JPH089747B2 - 生体用機能合金 - Google Patents
生体用機能合金Info
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- JPH089747B2 JPH089747B2 JP2117639A JP11763990A JPH089747B2 JP H089747 B2 JPH089747 B2 JP H089747B2 JP 2117639 A JP2117639 A JP 2117639A JP 11763990 A JP11763990 A JP 11763990A JP H089747 B2 JPH089747 B2 JP H089747B2
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- Japan
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- alloy
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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、生体に適した材料で２種の機能を持ち、そ
の中の１つは形状記憶効果を示すことを利用した生体用
形状記憶合金としての用途つまりインプラント、骨格及
び歯列矯正用ワイヤー、加工用クラスプ、歯科用補綴物
（クラウン、クラスプ）等であり、他の１つは機械的強
度及び耐食性に優れ生体適合性が良いことを利用した人
口骨としての用途、つまりインプラント、人口股関節、
接骨板等に適した材料である。
の中の１つは形状記憶効果を示すことを利用した生体用
形状記憶合金としての用途つまりインプラント、骨格及
び歯列矯正用ワイヤー、加工用クラスプ、歯科用補綴物
（クラウン、クラスプ）等であり、他の１つは機械的強
度及び耐食性に優れ生体適合性が良いことを利用した人
口骨としての用途、つまりインプラント、人口股関節、
接骨板等に適した材料である。
［従来の技術］ 生体用形状記憶合金としては、TiNi合金が既に開発さ
れており、歯科材料の分野で超弾性を活かした歯別矯正
用ワイヤー及び医療用などに実用化されている。しか
し、Niは生体細胞に対し毒性を示すことが知られてお
り、人によってはアレルギー反応などを起すため、生体
に及ぼすNiの影響が問題となっている。又、人工骨など
に応用されているTi−6A1−4VなどＶを含む合金も生体
用合金として知られているが、Ｖを含むためＶの生体有
害性が問題となっている。等原子量比のTiPd合金は、Ni
及びＶを含まない形状記憶合金であり、500℃付近でB2
型母相からB19型マルテンサイト相に変態し、形状記憶
効果を示すことが知られている。TiPd合金は、原子炉な
どの高温領域での使用を目的とした高温用形状記憶合金
として研究されており、変態温度と組成及び熱処理温度
の関係は、Pd濃度44mol％〜55mol％の範囲で調べられて
いる。形状記憶効果が現れる変態温度はPd濃度の低下に
ともない低くなるが、最も低い場合でも300℃以上と高
温である。そのため、生体への応用を考慮し、TiPd合金
のPdをFeあるいはCrで一部置換することで、変態温度を
低下させた低温用形状記憶合金に関する報告もある。
れており、歯科材料の分野で超弾性を活かした歯別矯正
用ワイヤー及び医療用などに実用化されている。しか
し、Niは生体細胞に対し毒性を示すことが知られてお
り、人によってはアレルギー反応などを起すため、生体
に及ぼすNiの影響が問題となっている。又、人工骨など
に応用されているTi−6A1−4VなどＶを含む合金も生体
用合金として知られているが、Ｖを含むためＶの生体有
害性が問題となっている。等原子量比のTiPd合金は、Ni
及びＶを含まない形状記憶合金であり、500℃付近でB2
型母相からB19型マルテンサイト相に変態し、形状記憶
効果を示すことが知られている。TiPd合金は、原子炉な
どの高温領域での使用を目的とした高温用形状記憶合金
として研究されており、変態温度と組成及び熱処理温度
の関係は、Pd濃度44mol％〜55mol％の範囲で調べられて
いる。形状記憶効果が現れる変態温度はPd濃度の低下に
ともない低くなるが、最も低い場合でも300℃以上と高
