JPS5928545A - 金属に融合した磁器質復原体用の歯科合金 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はパラジウム基材歯科合金に関り特に金属に融合
した磁器質復原体に使用するための合金に関する。

金属に融合した磁器質復原体は磁器物質の化粧張りで被
覆した金属質の下地構造物から成る。多年にわたってこ
れらの復原体の下地構造物のために池々の合金が提案さ
れてきた。初期の合金の多くのものは主たる合金成分と
して若干の白金またはパラジウムと共に金’ｔ　ｆＥ用
し、た。然しなが呟近年における金および白金の価格の
増大および変動により、その他の合金がこの領域で主要
な役割を演じるに至った。一般に受は入れられるように
なった一連の合金は主成分としてニッケル、クロムおよ
びベリリウムを基材とするものである。別の一連の合金
は主たる元素としてパラジウムを基材とするものであり
、本発明はこの神の合金に関するものである。

金属に融合した磁器質復原体に使用するための、このよ
うなパラジウム基材合金の１独は米国特ｆＦ第４，２６
１，７４４号Ｋｌｉ己載されている。この合金は約８０
％のパラジウムおよび少址のインジウム、スズ、コバル
ト、およびシリコンを含む。本発明以前に商業的に入手
しえた別のパラジウム合金はスペクトル分析を基準にし
て約２％の金、７９チのパラジウム、９％のガリウム、
１０％の鉋、および恐らく痕跡量のホウ素（０，１％程
度）を含んでいる。金、パラジウム、ガリウム、銅およ
びホウ素を含むこの商業的に入手しうる合金に類似の合
金は米し＠特許第！＋、１３４，６７１号および同第４
，１７９，２８８号に記載されている。

商業的に入手しうる上記の金−パラジウム合金を検査し
たところ、この合金は金属に融合した磁器質復原体に使
用する適合性という点で多くの不利益を受けることが発
見された。特に、この合金は貧弱な粒子構造を示しその
ため低い伸び、最適値より低い引張り強度、および低い
強靭性しかえられず、そして包囲鋳造過程中に５熱−引
裂き″ヲ受は易い。

驚くべきことに、これらの制約を克服するための探索に
おいて、この合金の粒子を緻密化する（粒子を細かくす
る）試みに際して多くの困難に遭遇した。特に、標準の
粒子緻密化技術をこの合金に適用し次いでこの合金を金
属に融合した磁器質復原体の鋳造に使用するとき、その
鋳造は磁器物質焼成過程中の磁器物質に泡を生せしめる
ことが見出された。これは使用不能の復原体を生せしめ
る。

四に、商業上の金−パラジウム合金は、金属に融合した
磁器質復原体に利用される磁器物質の十分な範囲とは相
溶性でない熱膨張係数をもっていることも見出された。

特に、この合金は低い熱膨張係数をもつ磁器物質につい
ては使用しうるけれども、高い係数をもつ磁器物質につ
いては、特に架工歯を含む長く広がったブリッジ加工品
としては使用しえなかった。

それ故、本発明の一つの目的は上述の商業上入手しうる
一パラジウム基材歯科合金の制約全克服することにある
。特に、本発明の目的は磁器物質を適用する際に泡を生
じない粒子の緻密なパラジウム基材歯科合金を提供する
ことにある。更に本発明の目的は金属に融合した磁器質
復原体にふつうに使用される歯科用磁器物質の全範囲に
わたって相溶性のある膨張係数をもつパラジウム基材歯
科合金を製造することにある。

本発明のこれらの及びその他の目的の達成は、本発明の
好ましい具体例の記述との関連において後述する。

本発明によれば、実質的に約３５〜８５重量％のパラジ
ウム、０〜１２重量％の銅、５〜１５重量％のガリウム
、０〜５０重量膚の金、０〜５重量％のアルミニウム、
０〜１５重量％のコバルトおよび０．１〜０．５重量膚
のルテニウムまたけレニウム（ただしこれらの成分の合
計は１００％９から成るパラジウム基材歯科合金が提供
される。この合金の好ましい具体例は重量基準で次の組
成をもつものである。

