JPS6399869A - Production of composite material coated with calcium phosphate - Google Patents

Production of composite material coated with calcium phosphate

Info

Publication number
JPS6399869A
JPS6399869A JP61247162A JP24716286A JPS6399869A JP S6399869 A JPS6399869 A JP S6399869A JP 61247162 A JP61247162 A JP 61247162A JP 24716286 A JP24716286 A JP 24716286A JP S6399869 A JPS6399869 A JP S6399869A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
base material
metal
metal base
calcium phosphate
titanium
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.)
Granted
Application number
JP61247162A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0214061B2 (en
Inventor
孝之 島宗
正志 細沼
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.)
De Nora Permelec Ltd
Original Assignee
Permelec Electrode Ltd
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 Permelec Electrode Ltd filed Critical Permelec Electrode Ltd
Priority to JP61247162A priority Critical patent/JPS6399869A/en
Priority to CA000549336A priority patent/CA1269898A/en
Priority to EP87830365A priority patent/EP0264354B1/en
Priority to DE8787830365T priority patent/DE3776066D1/en
Priority to US07/109,378 priority patent/US4818572A/en
Publication of JPS6399869A publication Critical patent/JPS6399869A/en
Publication of JPH0214061B2 publication Critical patent/JPH0214061B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Materials For Medical Uses (AREA)
  • Dental Prosthetics (AREA)

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。
(57) [Abstract] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、人工骨、歯、歯根等のインブラント材並びに
それらの接合材等に有用な、表面を骨や歯の組織との親
和性に特に優れたリン酸カルシウム化合物で被覆した金
属基材から成る複合材の製造方法に関するものである。
Detailed Description of the Invention (Industrial Field of Application) The present invention is useful for implant materials such as artificial bones, teeth, tooth roots, etc., as well as their bonding materials. The present invention relates to a method for producing a composite material comprising a metal substrate coated with a calcium phosphate compound having particularly excellent properties.

(従来技術とその問題点) 人工骨、人工歯根等の生体インブラント材は、事故等に
より骨が欠損した場合や歯が抜けた場合等に、残ってい
る骨に接合したり顎骨に植え込んだりして生来のものに
近い形で使用でき、快適な生活を維持することを可能に
するため最近注目を集めている。しかしながら、これら
インブラント材は人体内に埋め込むものであるため、人
体に無害であることが必須であり、更に強度が十分であ
る、加工性がある、溶出しない、適度の比重がある、生
体への親和性がある等の種々の条件をも具備しているも
のでなければならない。
(Prior art and its problems) Biomedical implant materials such as artificial bones and artificial tooth roots can be attached to the remaining bone or implanted into the jawbone in the event of bone loss or tooth loss due to an accident, etc. It has recently been attracting attention because it can be used in a form similar to that of natural substances and allows us to maintain a comfortable life. However, since these implant materials are to be implanted into the human body, they must be harmless to the human body, and they must also be strong enough, processable, non-eluting, have an appropriate specific gravity, and be suitable for living organisms. It must also meet various conditions, such as having compatibility with

従来から貴金属等の金属、ステンレススチール等の合金
及びα−アルミナ等のセラミック、更にアパタイトセラ
ミックスがインブラント材として使用されているが、こ
れらの材料は毒性がある、強度が不十分である、加工性
がない、溶出する、生体との親和性に欠けるという欠点
のうちの少なくとも1つを有している。
Traditionally, metals such as precious metals, alloys such as stainless steel, ceramics such as α-alumina, and apatite ceramics have been used as implant materials, but these materials are toxic, have insufficient strength, and are difficult to process. It has at least one of the following disadvantages: lack of properties, elution, and lack of affinity with living organisms.

これらの欠点を解消するため金属やセラミックの表面に
アパタイトコーティングを行い複合材として生体親和性
を有する金属やセラミック材の開発が望まれている。こ
のためには金属−セラミック、セラミックーセラミック
接合技術が必要であるが、従来はプラズマ溶射法のみが
知られていた。
In order to eliminate these drawbacks, it is desired to develop a biocompatible metal or ceramic material as a composite material by coating the surface of metal or ceramic with apatite. For this purpose, metal-ceramic and ceramic-ceramic bonding techniques are required, but so far only plasma spraying has been known.

しかし、プラズマ溶射法はこのような接合には有用であ
るが、高価なアパタイト粒子の歩留まりが悪いこと、コ
ーティングと基材の接合が必ずしも十分でない等の欠点
を有する。また、条件が厳しすぎると、溶射処理中に一
部が分解してしまい、結晶化等の付加処理を加える必要
が生ずる。
However, although plasma spraying is useful for such bonding, it has drawbacks such as poor yield of expensive apatite particles and insufficient bonding between the coating and the base material. Furthermore, if the conditions are too severe, a portion of the material will decompose during the thermal spraying process, making it necessary to perform additional processing such as crystallization.

