選ばれる1種又は2種以上の希土類金属(R2)
の酸化物(R2−O)と、ホウ素化合物とを含むことを
特徴とするジルコニア質医療用材料。
3. Yb 2 O 3 , E containing ZrO 2 as a main component
R 2 O 3 , Ho 2 O 3 , Y 2 O 3, and one or more rare earth metals selected from the group consisting of Dy 2 O 3 (R
1) oxides of (R1-O), La 2 O 3, Pr 2 O
11/3 , one or more rare earth metals (R2) selected from the group consisting of Nd 2 O 3 , Sm 2 O 3 and Gd 2 O 3.
A zirconia-based medical material comprising the oxide (R2-O) of 1) and a boron compound.
【請求項4】 請求項3に記載のジルコニア質医療用材
料において、希土類金属(R1)の酸化物(R1−O)
と、希土類金属(R2)の酸化物(R2−O)とのモル
比(R1−O/R2−O)が30/70以上、100/
0未満であることを特徴とするジルコニア質医療用材
料。
4. The zirconia-based medical material according to claim 3, wherein an oxide (R1-O) of a rare earth metal (R1) is used.
And a rare earth metal (R2) oxide (R2-O) molar ratio (R1-O / R2-O) of 30/70 or more, 100 /
A zirconia-based medical material characterized by being less than 0.
【請求項5】 請求項3又は4に記載のジルコニア質医
療用材料において、ZrO2 に対する希土類金属(R
1)の酸化物(R1−O)と希土類金属(R2)の酸化
物(R2−O)との合計のモル比((R1−O+R2−
O)/ZrO2)が、1.5/98.5〜5/95であ
ることを特徴とするジルコニア質医療用材料。
5. A zirconia medical material according to claim 3 or 4, rare earth metal (R for ZrO 2
The total molar ratio of the oxide (R1-O) of 1) and the oxide (R2-O) of the rare earth metal (R2) ((R1-O + R2-
O) / ZrO 2) is zirconia medical material, which is a 1.5 / 98.5 to 5/95.
【請求項6】 請求項1ないし5のいずれか1項に記載
のジルコニア質医療用材料において、ホウ素化合物が、
酸化ホウ素、窒化ホウ素、炭化ホウ素、ホウ化ジルコニ
ウム、希土類金属(R1)のホウ化物及び希土類金属
(R2)のホウ化物よりなる群から選ばれる1種又は2
種以上のホウ素化合物であることを特徴とするジルコニ
ア質医療用材料。
6. The zirconia-based medical material according to any one of claims 1 to 5, wherein the boron compound is
One or two selected from the group consisting of boron oxide, boron nitride, boron carbide, zirconium boride, rare earth metal (R1) boride and rare earth metal (R2) boride.
A zirconia-based medical material characterized by being one or more boron compounds.
【請求項7】 請求項1ないし6のいずれか1項に記載
のジルコニア質医療用材料において、ホウ素化合物の含
有量がホウ素(B)に換算して0.05〜8モル%であ
ることを特徴とするジルコニア質医療用材料。
7. The zirconia-based medical material according to any one of claims 1 to 6, wherein the content of the boron compound is 0.05 to 8 mol% in terms of boron (B). Characteristic zirconia-based medical material.
【請求項8】 請求項1ないし7のいずれか1項に記載
のジルコニア質医療用材料において、更に、Al23
及び/又はSiO2 を含むことを特徴とするジルコニア
質医療用材料。
8. The zirconia-based medical material according to any one of claims 1 to 7, further comprising Al 2 O 3
And / or zirconia medical material characterized in that it comprises a SiO 2.
【請求項9】 請求項8に記載のジルコニア質医療用材
料において、ホウ素化合物が、酸化ホウ素、窒化ホウ
素、炭化ホウ素、ホウ化ジルコニウム、希土類金属(R
1)のホウ化物、希土類金属(R2)のホウ化物、ホウ
化アルミニウム及びホウ化珪素よりなる群から選ばれる
1種又は2種以上のホウ素化合物であることを特徴とす
るジルコニア質医療用材料。
9. The zirconia-based medical material according to claim 8, wherein the boron compound is boron oxide, boron nitride, boron carbide, zirconium boride, rare earth metal (R
A zirconia-based medical material, which is one or more boron compounds selected from the group consisting of the boride of 1), a boride of a rare earth metal (R2), aluminum boride and silicon boride.
【請求項10】 請求項8又は9に記載のジルコニア質
医療用材料において、ホウ素化合物の含有量がホウ素
(B)に換算して0.05〜8%モル%、Al23
含有量が0.1〜5モル%、SiO2 の含有量が0.0
5〜1.5モル%であることを特徴とするジルコニア質
医療用材料。
10. The zirconia-based medical material according to claim 8 or 9, wherein the content of the boron compound is 0.05 to 8% mol% in terms of boron (B) and the content of Al 2 O 3 . Is 0.1 to 5 mol% and the content of SiO 2 is 0.0
A zirconia-based medical material characterized by being 5 to 1.5 mol%.