Ｐｄ　　　Ｃｕ　　　Ｇａ　　　Ａｕ　　　ＡＩ　　　
ＣｏＲｕ又はＲｅ７ａ７　１０　　　９　　　２．０　
　０．ｉ　　−−−１２７＆７　　７．５　　９　　　
２．０　　　［Ｌｌ　　　２．５　　　　ｃＬ２８０．
７　　　　−−−　　　　　９　　　　　−一−０，１
１０［１２これらの合金中のルテニウムまたはレニウム
は粒子緻密化剤として役立つ。本発明によれば、これら
の試剤を専大するために、台金は真窒下で又はアルゴン
のようなイ・活性雰囲気下で作らねばならない。このよ
うにしないと、生成する合金は磁器物質の焼成ｉ１０程
中で磁器物質の発泡を生せしめる。重装なことには、周
知の粒子緻密化剤ヤあるイリジウムはこの合金の粒子繊
布化を行なわないので本発明から除去される。

コバルトは合金の熱膨張係数を制御するのに役立つ。こ
の成分のＨｌは金属に融合した磁器質伽原体に利用され
る元金な耽り」ｊの磁器物質と相浴性のある熱膨張係数
を与えるように調節される。

第１図および第２図は合金と磁器物質との相対的な熱膨
張係数の重要性を図式的に示すものである。第１図にお
いて合金の熱膨張係数は磁器物質のそれよりも晶く、そ
のため磁器物質は最終の融合製品において、所望のよう
に、縦方向の圧縮下にある。これに対して、第２図は合
金の熱膨張係数が磁器物質のそれよりも低いために磁器
物質が最終の融合製品において縦方向の張力下にある望
１しくない場合を示すものである。これらの図中に示す
長さの変化は説明のためのものであって尺度をもつもの
ではない。

第３図は熱膨張率（ＫＴ）対温度のプロットを１０％の
コバルｉもつ合金（最上部のカーブ）、２．５％のコバ
ルトをもつ合金（中間のカーブ）、およびコバルトのな
い合金（最下部のカーブ）について示すものである。こ
れらの合金の残余の組成は後記の第１衣に示しである。

第４図は商業上入手しうる上述の金−パラジウム合金の
粒子構造を示す顕微鏡写真である。

第５図および第６図はルテニウム（第５図）筐たはレニ
ウム（第６図）を粒子緻密化剤として使用したときの本
発明の合金の改良された粒子構造を示す顕微鏡写真であ
る。

均′５７図はイリジウムを粒子緻密化剤として使用した
ときの合金の貧弱な粒子構造を示す顕微鏡写真である〇
第８図は粒子の緻密な合金（粒子が細かい合金）を不活
性雰囲気中で製造したときに生ずる磁器物質表面の写真
である。

第９図は粒子の緻密な合金′ｆ！：空気中で製造したと
きに生ずる磁器物質表面の写真である。

本発明の合金は７Ｉｈ分すなわち、金、パラジウム、ガ
リウム、開用、アルミニウム、コバルト、およびルテニ
ウム丑たはレニウムを含む。

パラジウムおよび金は合金にその基本的な不活性の性質
’ｆ−ＪＦｔえ、患者の口の環境に耐えることを可能に
する。これら２成分のａ対量は合金の性質を変化させる
ことなしに変えることができる。

ガリウムおよびコバルト／銅は融点を低下させ、合金を
強化させる。これらの成分はまた鋳造表面上に保護およ
び付着性の酸化Ｏ１金形成しこの酸化物は磁器物質と反
応して化学結合ケ生せしめる。これらの元素のうちで、
ガリウムとコバルトとの組合せ力ζガリウムと鋼との組
合せから生成する醇化物よりも磁器物質の結合にとって
より良い酸化物を生成することが見出された。

アルミニウムはトーチ浴融中の及び磁器物質焼成中の合
金を保護するのに役立つ。特に、合金が鋳造前にトーチ
溶融されるとき、アルミニウムは金属の外側に酸化物を
形成する。この酸化物は浴融金属によるガスの吸収を防
ぐ０このようなガスは、もしも吸収されると、磁器物質
適用の工程中に放出されて磁器物質中に泡奮生せしめる
ことがある。