本出願人は、従来のこれらの欠点を解消するために、溶
射法を使用しなくても製造することのできる、金属基材
とリン酸カルシウム化合物から成る被覆層とを、リン酸
カルシウム化合物を含む中間層を介して(特願昭61−
64012号、同61−64013号及び同61−70
504号)あるいは介さずに(特願昭61=16954
7号)強固に接合したインブラント材を提案した。
In order to eliminate these conventional drawbacks, the applicant has developed a coating layer consisting of a metal substrate and a calcium phosphate compound, which can be manufactured without using a thermal spraying method, and an intermediate layer containing a calcium phosphate compound. Through (Special application 1986-
No. 64012, No. 61-64013 and No. 61-70
504) or without intervention (Japanese Patent Application No. 16954
No. 7) We proposed a strongly bonded implant material.

これらのインブラント材は、金属基材とリン酸カルシウ
ム化合物の被覆層との間の接合強度は十分大きいが、生
体に埋め込んだ場合、長時間経過するうちには、これら
の歯を含めた骨組織と親和性の良好なリン酸カルシウム
化合物の被覆が骨組織と同化し、最終的には骨組織と金
属基材が直接接触する可能性がある。ところが金属基材
と骨組織との親和性は不十分であるため、骨組織の退化
が生じ、両者の耐着性を悪化させたり、最悪の場合には
抜は落ちてしまうことが考えられる。
These implant materials have a sufficiently high bonding strength between the metal base material and the calcium phosphate compound coating layer, but when implanted in a living body, over a long period of time they will bond with the bone tissue including these teeth. A coating of a calcium phosphate compound with good affinity can be assimilated into the bone tissue, eventually leading to direct contact between the bone tissue and the metal substrate. However, since the affinity between the metal base material and the bone tissue is insufficient, degeneration of the bone tissue may occur, which may deteriorate the adhesion resistance of the two, or in the worst case, lead to failure of extraction.

(発明の目的) 本発明の目的は、工作性が良好でしかも機械強度が十分
にあり、しかも骨組織との親和性を高め長期間にわたっ
て安定した密着性を保持できる人工骨、人工歯根等のイ
ンブラント材に適した複合材の製造方法を提供すること
にある。
(Objective of the Invention) The object of the present invention is to develop artificial bones, artificial tooth roots, etc., which have good workability and sufficient mechanical strength, and which have high affinity with bone tissue and maintain stable adhesion over a long period of time. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a composite material suitable for an implant material.

(問題点を解決するための手段) 本発明は、金属基材を加熱酸化してその表面に該基材成
分の酸化物層を形成し、更に該酸化物層の表面にリン酸
カルシウム化合物の被覆層を形成することから成ること
を特徴とするリン酸カルシウム化合物被覆複合材の製造
方法であり、最大の特徴とするところは、金属基材とリ
ン酸カルシウム化合物の被覆層の間に、生体内での親和
性が比較的良好で耐食性が十分に大きい金属基材を構成
する金属の酸化物から成る酸化物層を、前記金属基材を
加熱酸化することにより形成し、これにより表面のリン
酸カルシウム化合物の被覆層が骨組織に吸収された場合
にも金属基材と骨組織とが直接接触して両者の密着性が
劣化すること等を防止する点にある。
(Means for Solving the Problems) The present invention heats and oxidizes a metal base material to form an oxide layer of the base material component on the surface thereof, and further provides a coating layer of a calcium phosphate compound on the surface of the oxide layer. This is a method for producing a composite material coated with a calcium phosphate compound, which is characterized by forming a composite material coated with a calcium phosphate compound. An oxide layer consisting of an oxide of the metal constituting the metal base material, which has relatively good corrosion resistance and is sufficiently high, is formed by heating and oxidizing the metal base material, and thereby the calcium phosphate compound coating layer on the surface becomes oxidized. The purpose is to prevent the metal base material from coming into direct contact with the bone tissue and deteriorating the adhesion between them even when absorbed by the tissue.

以下本発明をより詳細に説明する。The present invention will be explained in more detail below.

本発明は、金属基材を加熱酸化して、該金属基材の表面
に、生体内での耐食性に極めて優れた、該金属基材成分
の酸化物層を形成した後、更にその表面に水酸アパタイ
ト等の生体との親和性の極めて良好なリン酸カルシウム
化合物の被覆層を形成したインブラント材として好適な
リン酸カルシウム化合物被覆複合材の製造方法であり、
これにより生体内において十分大きな親和力で骨組織等
と接合できしかも長期間にわたって安定した親和力を保
持でき生体に悪影響を及ぼすことのない複合材を提供す
ることができる。
The present invention heats and oxidizes a metal base material to form an oxide layer of the metal base component on the surface of the metal base material, which has extremely excellent corrosion resistance in vivo, and then further hydrates the surface of the metal base material. A method for producing a calcium phosphate compound-coated composite material suitable as an implant material in which a coating layer of a calcium phosphate compound having extremely good affinity with living organisms such as acid apatite is formed,
As a result, it is possible to provide a composite material that can be bonded to bone tissue etc. with a sufficiently large affinity in the living body, can maintain stable affinity for a long period of time, and has no adverse effects on the living body.