温である。そのため、生体への応用を考慮し、TiPd合金
のPdをFeあるいはCrで一部置換することで、変態温度を
低下させた低温用形状記憶合金に関する報告もある。
［発明が解決しようとする課題］ 本発明は生体に有害とされているNi,Vを含有しないTi
Pd−Co合金とすることで、生体用機能合金としての生体
適合性を保証せんとするものである。又、TiPd合金のPd
の一部をCoで置換することにより、形状記憶効果を示す
変態温度を低下させ、同時に優れた機械的性質と耐食性
を有する生体用形状記憶合金及び生体用合金である生体
用機能合金を提供せんとするものである。
Pd−Co合金とすることで、生体用機能合金としての生体
適合性を保証せんとするものである。又、TiPd合金のPd
の一部をCoで置換することにより、形状記憶効果を示す
変態温度を低下させ、同時に優れた機械的性質と耐食性
を有する生体用形状記憶合金及び生体用合金である生体
用機能合金を提供せんとするものである。
［課題を解決するための手段］ 本発明は、 Ti:45〜60mol％ Pd＋Co:40〜55mol％ ただし Co:≦30mol％ よりなる合金を500〜1000℃の温度に保持後急冷してな
る生体用機能合金である。
る生体用機能合金である。
上記組成で更に望ましい範囲はTi−（42.2mol％〜55m
ol％）Pd合金のPdを半分程度までCoで置換した範囲がよ
い。
ol％）Pd合金のPdを半分程度までCoで置換した範囲がよ
い。
生体用形状記憶合金とした場合、かかる組成の合金を
500〜1000℃で熱処理することにより、熱弾性型マルテ
ンサイト変態を持ち、かつ形状記憶効果の現れる変態温
度及び機械的性質が生体用に適するものとなる。
500〜1000℃で熱処理することにより、熱弾性型マルテ
ンサイト変態を持ち、かつ形状記憶効果の現れる変態温
度及び機械的性質が生体用に適するものとなる。
本発明は、TiPd合金の特性を、Coを含有することによ
り一層生体用に適したものとする。すなわち、PdをCoで
置換することは形状記憶効果の現れる変態温度を低下さ
せ、硬さや脆さの機械的性質を改善する。Co濃度0.5mol
％未満あるいはCo濃度20mol％を超える置換はかかる改
善効果が顕著ではない。
り一層生体用に適したものとする。すなわち、PdをCoで
置換することは形状記憶効果の現れる変態温度を低下さ
せ、硬さや脆さの機械的性質を改善する。Co濃度0.5mol
％未満あるいはCo濃度20mol％を超える置換はかかる改
善効果が顕著ではない。
また、Ti濃度が60mol％を超える場合及び45mol％未満
の場合は、熱処理を行っても所期の形状記憶効果を示さ
ず、上記範囲外の熱処理温度においても同様に所期の効
果が得られない。
の場合は、熱処理を行っても所期の形状記憶効果を示さ
ず、上記範囲外の熱処理温度においても同様に所期の効
果が得られない。
［実施例］ はじめに、900℃で熱処理したTiPd合金について、Pd
濃度40mol％〜50mol％の範囲における変態温度（As点）
とPd濃度との関係を調べた。結果は第１図に示すとおり
であった。図中“−○−”は守護らの結果を引用したも
のであり、“−△−”は本発明者らの結果である。これ
ら両者の結果より、TiPd合金はPd濃度42.5mol％〜50mol
％の範囲でPd濃度の減少に伴い変態温度（As点）が低下
することがわかった。又、Pd濃度42.5mol％のTiPd合金
は、Ｘ線回折の結果より、TiPd＋Ti2Pdの２相共存相で
あるにもかかわらず明確な変態維持し、Pd濃度42.5mol
〜50mol％の範囲において変態温度が最も低かった。
濃度40mol％〜50mol％の範囲における変態温度（As点）
とPd濃度との関係を調べた。結果は第１図に示すとおり
であった。図中“−○−”は守護らの結果を引用したも
のであり、“−△−”は本発明者らの結果である。これ
ら両者の結果より、TiPd合金はPd濃度42.5mol％〜50mol
％の範囲でPd濃度の減少に伴い変態温度（As点）が低下
することがわかった。又、Pd濃度42.5mol％のTiPd合金
は、Ｘ線回折の結果より、TiPd＋Ti2Pdの２相共存相で
あるにもかかわらず明確な変態維持し、Pd濃度42.5mol
〜50mol％の範囲において変態温度が最も低かった。
次に、このPd濃度42.5mol％のTiPd合金（Ti−42.5P