同様に、磁器物質焼成工程中に、アルミニウムは金属の
下地構造が加熱される際の保護酸化物を形成する。

アルミニウムの好寸しい濃度は約０．１川剰１−係であ
る。これより多い量のアルミニウムをガリウムの代りに
使用して融点なＳ低くし合金を強工しさせるＣともでき
る。

コバルトは合金の熱ル！張係数の調節に柔軟性を与える
ために合金中に使用される。ガリウム、銅、およびアル
ミニウムはまた熱膨張係数にや＼悪影’＆ｌ及はすが、
そのイ”＋１匹はごく僅かである。熱１膨張係数調節の
能力における柔軟性は市場で入手しうる広範囲の磁器物
質にかんがみ必要なことである１、 第１図および第２図は磁器物質および合金の神々の相ｔ
ｊ的熱膨張係数の縦方向の収縮に及ばず効果を図式的に
示すものである。

１１４１図において、金属は磁器物質よりも大きい膨張
係数および（従って）収縮係数をもつものとする。第１
図（ｒ！、パネルＡは、磁器物真と合金上の酸化物との
間に結合が生じた直後の、加熱条件下での磁器物質およ
び合金を示す。パネルＢは冷却ム収縮した状態での相互
結合した磁器物質および合金を示す。パネルＣは磁器物
質と合金とが結合しなかった場合の合金中におよび磁器
物質中に起りつる収縮を示す。

パネルＢとＣとを比較すると、パネルＣ中の金属成分は
結合した磁器物質−金机組合せ体よりも長さが短いのに
対して、パネルＣ中の磁器質成分は結合した磁器物置−
金属組合せ体よりも長さが長いことがわかる。それ故、
結合した組合せ体にとって、磁器物質は圧縮下にある。

なんとなればその長さカベ磁器物質が合金に結合しなか
った場合に持つべき長さよりも短いからである。また、
合金は張力下にある。なんとなればその長さ７５ζ合金
が磁器物質に結合しなかった場合に持つべき長さエリも
長いからである。

第２図は金属の膨張係数が磁器物質のそれよりも小さい
場合についての同様の条件セラトラ示すものである０こ
こでもパネルＡは加／ｌ−Ｊ〜条件］：での合金−磁器
物パｖ４組合せ体の長さを示し、パネルＣは冷却で麦の
長さを示Ｉ−セしてノくネルＣは結合しなかったとした
場合の個々の成分の長さを円くす。この場合にＶよ、金
属が磁器物質よりも収縮性が低いので、金属は圧縮下に
あり、そして磁器物Ｗｔは張力下にある。

金属に融合した磁器ｒ４復原体にとって磁器物質が圧縮
「にあって、張力下にはないことが重要である。もしも
張力下にあれば、張力を勲放するために（丑器物賀中に
亀裂が生ずるであろう。本発明の合金において禅々の扇
のコバルト全使用するのは磁器物知が圧縮下にあるとい
うこの条件を達成させるためである。

次の表は５００℃における合金の熱膨張率（ＫＴ）に及
ぼすコバルト濃度の変化の効果を示すものである。この
表の第１欄に示す饅はシータ示差膨張計を使用して測定
しだものである。この場合、基準温度は３０℃であり、
昇温速度は５℃／分、比較標準物質は純粋な白金であっ
た。

第１表 合金　ＫＴ　　Ｃｏ　　Ｃｕ　　Ｐｄ　　Ｇａ　　ＡＩ
　　Ａｕ　　Ｒｕ１　０．６４０％−−−１０７＆７　
　９　　０．１　　２．０　０．２２　０．６５５％　
２．５　７．５　７８．７　　９　　０．１　　２．０
　　０．２３０．６９５％１０　−−−７ＥＬ７　９　
　０．１　　２．０　　　Ｇ、２第５図は６０℃から７
００℃才での温度軸回にわたるＫＴの挙動を示すもので
ある。