本発明における金属基材とは、生体内において安定なチ
タン、チタン合金並びにステンレススチール、クロム−
コバルト基合金等から選択される基材をいう。ここでい
うチタン又はチタン合金とは、金属チタン及び例えばT
a、 Nb、白金族金属、A1、V等を添加したチタン
合金から選択されるものであり、又ステンレススチール
とは、JIS(日本工業規格)SUS304.310及
び316等であり、コバルト−クロム基合金とは、生体
埋め込み用のコバルト−クロム合金を含む耐食性合金を
含むものである。このような金属から成る金属基材はそ
の形状が板状、棒状等の平滑なものであっても、スポン
ジ状の多孔表面を有するものであっても、又エクスパン
ドメツシュや多孔板であってもよい。基材としてこれら
の金属を使用するのは、焼結体やガラスと比較して機械
的強度が十分に大きくかつ工作が容易だからであり、該
基材は予めその表面を水洗、酸洗、超音波洗浄、蒸気洗
浄等により洗浄化処理して不純物を除去して後に形成さ
れる酸化物層の均一性を向上させるようにしてもよく、
更に必要に応じて該表面をプラスト及び/又はエツチン
グ処理により粗面化して後述するリン酸カルシウム化合
物の被覆層との親和性を向上させるとともに活性化を行
うようにすることもできる。なお、エツチングは化学的
な方法ばかりでな(、スバタリング等の物理的方法で行
ってもよい。
The metal base materials used in the present invention include titanium, titanium alloys, stainless steel, and chromium-based materials, which are stable in vivo.
A base material selected from cobalt-based alloys, etc. Titanium or titanium alloy here refers to metallic titanium and, for example, T
Stainless steel is selected from titanium alloys to which a, Nb, platinum group metals, A1, V, etc. are added, and stainless steel is JIS (Japanese Industrial Standard) SUS304.310 and 316, etc., and cobalt-chromium based. Alloys include corrosion resistant alloys including cobalt-chromium alloys for bioimplantation. Metal substrates made of such metals may be smooth such as a plate or rod, or may have a sponge-like porous surface, or may be an expanded mesh or perforated plate. Good too. These metals are used as base materials because they have sufficiently high mechanical strength and are easy to work with compared to sintered bodies or glass. A cleaning treatment such as sonic cleaning or steam cleaning may be performed to remove impurities and improve the uniformity of the oxide layer formed later.
Furthermore, if necessary, the surface can be roughened by blasting and/or etching treatment to improve affinity with the calcium phosphate compound coating layer described later and to activate it. Note that etching is not limited to chemical methods (it may also be performed by physical methods such as sputtering).

次に、該金属基材の表面を加熱酸化して表面に該金属基
材の金属成分の酸化物層を形成する。該金属基材をその
まま空気中等の酸化性雰囲気で400〜1000℃程度
に加熱すると、金属基材の種類に応じた厚さの酸化物層
が形成される。該酸化物層の厚さは、例えばチタン又は
チタン合金、ステンレススチール、クロム−コバルト基
合金のような耐熱性が十分大きい基材の場合には、数十
人〜数百人で比較的薄く、この厚さでも本発明の目的は
達成されるが、より厚い酸化物層を形成することが好ま
しいことがあり、その場合には必要に応じて次記する酸
処理を行ったり金属水素化物を形成したりすることがで
きる。
Next, the surface of the metal base material is heated and oxidized to form an oxide layer of the metal component of the metal base material on the surface. When the metal base material is heated as it is in an oxidizing atmosphere such as air to about 400 to 1000°C, an oxide layer is formed with a thickness depending on the type of the metal base material. The thickness of the oxide layer is relatively thin, for example, in the case of a substrate with sufficiently high heat resistance such as titanium or a titanium alloy, stainless steel, or chromium-cobalt-based alloy, in the range of several tens to several hundreds; Although the purpose of the present invention is achieved even with this thickness, it may be preferable to form a thicker oxide layer, and in that case, the following acid treatment or metal hydride formation may be performed as necessary. You can do it.

酸処理は、例えば塩酸、硫酸、硝酸、シュウ酸等の腐食
性の無機酸又は有機酸を含む溶液を用いて金属基材を塗
布法、浸漬法等により処理すればよく、その後300〜
800℃程度に加熱して酸化物層を形成する。核酸処理
により加熱前の金属基材表面が腐食されて加熱の効果が
層内部の深部に及び、より厚い酸化物層が形成されるこ
とになる。例えばチタン又はチタン合金の場合には、酸
処理を行わないで加熱すると淡黄色の酸化物が形成され
るが、酸処理を行った後に加熱すると青色の比較的厚い
酸化物層となるとともに酸化物形成後も表面が腐食状態
つまり粗面化された状態で残るため、後述するリン酸カ
ルシウム化合物の被覆層をより強固に形成することが可
能になる。核酸処理によりステンレススチールやクロム
−コバルト基合金又は他の金属についても同様により低
温で、厚く安定な酸化物層を形成することができる。
For acid treatment, the metal substrate may be treated by a coating method, a dipping method, etc. using a solution containing a corrosive inorganic or organic acid such as hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, or oxalic acid.
An oxide layer is formed by heating to about 800°C. The nucleic acid treatment corrodes the surface of the metal base material before heating, and the heating effect extends deep into the layer, resulting in the formation of a thicker oxide layer. For example, in the case of titanium or titanium alloys, when heated without acid treatment, a pale yellow oxide is formed, but when heated after acid treatment, a relatively thick blue oxide layer is formed and the oxide is Since the surface remains in a corroded or roughened state even after formation, it becomes possible to form a more strongly coated layer of calcium phosphate compound, which will be described later. Nucleic acid treatment can similarly form thick, stable oxide layers on stainless steel, chromium-cobalt-based alloys, or other metals at lower temperatures.