d）のPdを表１に示すように一部Coで置換したTiPd−Co
合金について試験をした。
d）のPdを表１に示すように一部Coで置換したTiPd−Co
合金について試験をした。
表１に示す各TiPd−Co合金の作製方法は以下の手順で
行った。合金組成金属であるスポンジTi（99.5％）、板
状Pd（99.95％）、塊状Co（99.5％）を予めアーク溶解
炉で融解し脱ガスを行った後、目的の組成となるように
各金属を秤量し、再度アーク溶解炉を用いてアルゴン雰
囲気中で融解して約14gのボタン状合金を作製した。各
ボタン状合金をカーボン鋳型（GS 203新日鐵化学製）を
用いて円柱及び板状にキャストマチック（CM 203、岩谷
製）で鋳造した後、各測定に応じた長さに切断して熱処
理を行い試料とした。円柱状試料の大きさは直径3mm、
長さ50mm（DSC及び金属組織用の試料）と、直径1.2mm、
長さ35mm（電気抵抗用の試料）の２種、そして板状試料
（Ｘ線回折用の試料）の大きさは厚さ0.5mm、幅5mm、長
さ15mmとした。熱処理については、各温度に４時間保持
し、氷水中で急冷した。
行った。合金組成金属であるスポンジTi（99.5％）、板
状Pd（99.95％）、塊状Co（99.5％）を予めアーク溶解
炉で融解し脱ガスを行った後、目的の組成となるように
各金属を秤量し、再度アーク溶解炉を用いてアルゴン雰
囲気中で融解して約14gのボタン状合金を作製した。各
ボタン状合金をカーボン鋳型（GS 203新日鐵化学製）を
用いて円柱及び板状にキャストマチック（CM 203、岩谷
製）で鋳造した後、各測定に応じた長さに切断して熱処
理を行い試料とした。円柱状試料の大きさは直径3mm、
長さ50mm（DSC及び金属組織用の試料）と、直径1.2mm、
長さ35mm（電気抵抗用の試料）の２種、そして板状試料
（Ｘ線回折用の試料）の大きさは厚さ0.5mm、幅5mm、長
さ15mmとした。熱処理については、各温度に４時間保持
し、氷水中で急冷した。
各合金No.1〜No.4の変態温度（As点、Af点、Mg点、Mf
点）は、オイルバス中で試料の電気抵抗を測定し、その
温度依存性から求めた。この場合の加熱冷却速度は５℃
〜６℃/minとし、測定のため試料に流す電流を100mAに
設定した。TiPd合金No.5については、示差熱走査熱量計
（DSC）を用い、加熱冷却速度を10℃/minに設定するこ
とにより変態温度（As点）を求めた。又、熱処理後の各
試料の相状態を確認するため、室温でＸ線回折による相
の同定及び高温顕微鏡による変態前後の金属組織の観察
も行った。
点）は、オイルバス中で試料の電気抵抗を測定し、その
温度依存性から求めた。この場合の加熱冷却速度は５℃
〜６℃/minとし、測定のため試料に流す電流を100mAに
設定した。TiPd合金No.5については、示差熱走査熱量計
（DSC）を用い、加熱冷却速度を10℃/minに設定するこ
とにより変態温度（As点）を求めた。又、熱処理後の各
試料の相状態を確認するため、室温でＸ線回折による相
の同定及び高温顕微鏡による変態前後の金属組織の観察
も行った。
第２図は合金No.1、第３図は合金No.2、第４図は合金
No.3、第５図は合金No.4におけるそれぞれの変態温度に
及ぼす熱処理温度の影響を示すグラフで、第６図は熱処
理温度900℃におけるTiPd−Co合金の変態温度に及ぼすC
o濃度の影響を示すグラフである。各図中の“−○−”
はAs点“−△−”はAf点、“−□−”はMs点、“−▽
−”はMf点である。
No.3、第５図は合金No.4におけるそれぞれの変態温度に
及ぼす熱処理温度の影響を示すグラフで、第６図は熱処
理温度900℃におけるTiPd−Co合金の変態温度に及ぼすC
o濃度の影響を示すグラフである。各図中の“−○−”
はAs点“−△−”はAf点、“−□−”はMs点、“−▽
−”はMf点である。
第２図において各変態点の温度は熱処理温度950℃付
近で最も低い。又、変態前後の比抵抗の変化量は、熱処
理温度が低いほど大きくなる傾向を示し、850℃の時の
変化量は1000℃の時の変化量の約２倍であった。
近で最も低い。又、変態前後の比抵抗の変化量は、熱処
理温度が低いほど大きくなる傾向を示し、850℃の時の
変化量は1000℃の時の変化量の約２倍であった。
第３図においては各変態点の温度は熱処理温度900℃