【請求項11】 請求項1ないし10のいずれか1項に
記載のジルコニア質医療用材料において、平均粒子径が
3μm以下、嵩密度が5.8g/cm3 以上で且つ、結
晶粒子が主として正方晶の相又は正方晶と立方晶との混
合相よりなり、100〜300℃の温度にて大気中又は
水及び水蒸気中において長時間使用しても当該材料の劣
化が起こりにくいことを特徴とするジルコニア質医療用
材料。
11. The zirconia-based medical material according to claim 1, which has an average particle diameter of 3 μm or less, a bulk density of 5.8 g / cm 3 or more, and mainly crystalline particles. A crystalline phase or a mixed phase of tetragonal and cubic crystals, characterized in that the material does not easily deteriorate even when used for a long time in the atmosphere or in water and steam at a temperature of 100 to 300 ° C. Zirconia medical material.
【請求項12】 請求項1ないし11のいずれか1項に
記載のジルコニア質医療用材料において、医療分野にお
ける治療や診断の目的で使用されるメス、ハサミ、ピン
セット、歯列矯正用ブラケット、歯冠、歯根、関節、骨
固定材などに使用することを特徴とするジルコニア質医
療用材料。
12. The zirconia-based medical material according to claim 1, which is used for the purpose of treatment or diagnosis in the medical field, such as a scalpel, scissors, tweezers, an orthodontic bracket, and a tooth. A zirconia-based medical material characterized by being used for crowns, roots, joints, bone fixing materials and the like.
【請求項13】 化学合成法(中和共沈法、加水分解
法、アルコキシド法等)又は、酸化物粉末の混合による
方法にて得られたものを500〜1200℃で仮焼を行
った後、1300〜1700℃にて焼結させることを特
徴とする請求項1ないし12のいずれか1項に記載のジ
ルコニア質医療用材料の製造方法。
13. After being calcined at 500 to 1200 ° C., the one obtained by a chemical synthesis method (neutralization coprecipitation method, hydrolysis method, alkoxide method, etc.) or a method of mixing oxide powders. The method for producing a zirconia-based medical material according to any one of claims 1 to 12, wherein the sintering is performed at 1300 to 1700 ° C.
JP6169453A 1994-07-21 1994-07-21 Zirconia medical material and manufacture therefor Pending JPH0833701A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6169453A JPH0833701A (en) 1994-07-21 1994-07-21 Zirconia medical material and manufacture therefor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6169453A JPH0833701A (en) 1994-07-21 1994-07-21 Zirconia medical material and manufacture therefor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0833701A true JPH0833701A (en) 1996-02-06

Family

ID=15886883

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6169453A Pending JPH0833701A (en) 1994-07-21 1994-07-21 Zirconia medical material and manufacture therefor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0833701A (en)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5879362A (en) * 1996-12-14 1999-03-09 Slg Kunststoff-Fabrik Und Formenbau Gmbh Surgical instrument of a ceramic material and process for forming same
JP2000191372A (en) * 1998-12-25 2000-07-11 Ngk Spark Plug Co Ltd Zirconia sintered body for medical material and its production
WO2007053084A1 (en) * 2005-11-03 2007-05-10 Nobel Biocare Services Ag Device designed for a dental prosthetic or prosthetic component
WO2009141632A2 (en) * 2008-05-23 2009-11-26 Southside Thermal Sciences (Sts) Limited Multi-functional material compositions, structures incorporating the same and methods for detecting ageing in luminescent material compositions
WO2012023601A1 (en) 2010-08-20 2012-02-23 株式会社ノリタケカンパニーリミテド Sintered zirconia, and sintering composition and calcined object therefor
JP2012530091A (en) * 2009-06-19 2012-11-29 ノベル バイオケア サーヴィシィズ アーゲー Dental application coating
JP2013515671A (en) * 2009-12-29 2013-05-09 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー Zirconia-based materials doped with yttrium and lanthanum
US8877664B2 (en) 2009-08-21 2014-11-04 Noritake Co., Limited Zirconia sintered body, and mixture, pre-sintered compact and pre-sintered calcined body for sintering zirconia sintered body
JP2020121902A (en) * 2019-01-30 2020-08-13 京セラ株式会社 Member for medical device
EP4197486A1 (en) * 2022-04-27 2023-06-21 DeguDent GmbH Blank and method for manufacturing the same

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5879362A (en) * 1996-12-14 1999-03-09 Slg Kunststoff-Fabrik Und Formenbau Gmbh Surgical instrument of a ceramic material and process for forming same
JP2000191372A (en) * 1998-12-25 2000-07-11 Ngk Spark Plug Co Ltd Zirconia sintered body for medical material and its production
WO2007053084A1 (en) * 2005-11-03 2007-05-10 Nobel Biocare Services Ag Device designed for a dental prosthetic or prosthetic component