なお、金属基材がステンレススチールやクロム−コバル
ト基合金の場合には、無機酸として塩酸等のハロゲンを
含む酸を使用すると該ハロゲンが酸化物層中に残留して
悪影響を及ぼすことがあるため、硫酸や硝酸を使用する
ことが望ましい。
In addition, when the metal base material is stainless steel or chromium-cobalt based alloy, if an acid containing halogen such as hydrochloric acid is used as the inorganic acid, the halogen may remain in the oxide layer and have an adverse effect. , it is preferable to use sulfuric acid or nitric acid.

金属基材表面の金属水素化物は、該金属基材を上記した
酸処理を行う際に通常同時に形成される。
The metal hydride on the surface of the metal substrate is usually formed at the same time as the above-described acid treatment of the metal substrate.

これを例えば空気等の酸化性雰囲気中で400〜700
℃程度に加熱すると対応する酸化物層が得られる。前記
酸処理により形成される金属水素化物層の厚さは0.1
〜数十μmに達する。例えばチタン又はチタン合金では
20〜30%の沸騰塩酸中20〜40分間の処理により
10〜20μmの厚さの金属水素化物層が得られ、また
100℃の30%シュウ酸中4〜8時間処理すると表面
の凹凸が大きくなり、梨地状になるとともに同様に10
〜20μmの厚さの金属水素化物層が得られる。該金属
水素化物は加熱により容易に酸化されて、同様な厚さを
有する緻密な酸化物層を形成する。またステンレススチ
ールやクロム−コバルト基合金の場合にも室温下請酸中
で2〜10時間処理すると同様に10〜20μmの厚さ
の金属水素化物を得ることができる。
400 to 700 in an oxidizing atmosphere such as air.
A corresponding oxide layer is obtained by heating to about °C. The thickness of the metal hydride layer formed by the acid treatment is 0.1
~ reaches several tens of μm. For example, for titanium or titanium alloys, a 10-20 μm thick metal hydride layer can be obtained by treatment in 20-30% boiling hydrochloric acid for 20-40 minutes, and a 4-8 hour treatment in 30% oxalic acid at 100°C. As a result, the unevenness of the surface becomes larger and becomes satin-like.
A metal hydride layer with a thickness of ~20 μm is obtained. The metal hydride is easily oxidized by heating to form a dense oxide layer with similar thickness. Similarly, in the case of stainless steel or chromium-cobalt based alloys, a metal hydride having a thickness of 10 to 20 μm can be obtained by treating the metal hydride in a subcontracting acid at room temperature for 2 to 10 hours.

前記金属水素化物の形成のためには、上記酸処理の他に
、金属基材を陰極として通電し電解的に形成させる方法
を採用することもできる。該方法は特にチタン又はチタ
ン合金の場合に有効であり、例えば60℃の15%硫酸
水溶液中で5時間程度処理すると、0.5〜lOμmの
金属水素化物被覆を形成することができる。該水素化物
は、チタン又はチタン合金の場合には400〜700℃
、他の金属の場合には400〜900℃に加熱すること
により、対応する安定な酸化物に転化することができる
In order to form the metal hydride, in addition to the acid treatment described above, a method of electrolytically forming the metal hydride by applying current to the metal base material as a cathode can also be adopted. This method is particularly effective for titanium or titanium alloys; for example, when treated in a 15% sulfuric acid aqueous solution at 60° C. for about 5 hours, a metal hydride coating of 0.5 to 10 μm can be formed. When the hydride is titanium or titanium alloy, the temperature is 400 to 700°C.
, other metals can be converted into the corresponding stable oxides by heating to 400-900°C.

次に、このようにして酸化物層を形成した金属基材の該
酸化物層上にリン酸カルシウム化合物の被覆層を形成す
る。本発明においてリン酸カルシウム化合物とは、主と
して水酸アパタイトを指称し、更に本発明方法による水
酸アパタイトの加熱焼成等により副生ずると考えられる
リン酸三カルシウム、リン酸水素カルシウム、リン酸二
水素カルシウムの他、不純物成分又は酸化物層中の成分
と水酸アパタイトとによって形成するリン酸カルシウム
系の化合物を含むものである。
Next, a coating layer of a calcium phosphate compound is formed on the oxide layer of the metal base material on which the oxide layer has been formed in this manner. In the present invention, the term "calcium phosphate compound" mainly refers to hydroxyapatite, and further includes tricalcium phosphate, calcium hydrogen phosphate, and calcium dihydrogen phosphate, which are thought to be by-products due to heating and firing of hydroxyapatite in the method of the present invention. In addition, it contains a calcium phosphate compound formed by impurity components or components in the oxide layer and hydroxyapatite.

被覆形成の方法や条件は特に限定されないが、代表的な
方法としては、プラズマ溶射法と熱分解法がある。
The method and conditions for forming the coating are not particularly limited, but representative methods include plasma spraying and thermal decomposition.