及び1000℃付近で低くなる傾向を示し、950℃では第２
図の場合と異なり最も高い。比抵抗の変化量は熱処理温
度によらずほぼ同じ値であった。
及び1000℃付近で低くなる傾向を示し、950℃では第２
図の場合と異なり最も高い。比抵抗の変化量は熱処理温
度によらずほぼ同じ値であった。
第４図においても、各変態点の温度は第３図と同様に
熱処理温度900℃付近で最も低い。比抵抗の変化量も第
３図と同様の傾向を示した。
熱処理温度900℃付近で最も低い。比抵抗の変化量も第
３図と同様の傾向を示した。
第５図においては、各変態点の温度は熱処理温度900
℃付近で最も低くなっているが、第３図、第４図でみら
れた熱処理温度950℃付近での各変態点のピークは減少
し、第２図に類似した下凸のグラフとなる。又、比抵抗
の変化量については第３、４図の場合と同様である。
℃付近で最も低くなっているが、第３図、第４図でみら
れた熱処理温度950℃付近での各変態点のピークは減少
し、第２図に類似した下凸のグラフとなる。又、比抵抗
の変化量については第３、４図の場合と同様である。
第６図は上記の各変態温度とCo濃度との関係を熱処理
温度900℃の場合についてまとめたものであるが、各変
態点の温度は、Co濃度の増加に依存し低下した。特にCo
濃度11mol％のTiPd−Co合金の場合の各変態点の温度は5
0℃付近にあり、生体用として適することが判る。又、
熱処理温度850℃、950℃、1000℃の場合においても同様
の傾向を示した。
温度900℃の場合についてまとめたものであるが、各変
態点の温度は、Co濃度の増加に依存し低下した。特にCo
濃度11mol％のTiPd−Co合金の場合の各変態点の温度は5
0℃付近にあり、生体用として適することが判る。又、
熱処理温度850℃、950℃、1000℃の場合においても同様
の傾向を示した。
次に高温顕微鏡により変態前後の金属組織の観察試験
をしたところ、表面を鏡面研磨したCo濃度5mol％のTiPd
−Co合金の組織は、変態温度を過ぎると表面にしわのよ
うな歪みが現れ、再び温度を下げるとその歪は室温付近
で若干残留する程度になった。Co濃度7mol％以上のTiPd
−Co合金では変態前後で大きな変化はみられなかった。
をしたところ、表面を鏡面研磨したCo濃度5mol％のTiPd
−Co合金の組織は、変態温度を過ぎると表面にしわのよ
うな歪みが現れ、再び温度を下げるとその歪は室温付近
で若干残留する程度になった。Co濃度7mol％以上のTiPd
−Co合金では変態前後で大きな変化はみられなかった。
これらの合金の機械的性質を知るため熱処理温度900
℃の場合の各合金の荷重500gにおけるマイクロビッカー
ス硬さを表２に示す。
℃の場合の各合金の荷重500gにおけるマイクロビッカー
ス硬さを表２に示す。
これよりPdの一部をCo置換すると硬さは減少する。特
にCo濃度5mol％のTiPd−Co合金の硬さが最も低くなって
おり、Co−Cr合金鋳造体よりも小さい値となっている。
この組成の合金は鋳造体試料でも実際に塑性変形可能で
ある。
にCo濃度5mol％のTiPd−Co合金の硬さが最も低くなって
おり、Co−Cr合金鋳造体よりも小さい値となっている。
この組成の合金は鋳造体試料でも実際に塑性変形可能で
ある。
［発明の効果］ 本発明合金はニッケル、バナジウムを含有していない
ので生体用に適するものであり、Coの含有により変態温
度は低下する。そのCo濃度と熱処理温度との組合せによ
り変態温度を細かく設定することができる。又、加工性
に優れており、形状記憶効果を比較的低い変態温度で示
すことから、インプラント、人工股関節、接骨材、骨格
矯正用ワイヤー、加工用クラスプ、歯科用補綴物等生体
用機能合金として有用である。
ので生体用に適するものであり、Coの含有により変態温
度は低下する。そのCo濃度と熱処理温度との組合せによ
り変態温度を細かく設定することができる。又、加工性
に優れており、形状記憶効果を比較的低い変態温度で示
すことから、インプラント、人工股関節、接骨材、骨格
矯正用ワイヤー、加工用クラスプ、歯科用補綴物等生体
用機能合金として有用である。
第１図はTiPd合金の変態温度（As点）とPd濃度との関係
を示すグラフ、第２〜５図は各TiPd−Co合金の変態温度