第６図および第１表から明らかなように、銅をコバルト
で置換することにより、温度変化につれて合金が示す熱
膨張率の量が増大する。これは、コバルト濃度を調節す
ることによって磁器物質の熱膨張よりも大きい熱膨張の
合金かえられ、これによって最終復原体中の磁器物質が
圧縮下にあるという点において、広範囲の磁器物質に有
用な合金の製造を可能ならしめる。

合金のルデニウムオたはレニウム成分は粒子の緻密化の
重要な惟買奮力える０合金は相互に接触するイ１６：々
の粒子から成る。これらの粒子の大きさは合金の物性に
とって臨界的、Ｃある。この犬き嘔は＋Ｕから倣に１１
１まで変化することができ、そして粒子は規則約１たは
不規則的でありうる。

理屈的には、歯科合金は微細な規則的粒子ケもつべきで
ある。この棟の粒子構造をもつ合金は、すぐれた伸び、
引張り強度および強靭性ケ示す。その上、このような合
金はイ１１い粒子＋＆造の合金と比較して包囲鋳造過程
中に熱引き裂は奮受けることが少ない。′”熱引き裂＠
”とは、当技術にお−いて環１ゲｒさｇている工うに、
包囲体中で冷却される際に鋳造物中に生ずる応力により
鋳造物中に亀裂か生ずること全包含する。これらの亀裂
は失敗作をもたらして再び鋳造ケ行なうことｔ必決なら
しめ、もとの１５造物を作るのに消費した時間、エネル
ギーおよび材料の損失を伴なう。

本発明の合金の粒子構造全改良するための試みにおいて
、ルテニウム、レニウムおよびイリジウム全試験した。

全く驚くべきことには、これらの粒子緻密化剤を使用し
そして貴金属合金の通常の製造技術により合金を空気中
で製造したとき、見られた合金は金属に融合した磁器賀
復原体に使用するには不ｙｍ幽なものであった。なんと
なればその合金は磁器物質の焼成過程において磁器物質
中に泡を生せしめるからである。合金を真空中で又は不
活性雰囲気中で製造した場合にのみ、好適な合金かえら
れた。その上、粒子緻密化用元系としてのイリジウムを
使用したときは、使用した荷足の製法とは無関係に、貧
弱な粒子緻密化が達成されたにすぎなかった。これは０
．５％までの及び０．５％程度のイリジウムを含む場合
に認められた。

第４図〜第７図は本発明の合金に及ぼす粒子の緻密化の
効果を示すものである。第４１′ｙ、ｊは商業的に入手
しつる上述の金−パラジウム合金の粒子（１４造の写真
である。この＋：ｇ＋＋から明らかなよう２０１粒子の
描造ンよ粗い。

第５図および、、ＩＩ；６図はルテニウム４たＶ」、レ
ニウム全それぞれ０．２市鼠チ加えた本発明の合金ゲ示
す。第５図の合金は４１表の合金１の組成をもち、第６
は１の合金は回じ組成？もつかルテニウムの代りにレニ
ウム金柑いたものである。

これらの顕微鏡写真から明らかなように、商業的に入手
しうる台金と比較しで、その粒子構造は今や顕著ζ′こ
改善されており、その合金は規則的な小粒子から成って
いる。

・ＢＺ図は粒子緻密化剤として０．２　％のイリジウム
を使用した場合の合金全示すものである。この合金はル
テニウムまたはレニウムの代りにイリジウムを使用した
以外は第５図お工ひ第６図の会合と＝］じ組成をもつ。

明らかに、非常に貧弱な粒子緻密化のみが達成されるに
すきず、そしてこの合金の粒子はルテニウムまたはレニ
ウムを用いて達成されるもの（第５図および第６図）よ
りも商業的に入手しうる合金（第４図）のそれにより類
似している。

第２表は合金の物理的特性に及ばず粒子の緻密化の効果
を示すものでるる。この表の合金Ａは第１表の合金１の
組成をもち、合金Ｂは０．２％多いパラジウムをもちル
テニウムを含まない以外は同じ組成のものである。この
表に示すように、粒子の緻密化は増大した強度、増大し
た伸び、および従って増大した強靭性をもつ合金を生ぜ
しめる。報告した値全測定するためにインストロン機を
使用した。粒子緻密化剤としてレニウムを使用したとき
、然しイリジウムは使用しなかったとき同様の改善され
た物性が観察された。