プラズマ溶射法は、前述の通り高価な水酸アパタイトを
使用し、その歩留まりが不十分なこと等の問題点を有す
る反面、容易に被覆を形成することができるという長所
を有している。しかし、従来は金属上に直接溶射をする
場合には、十分な密着性を得るためには厳しい条件で溶
射を行わなければならず、高価な水酸アパタイトの一部
が分解してしまうという欠点があったが、本発明では該
リン酸カルシウム化合物の被覆層の下地が酸化物層であ
り水酸アパタイトが分解しない条件で溶射を行っても十
分強固な密着性を得ることができる。
Although the plasma spraying method uses expensive hydroxyapatite as described above and has problems such as insufficient yield, it has the advantage of being able to easily form a coating. However, in the past, when spraying directly onto metal, the spraying had to be carried out under harsh conditions in order to obtain sufficient adhesion, which resulted in the decomposition of some of the expensive hydroxyapatite. However, in the present invention, the base of the coating layer of the calcium phosphate compound is an oxide layer, and even if thermal spraying is performed under conditions where the hydroxyapatite does not decompose, sufficiently strong adhesion can be obtained.

溶射の条件は、例えばアルゴンガスと水素から成る雰囲
気中、30kW程度の電力で十分であり、水酸アパタイ
トの粒径は125〜345メソシュ程度の中位の粒径と
することが望ましい。
The thermal spraying conditions are, for example, an atmosphere consisting of argon gas and hydrogen, and a power of about 30 kW is sufficient, and the particle size of the hydroxyapatite is preferably a medium particle size of about 125 to 345 Mesosh.

熱分解法を採用する場合には、リン酸カルシウム化合物
、好ましくは水酸アパタイトを溶解、望ましくは飽和さ
せた例えば硝酸水溶液を前記酸化物層の表面に塗布し、
加熱焼成して金属基材の前記酸化物層と強固な密着性を
有する被覆層を形成する。この場合の加熱焼成生成物は
、主として水酸アパタイトから成るリン酸カルシウム化
合物である。加熱焼成の条件は、使用する液、特に硝酸
濃度によって最適値が変化し、その最適温度は硝酸濃度
が高い程上昇し、10%硝酸では350〜500℃、6
0%硝酸では450〜800℃が最適である。加熱焼成
温度は300〜800℃が望ましく、300℃未満では
リン酸カルシウム化合物の被覆層の強度が不十分となり
、800℃以上では金属基材の酸化速度が大きくなり、
該金属基材と前記酸化物層との間で剥離が生じやすくな
る。
When a thermal decomposition method is employed, a calcium phosphate compound, preferably hydroxyapatite, is dissolved, preferably saturated, for example, in an aqueous nitric acid solution, and applied to the surface of the oxide layer,
A coating layer having strong adhesion to the oxide layer of the metal base material is formed by heating and baking. The heated and calcined product in this case is a calcium phosphate compound mainly composed of hydroxyapatite. The optimal heating and firing conditions vary depending on the liquid used, especially the nitric acid concentration, and the optimal temperature increases as the nitric acid concentration increases.
For 0% nitric acid, 450 to 800°C is optimal. The heating and firing temperature is preferably 300 to 800°C; if it is less than 300°C, the strength of the calcium phosphate compound coating layer will be insufficient, and if it is higher than 800°C, the oxidation rate of the metal base material will increase.
Peeling is likely to occur between the metal base material and the oxide layer.

該加熱焼成は、空気に代表される酸化性雰囲気中で行っ
てもよいが、アルゴンに代表される不活性雰囲気中で行
うことが好ましい。
The heating and firing may be performed in an oxidizing atmosphere such as air, but is preferably performed in an inert atmosphere such as argon.

またこのほかに、炭酸カルシウムとリン酸カルシウムの
適止の混合物溶液を塗布し、酸化性又は不活性雰囲気中
で加熱焼成を行って被覆層を形成することができるが、
この場合には更に水熱処理を行って結晶性を向上させる
ことが好ましい。
In addition to this, a coating layer can be formed by applying a suitable mixture solution of calcium carbonate and calcium phosphate and heating and baking it in an oxidizing or inert atmosphere.
In this case, it is preferable to further perform hydrothermal treatment to improve crystallinity.

以上の操作により、工作性が良好でしかも機械強度が十
分にあり、しかも生体内での骨Mi織等との親和性を高
め長期間にわたって生体との間に安定した密着性を保持
できるインブラント材を得ることができる。
Through the above operations, the implant has good workability and sufficient mechanical strength, and is also able to maintain stable adhesion with the living body for a long period of time by increasing its affinity with the bone tissue in the living body. material can be obtained.

(実施例) 以下実施例により本発明をより詳細に説明するが、該実
施例は本発明を°限定するものではない。
(Examples) The present invention will be explained in more detail with reference to Examples below, but the Examples are not intended to limit the present invention.

叉施炭上 厚さ1flの5US316Lの圧延板を縦40mm、横
20鶴の大きさに切り出し、その表面を#80のスチー
ルショットを使用してブラスト処理を行い粗面化し金属
基材とした。この金属基材をトリクロルエチレン蒸気で
脱脂した後、室温で25重量%の硝酸水溶液に30分間
浸漬してブラスト砂残留物などの表面附着物を除去した
A rolled plate of 5US316L with a thickness of 1 fl on a forked coal was cut into a size of 40 mm in length and 20 mm in width, and its surface was roughened by blasting using #80 steel shot to obtain a metal base material. This metal substrate was degreased with trichlorethylene vapor and then immersed in a 25% by weight aqueous nitric acid solution at room temperature for 30 minutes to remove surface deposits such as blast sand residue.