WO2009141632A2 (en) * 2008-05-23 2009-11-26 Southside Thermal Sciences (Sts) Limited Multi-functional material compositions, structures incorporating the same and methods for detecting ageing in luminescent material compositions
WO2009141632A3 (en) * 2008-05-23 2010-01-14 Southside Thermal Sciences (Sts) Limited Multi-functional material compositions, structures incorporating the same and methods for detecting ageing in luminescent material compositions
US9981878B2 (en) 2008-05-23 2018-05-29 Sensor Coating Systems Limited Multi-functioning material compositions, structures incorporating the same and methods for detecting ageing in luminescent material compositions
JP2016193920A (en) * 2009-06-19 2016-11-17 ノベル バイオケア サーヴィシィズ アーゲー Dental application coating
US9045378B2 (en) 2009-06-19 2015-06-02 Nobel Biocare Services Ag Dental application coating
JP2012530091A (en) * 2009-06-19 2012-11-29 ノベル バイオケア サーヴィシィズ アーゲー Dental application coating
US8877664B2 (en) 2009-08-21 2014-11-04 Noritake Co., Limited Zirconia sintered body, and mixture, pre-sintered compact and pre-sintered calcined body for sintering zirconia sintered body
JP2013515671A (en) * 2009-12-29 2013-05-09 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー Zirconia-based materials doped with yttrium and lanthanum
US8969227B2 (en) 2009-12-29 2015-03-03 3M Innovative Properties Company Zirconia-based material doped with yttrium and lanthanum
US8987157B2 (en) 2010-08-20 2015-03-24 Noritake Co., Limited Sintered zirconia, and composition for sintering and calcined body therefor
WO2012023601A1 (en) 2010-08-20 2012-02-23 株式会社ノリタケカンパニーリミテド Sintered zirconia, and sintering composition and calcined object therefor
JP2020121902A (en) * 2019-01-30 2020-08-13 京セラ株式会社 Member for medical device
EP4197486A1 (en) * 2022-04-27 2023-06-21 DeguDent GmbH Blank and method for manufacturing the same
WO2023208533A1 (en) * 2022-04-27 2023-11-02 Degudent Gmbh Blank and method for manufacturing the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3368090B2 (en) Zirconia-based sintered body, method for producing the same, crushing component material and orthodontic bracket material
Harada et al. Effect of accelerated aging on the fracture toughness of zirconias
RU2640853C2 (en) Composite material based on zirconium oxide
Palmero et al. Towards long lasting zirconia-based composites for dental implants. Part I: Innovative synthesis, microstructural characterization and in vitro stability
Ioku et al. Microstructure and mechanical properties of hydroxyapatite ceramics with zirconia dispersion prepared by post-sintering
AU2004203889B2 (en) ZrO2-Al2O3 composite ceramic material
ES2370252T3 (en) ZR02-AI203 COMPOSITE CERAMIC MATERIAL AND MANUFACTURING PROCEDURE OF THE SAME.
EP1460958B1 (en) Orthodontic appliance
EP1382586B1 (en) ZrO2-Al2O3 composite ceramic material and production method thereof
JP5944623B2 (en) Composite ceramic material containing zirconia
CN104995155B (en) Single-phase and heterogeneous material based on zirconium oxide
JP5018142B2 (en) Translucent zirconia sintered body and method for producing the same
JPH0833701A (en) Zirconia medical material and manufacture therefor
JPH0833650A (en) Dental orthodontic bracket and its production
JPH08117248A (en) Orthodontics bracket and its manufacture
JP4771616B2 (en) Biological zirconia ceramics and method for producing the same
JP2000191372A (en) Zirconia sintered body for medical material and its production
JP3736649B2 (en) Zirconia sintered body, method for producing the same, and pulverized component material
JP2517249B2 (en) High-strength zirconia-based HIP sintered body
JP2517253B2 (en) Manufacturing method of high strength zirconia sintered body
Aivazi et al. Effect of alumina addition to zirconia nano-composite on low temperature degradation process and biaxial strength
Zhang et al. Mechanical properties and low temperature degradation (LTD) of cation-stabilized zirconia
JPH07215758A (en) Zirconia sintered compact
JP2537132B2 (en) High toughness ceramic sintered body excellent in heat resistance stability and method for producing the same
JPS61219756A (en) Heat-resistant water-stable and high-toughness zirconia sintered body