第２表 全色　　降伏強度　　最終引張り強度　　伸びＡ　　　
Ｉ５０，０００ｐｓｉ　　　１７５，０００ｐｓｉ　　
　１２％Ｂ　　　１３０，０００ｐｓｉ　　　１５１，
０００ｐｓｉ　　　　９％上記のようＫＸ粒子の緻密化
した合金全製造するための標準技術は本発明の合金の場
合Ｖこ／′ｉ使用できない。なんとなればそれは、磁器
？ｌ實の焼成中に磁器物Ｐポ泡全形成させるからである
。むしろ、粒子の緻密化した会合は春草１・で又はアル
ゴンのような不活性雰囲気中で製造しなければならない
。この方法で行なわないと、合金は雰囲気からガスを吸
収しこのガスが後に焼成中の合金から放出されて磁器物
質中に泡を形成する。然しなから、上述の改善された粒
子および物性は、合金が空気中で作られるム真空下で作
られるか又は不活性雰囲気中で作られるかにがかわらず
、えらＪしるということに注目すべきである。合金を作
る際に真空または不活性雰囲気を使用しなければならな
いというのは、その合金から製造した鋳造物にあとで磁
器物質を適用しうるようにするためにのみ心間なことで
ある。筐た、イリジウムを用いた場合の上述の貧弱な粒
子の構造および物性は、合金が空気中で作られるか、真
空中で作られるか、または不活性雰囲気下で作られるか
ということには無関係にえられるものである。

第８図および第９図は合金を空気中で作った場合と本発
明による条件下で作った場合との間の相違を示すもので
ある。それぞれの場合において、合金は第１表の合金１
の組成をもつものである。

第８図は粒子緻密化剤をも包含する合金生成用元素をア
ルゴンのような不活性ガスの雰囲気下で合体した場合の
磁器物質表面を示すものである。アルゴンは好壕しくけ
、真空を浴融室に適用して周囲の空気を除去した後に、
導入する。別法として、最初に真空吸引を行なうことな
しに、溶融室にアルゴンの流れを通過させることもでき
る。第８図から明らかなように、磁器物質は平滑であり
、泡はない。

同様に平滑な磁器物質表面はまた不活性カスを導入する
ことなしに真空中で−に成分を・合体させるときにもえ
られる。

この場合、溶融物の温度および適用する真空は合金成分
の蒸気圧を考慮して柿発件の、２い成分の過度の相対的
損失奮避けなければならない１、 合金全不活性雰囲気中で又はＡ空下で作るときにえられ
る平滑な表面と比較して、・４９９図は粒子の緻′／台
な合金全空気中で作るときに磁器物質に何が起るかを示
している。明らかに、第９図に示すような泡を含む磁器
物Ｊ′↓は許容されるものではない。

粒子の繊布な合金ｒ真空下で又は不活性雰囲気中で作る
という要件に加えて、粒子緻密化１１すは特定の嬌度軸
囲内で導入しなければならない。特に、少なくとも０．
１％の粒子緻密化剤ヲ龜加して改善された物性を得なけ
ればならず、才だ約０．５％を越える添加は合金金脆化
させる傾向がある。