このようにして清浄したステンレススチール基材に30
%硝酸水溶液を塗布し室温にて放置、乾燥後空気を流し
た600℃のマンフル炉に入れ、15分間加熱酸化した
。この操作を3回繰り返したところ、青色の厚さ5μm
程の酸化物被覆層を有するステンレススチール基材が得
られた。
The stainless steel base material cleaned in this way was
% nitric acid aqueous solution was applied and left at room temperature. After drying, the sample was placed in a 600° C. manifold furnace with air flowing through it, and heated for oxidation for 15 minutes. After repeating this operation three times, the thickness of the blue color was 5 μm.
A stainless steel substrate with an oxide coating layer of about 100 mL was obtained.

この酸化物被覆層は、テープテストの結果、極めて強固
であることが分かった。
This oxide coating layer was found to be extremely strong in tape tests.

次にこの酸化物被覆層の上に次の方法により水酸アパタ
イトを主とするリン酸カルシウム化合物被覆層を形成し
た。該被覆層の形成は、水酸アパタイト粉末3gを25
%硝酸水溶液Log中に溶解したものを塗布液として、
酸化物被覆を行った前記基材に塗布し、アルゴンを流し
たマンフル炉中で500℃、10分間加熱分解すること
によって得た。更に塗布−加熱操作を3回繰り返した。
Next, a calcium phosphate compound coating layer mainly composed of hydroxyapatite was formed on this oxide coating layer by the following method. The coating layer was formed by adding 3 g of hydroxyapatite powder to 25
% nitric acid aqueous solution Log as a coating liquid,
It was obtained by coating the oxide-coated base material and thermally decomposing it at 500° C. for 10 minutes in a manuffle furnace flushed with argon. Furthermore, the coating-heating operation was repeated three times.

生成したリン酸カルシウム化合物被覆層は実質的に水酸
アパタイトから成り、基材とは酸化物層を介して十分に
強固に付着していた。
The produced calcium phosphate compound coating layer was substantially composed of hydroxyapatite and was sufficiently firmly attached to the substrate via the oxide layer.

実施例2 厚さ1龍のJISI種チタン圧延板を縦40mm、横2
0mの大きさに切り出し、実施例2と同様にして前処理
を行い、金属基材とした。
Example 2 A JISI type titanium rolled plate with a thickness of 1.4 mm in length and 2 mm in width.
It was cut out to a size of 0 m and pretreated in the same manner as in Example 2 to obtain a metal base material.

該チタン基材を95℃の30重量%の硫酸水溶液に15
分間浸漬した。該浸漬によりチタンの溶出と共に激しく
、水素の発生が起こった。このチタン基材を取り出し、
そのまま、550℃に保持したマツフル炉中に入れ、2
0分間保持した。この操作により、青色の強固な酸化チ
タンの被覆が形成された。この酸化チタンの被覆を行っ
たチタン基材に粒度125〜345メツシユに調製した
水酸アパタイト粉末をプラズマ溶射法によって被覆した
The titanium base material was soaked in a 30% by weight aqueous sulfuric acid solution at 95°C for 15 minutes.
Soaked for minutes. As a result of this immersion, titanium was eluted and hydrogen was violently generated. Take out this titanium base material,
Place it in a Matsufuru furnace maintained at 550°C for 2 hours.
It was held for 0 minutes. Through this operation, a strong blue titanium oxide coating was formed. The titanium base material coated with titanium oxide was coated with hydroxyapatite powder prepared to have a particle size of 125 to 345 mesh by plasma spraying.

プラズマ溶射法の条件は、プラズマガスAr:Hz =
5 : 1  (体積)、 アーク電圧60V、アーク
電流500Aであった。この溶射によって、リン酸三カ
ルシウムを含む水酸アパタイトの強固な被覆を形成する
ことができた。
The conditions for the plasma spraying method are plasma gas Ar:Hz =
5:1 (volume), arc voltage 60V, and arc current 500A. This thermal spraying made it possible to form a strong coating of hydroxyapatite containing tricalcium phosphate.

実施例3 厚さ1鶴のJISI種チタン圧延板を実施例1と同様に
して前処理を行い、金属基材とした。該チタン基材を陰
極として、60℃の20%塩酸水溶液中、100 A/
dm”の電流密度で30分間電解を行った。この操作に
よってチタン基材の表面は灰白色となった。これをX線
回折法で調べたところ、表面にTiHzが生成している
ことが分かった。
Example 3 A JISI type titanium rolled plate having a thickness of 1 inch was pretreated in the same manner as in Example 1, and was used as a metal base material. Using the titanium base material as a cathode, 100 A/
Electrolysis was carried out for 30 minutes at a current density of 500 dm". As a result of this operation, the surface of the titanium base material became grayish white. When this was examined by X-ray diffraction, it was found that TiHz was generated on the surface. .

該チタン基材を、酸素25%及び窒素75%から成る混
合ガスを通じたマツフル炉内にて、450℃で30分間
加熱した。表面が黄褐色となり、X線回折の結果は表面
にルチル型の酸化物を形成していることが分かった。
The titanium substrate was heated at 450° C. for 30 minutes in a Matsufuru furnace through which a gas mixture consisting of 25% oxygen and 75% nitrogen was passed. The surface became yellowish brown, and X-ray diffraction revealed that a rutile-type oxide was formed on the surface.