と熱処理温度との関係を示すグラフ、 第６図はTiPd−Co合金の変態温度とCo濃度との関係を示
すグラフである。
を示すグラフ、第２〜５図は各TiPd−Co合金の変態温度
と熱処理温度との関係を示すグラフ、 第６図はTiPd−Co合金の変態温度とCo濃度との関係を示
すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 飯島 一法 宮城県仙台市青葉区柏木１丁目５―37― 307 (72)発明者 片倉 直至 宮城県仙台市青葉区山手町26―37 (56)参考文献 特開 昭56−51546（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−223151（ＪＰ，Ａ) 特公 昭53−43443（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (1)
- 【請求項１】Ti:45〜60mol％ Pd＋Co:40〜55mol％ ただし Co:≦30mol％ よりなる合金を500〜1000℃の温度に保持後急冷してな
ることを特徴とする生体用機能合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2117639A JPH089747B2 (ja) | 1990-04-03 | 1990-05-09 | 生体用機能合金 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8787190A JPH04169020A (ja) | 1990-04-03 | 1990-04-03 | 回動スイッチのスイッチ機構 |
| JP2-87571 | 1990-04-03 | ||
| JP2117639A JPH089747B2 (ja) | 1990-04-03 | 1990-05-09 | 生体用機能合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04342A JPH04342A (ja) | 1992-01-06 |
| JPH089747B2 true JPH089747B2 (ja) | 1996-01-31 |
Family
ID=26429118
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2117639A Expired - Lifetime JPH089747B2 (ja) | 1990-04-03 | 1990-05-09 | 生体用機能合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH089747B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104388754A (zh) * | 2014-12-15 | 2015-03-04 | 苏州宽温电子科技有限公司 | 一种形状记忆合金 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1574470A (en) * | 1976-09-30 | 1980-09-10 | Borroughs Corp | Intelligent input-output interface control unit for input-output system |
| JPS5651546A (en) * | 1979-09-28 | 1981-05-09 | Haruyuki Kawahara | Living body restoring alloy composition and living body restoring sintered body using it |
| JPS61223151A (ja) * | 1985-03-29 | 1986-10-03 | Tsunayotsu Miura | 歯科鋳造修復用合金 |
-
1990
- 1990-05-09 JP JP2117639A patent/JPH089747B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04342A (ja) | 1992-01-06 |
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