本発明の特定の具体例を記述し且つ図面の簡単な説明し
たけれども、本発明の精神および範囲を逸脱することな
しに置注全行ないうろことが理解されるべきである。す
なわち、パラジウム、金、ガリウム、ｍｉｓ　アルミニ
ウム、コバルト、およびルテニウムまたはレニウムの濃
度は説明した百分率から変化させることができて本発明
のすぐれた特性をもつ合金が依然として生成する。たと
えば、パラジウムの濃度は少なくとも３５重景チから８
５重敏％１での間で変化させることかでき、銅の濃度は
０〜１２チの間で、ガリウムの濃度は５〜１５％の間で
、金の濃度は０〜５０−の間で、アルミニウムの濃度は
０〜５％の間で、コバルトの濃度は０〜１３％の間で、
そしてルテニウムまたはレニウムの一度は０．１〜０．
５％の間でそれぞれ変化させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は合金と磁器物貞との相対的な熱膨
張係数（縦軸）の重要性を図式的に示すものである。こ
れらの図中に示す長さは説明のためのΔ１対的なもので
ある。 これらの図中において； Ａ・・・加熱条件下での磁器物質および合金の状態図；
Ｂ・・・冷却後の磁器物質および合金の状態図；Ｃ・・
・磁器物質と合金とが結合しなかった場合の状態図；Ｍ
・・・合金； Ｐ・・・磁器物質。 第３図は熱膨張率（ＫＴ）対温度（℃）の関係を６抽の
合金についてプロットしたクラフであり、横軸に温度會
、縦軸にＫＴをとっである。 第４図ｅよ市販の金−パラジウム合金の粒子構造を示す
顕微鏡写真である〇 第５図および第６図はルテニウム（・第５図）またけレ
ニウム（第６図）を粒子緻密化剤として使用したときの
本発明の改良された粒子構造を示す顕微鏡写真である。 第７図はイリジウムを粒子緻密化剤として使用したとき
（本発明のφ包囲外）の合金の粒子構造を示す顕微鏡写
真である。 ′？ｐ、８図は粒子の緻密な本発明の合金を不活性雰囲
気中で製造したときに生ずる磁器物質表面の写真である
。 第９図は粒子の緻密な本発明の合金を空気中で製造した
ときに生ずる磁器物質表面の写真である０特許出願人　
　ジェネリック　インダストリーズインコーホレーテッ
ド ｍ−・、 イ、（ユ人　弁、±　１１１瀬良治１、−７．′。 −Ｈ−：１＋ 斉藤武彦１゛′ハ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、重量基準で実質的に約３５〜８５チのパラジウム、
   ０〜１２チの銅、５〜１５％のガリウム、０〜５０％の
   金、０〜５チのアルミニウム、０〜１３％のコバルト、
   および０．１〜０．５　Ｔｏのルテニウムまたはレニウ
   ム（ただしこれらの成分の合計は１００％）から成るこ
   とを％徴とする金属に融合した磁器質復原体用の粒子の
   緻密なパラジウム基材歯科合金。 ２　ルテニウムまたはレニウムの濃度が約０．２％であ
   る特許請求の１１！Ｌ囲第１項記載の歯科合金。 ＆　コバルトの濃度が約０．２５％である特許請求の範
   囲第１項記載の歯科合金。 ４、コバルトの濃度が約１０％である特許請求の範囲第
   １項記載の歯科合金。 ５、アルミニウムの濃度が約０１％である特許請求の範
   囲第１項記載の歯科合金。 ６　重量基準で実質的に約７ａ７％のパラジウム、１０
   ％の銅、９６０％のガリウム、２，０％の金、０．１％
   のアルミニウム、および０．２％のルテニウムまたけレ
   ニウムから成る特許請求の範囲第１項記載の歯科合金。 Ｚ　Ｍ量基準で実質的に約７＆７チのパラジウム、７．
   ５％のＩｇｉＪ、９．０％のガリウム、２．０％の金、
   ０．１％のアルミニウム、２．５％のコバルトおよび０
   ．２％のルテニウムまたけレニウムから成る特許請求の
   範囲第１項記載の歯科合金。 ａ　重量基準で実質的に約８０，７％のパラジウム、９
   ０％のガリウム、０，１％のアルミニウム、１０％のコ
   バルトおよび０．２％のルテニウムまたはレニウムから
   成る特許ｒｓ求の範囲第１項記載の歯科合金。 ９１合金の諸成分が真空下で合体される特許請求の範囲
   第１項および第６〜８項のいづれかに記載の歯科合金。 １０、合金の諸成分が不活性雰囲気下で合体される特許
   請求の範囲第１項および第６〜８項のいづれかに記載の
   歯科合金Ｑ １１、不活性雰囲気がアルゴンを含む特許請求の範囲第
   １０項記載の歯科合金。