この表面酸化物層を形成したチタン基村上に、実施例1
と同条件で水酸アパタイト層を形成した。
Example 1
A hydroxyapatite layer was formed under the same conditions.

水酸アパタイト層は、極めて強固であり、テープテスト
によっても、全(剥離は認められなかった。
The hydroxyapatite layer was extremely strong, and no peeling was observed in the tape test.

(発明の効果) 本発明では、第1に金属基材として特に耐食性のあるチ
タン、チタン合金又はステンレススチール又はクロム−
コバルト基合金等を使用し更にその表面に該金属基材の
金属成分を含む金属の酸化物層を該金属基材の加熱酸化
により形成してあり、本発明に関わる複合材を人工骨や
人工歯根とした場合は生体に無害かつ安定で溶出の可能
性も殆どなく、しかも機械強度が十分に大きく工作も容
易である。
(Effects of the Invention) In the present invention, firstly, the metal base material is titanium, titanium alloy, stainless steel, or chromium-based material, which has particularly corrosion resistance.
A cobalt-based alloy or the like is used, and a metal oxide layer containing the metal components of the metal base material is formed on the surface by heating and oxidizing the metal base material. When used as a tooth root, it is harmless to living organisms, stable, and has almost no possibility of elution, and has sufficient mechanical strength and is easy to work with.

第2に、前記金属基材表面に水酸アパタイトを代表とす
るリン酸カルシウム化合物を被覆しであるため、生体内
における親和性が十分に大きく生体内の骨等と容易にか
つ十分な強度をもって接合することができる。
Second, since the surface of the metal base material is coated with a calcium phosphate compound, typified by hydroxyapatite, it has a sufficiently high affinity in vivo that it can be easily bonded to bones, etc. in vivo with sufficient strength. be able to.

第3に、上記した通り、金属基材の表面に金属の酸化物
層を形成しであるため、生体埋め込み後に、親和性に特
に優れたリン酸カルシウム化合物が長期間のうちに骨組
織に吸収された後にも、前記金属基材上に形成された酸
化物層が、骨組織と金属基材が直接接触することを防止
し、骨組織と金属基材間の親和性が不十分であることに
基づく両者の密着性の劣化等を防止して、長期間にわた
って本発明に係わるリン酸カルシウム化合物被覆複合材
を、インブラント材としての安定性に変化を生じさせる
ことなく使用することを可能にする。
Thirdly, as mentioned above, since a metal oxide layer is formed on the surface of the metal base material, the calcium phosphate compound, which has particularly excellent affinity, is absorbed into the bone tissue over a long period of time after implantation. Even later, the oxide layer formed on the metal base material prevents direct contact between the bone tissue and the metal base material, which is based on the insufficient affinity between the bone tissue and the metal base material. By preventing deterioration of the adhesion between the two, it is possible to use the calcium phosphate compound-coated composite material of the present invention for a long period of time without causing any change in stability as an implant material.

第4に、リン酸カルシウム化合物の被覆層と金属基材と
の間に金属酸化物層を形成してあり、該被覆層と金属酸
化物層は比較的穏やかな条件で溶射しても十分強固な接
合が得られるため、該被覆層を形成する際に、被覆の形
成が容易であるが水酸アパタイトの分解のため従来は使
用できなかった溶射法を使用することが可能になる。
Fourth, a metal oxide layer is formed between the calcium phosphate compound coating layer and the metal base material, and the coating layer and metal oxide layer have a sufficiently strong bond even when sprayed under relatively mild conditions. Therefore, when forming the coating layer, it becomes possible to use a thermal spraying method which is easy to form a coating but could not be used conventionally due to the decomposition of hydroxyapatite.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)金属基材を加熱酸化してその表面に該基材成分の
酸化物層を形成し、更に該酸化物層の表面にリン酸カル
シウム化合物の被覆層を形成することから成ることを特
徴とするリン酸カルシウム化合物被覆複合材の製造方法
(1) A metal base material is heated and oxidized to form an oxide layer of the base material component on the surface thereof, and a coating layer of a calcium phosphate compound is further formed on the surface of the oxide layer. A method for producing a calcium phosphate compound coated composite.
(2)金属基材の表面を予め酸処理して該金属基材表面
を金属水素化物とした後に、該表面を加熱酸化するよう
にした特許請求の範囲第1項に記載の製造方法。
(2) The manufacturing method according to claim 1, wherein the surface of the metal base material is previously treated with an acid to convert the surface of the metal base material into a metal hydride, and then the surface is heated and oxidized.
(3)金属基材を予め電解浴中で陰極として通電し該金
属基材表面を金属水素化物とした後に、該表面を加熱酸
化するようにした特許請求の範囲第1項に記載の製造方
法。
(3) The manufacturing method according to claim 1, wherein the metal base material is previously energized as a cathode in an electrolytic bath to convert the surface of the metal base material into a metal hydride, and then the surface is heated and oxidized. .
(4)金属基材が、チタン又はチタン合金、ステンレス
スチール、コバルト−クロム基合金から選択される耐食
性金属又は合金である特許請求の範囲第1項から第3項
までのいずれかに記載の製造方法。
(4) The production according to any one of claims 1 to 3, wherein the metal base material is a corrosion-resistant metal or alloy selected from titanium or titanium alloy, stainless steel, and cobalt-chromium-based alloy. Method.
JP61247162A 1986-10-17 1986-10-17 Production of composite material coated with calcium phosphate Granted JPS6399869A (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61247162A JPS6399869A (en) 1986-10-17 1986-10-17 Production of composite material coated with calcium phosphate
CA000549336A CA1269898A (en) 1986-10-17 1987-10-15 Process for production of calcium phosphate compound- coated composite material
EP87830365A EP0264354B1 (en) 1986-10-17 1987-10-16 Process for production of calcium phosphate compoundcoated composite material
DE8787830365T DE3776066D1 (en) 1986-10-17 1987-10-16 METHOD FOR PRODUCING A COMPOSITE, COATED WITH A CALCIUM PHOSPHATE COMPOUND.
US07/109,378 US4818572A (en) 1986-10-17 1987-10-19 Process for production of calcium phosphate compound-coated composite material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61247162A JPS6399869A (en) 1986-10-17 1986-10-17 Production of composite material coated with calcium phosphate

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6399869A true JPS6399869A (en) 1988-05-02
JPH0214061B2 JPH0214061B2 (en) 1990-04-06

Family

ID=17159359

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP61247162A Granted JPS6399869A (en) 1986-10-17 1986-10-17 Production of composite material coated with calcium phosphate

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS6399869A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02241461A (en) * 1989-03-16 1990-09-26 Asahi Optical Co Ltd In-plant
JP2002533165A (en) * 1998-12-23 2002-10-08 エリングセン,ジャン,エイリク Implant with modified surface with increased biocompatibility and method of producing the same
JP2009195731A (en) * 2000-12-06 2009-09-03 Numat As Medical prosthetic device and implant having improved biocompatibility
US9168141B2 (en) 2000-12-06 2015-10-27 Astra Tech Ab Medical prosthetic devices and implants having improved biocompatibility

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6234566A (en) * 1985-08-08 1987-02-14 住友化学工業株式会社 Production of bone implant

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6234566A (en) * 1985-08-08 1987-02-14 住友化学工業株式会社 Production of bone implant

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02241461A (en) * 1989-03-16 1990-09-26 Asahi Optical Co Ltd In-plant
JP2002533165A (en) * 1998-12-23 2002-10-08 エリングセン,ジャン,エイリク Implant with modified surface with increased biocompatibility and method of producing the same
JP4719841B2 (en) * 1998-12-23 2011-07-06 ストラウマン ホールディング アーゲー Implants having modified surfaces with increased biocompatibility and methods of production thereof
JP2009195731A (en) * 2000-12-06 2009-09-03 Numat As Medical prosthetic device and implant having improved biocompatibility
US9168141B2 (en) 2000-12-06 2015-10-27 Astra Tech Ab Medical prosthetic devices and implants having improved biocompatibility

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0214061B2 (en) 1990-04-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4847163A (en) Metal-metal oxide composites and a coating layer of calcium phosphate on the oxide layer
US4746532A (en) Method for the production of endosseous implants
Speck et al. Anodic polarization behavior of Ti-Ni and Ti-6A 1-4 V in simulated physiological solutions
Izman et al. Surface modification techniques for biomedical grade of titanium alloys: oxidation, carburization and ion implantation processes
US4818559A (en) Method for producing endosseous implants
EP0034408B1 (en) A method of forming an anticorrosive coating on a metal electrode substrate
SE462564B (en) TITANIC COMPOSITION MATERIAL COATED WITH A CALCIUM PHOSPHATE COMPOUND AND PROCEDURES FOR PREPARING THEREOF
SE464415B (en) PROCEDURE FOR THE PREPARATION OF A COMPOSITION MATERIAL COATED WITH CALCIUM PHOSPHATE SOCIETY, AS USEFUL AS AN IMPLANT
JPH0360502B2 (en)
JPS6399869A (en) Production of composite material coated with calcium phosphate
JP3768388B2 (en) Biological magnesium material and method for producing the same
JP2003235954A (en) Bone conductive biomaterial and manufacturing method therefor
JPH09263958A (en) Pre-treatment of metallic base material surface
JPS6399868A (en) Production of composite material coated with calcium phosphate
JPS62221359A (en) Titanium composite material coated with calcium phosphate and its production
JP3129041B2 (en) Implant and manufacturing method thereof
JPH0420988B2 (en)
Gutiérrez et al. Comparative study of the oxide scale thermally grown on titanium alloys by ion beam analysis techniques and scanning electron microscopy
JPH0829150B2 (en) Manufacturing method of intraosseous implant
JPH0747116A (en) Manufacture of implant
JPH0747115A (en) Implant and its manufacture
JP3670755B2 (en) Method for forming calcium phosphate coating
Ozyilmaz et al. ÇağlaSürmelioğlu.(2016)
Nazim et al. S. Izman1, Mohammed Rafiq Abdul-Kadir1, Mahmood Anwar1
JPS62221360A (en) Titanium composite material coated with calcium phosphate and its production