WO2008010456A1 - alliage de moulage à base d'or - Google Patents

Description

明 細 書

踌造用金合金

技術分野

[0001] 本発明は、铸造用金合金に関するものである。

背景技術

[0002] 歯科治療において修復物作製に用いられる铸造用金合金は、精密铸造によって、 所望の形状を与えることができ、歯牙との適合に優れる長所を備える反面、色調が金 属色なので、白色のレジン材料やオールセラミック材料に比べ、審美性に劣る欠点 力 ^sある。

[0003] 铸造用金合金の審美性における短所を補うために、一般的には、メタルセラミック 修復が用いられる。メタルセラミック修復は、セラミック粉末からなる歯科用陶材を铸 造フレーム上に築盛し、乾燥、焼成を経て、緻密なセラミック層を金属表面に形成す る手法である。このとき、歯科用陶材を築盛する前に、铸造体は、デギヤッシングと呼 ばれる熱処理を経て、表面に酸化物層を形成させ、歯科用陶材との接合を確実にす る。歯科用陶材からなるセラミック層は、天然歯に近い色調を有するため、金属を用 いても審美性に優れた修復物を作製することができる。

[0004] 金属フレームは、セラミック層の下地となり、その色調は、セラミック層の色調に反映 される。金属が白金色の場合は、セラミック層の色調が暗くなり、審美的には好ましく ない。さらに、修復物がクラウン又はブリッジの場合は、下地の金属が辺縁に沿って 露出することがあり、金属が白金色であると、審美的には好ましくない。これらの理由 から、強い黄金色の金属が大変好まれている。

[0005] このニーズに応える従来技術の一例として、特開平 1 132728号公報に開示され る铸造用金合金がある。この合金は、 Au75〜98%、 PtO. 1-15%, FeO. ；!〜 10 %、ΙηΟ· ；!〜 3%、W0. 05〜5%力、らなり、黄金色を有することを特長とするものであ 別な従来技術として、特開 2002— 129252号公報に開示される铸造用金合金が ある。この文献の請求項 2によれば、 Au82. 0—84. 0%、 Pt8. 9—10. 9%、 Pd4. 0—6. 0%、AgO. 2—0. 5%、Znl . 5—2. 5%、 FeO. 2%、 IrO. 1 %に Ta、 Snを 含有する铸造用金合金である。

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] 特開平 1 132728号公報に開示される合金系では、铸造体の金属組織が、白金 色の晶出物粒子と Auリッチの黄金色のマトリックス相との 2相からなっている。これは 、铸造時の凝固過程において、 Auと固溶しづらい Fe及び W力 S、 Pt— Fe—W系高融 点金属間化合物として晶出し、マトリックスの Pt、 Fe、 W濃度が減少することによって 、相対的に Au濃度が増すからである。そのため、外観上は、確かに強い黄金色を呈 す。

一方で、メタルセラミック修復は、天然歯の自然な色調を再現させるために、異なる 色調の陶材を繰返し築盛、焼成して、複雑な色合いを表現することが、ごく一般的に 行われている。陶材の焼成は、通常 900°C前後の高温に達するため、この合金系で は、熱変形を起こす問題がある。これは、 Pt、 Fe、 Wの大部分が粗大粒子として晶出 し、マトリックス力 低強度 ·低融点の Auリッチ相となるためである。この合金系は、熱 変形により歯牙との適合が確保できないため、大型のブリッジ等の修復に用いること は困難である。

[0007] 特開 2002— 129252号公報に開示される合金系は、 Zn添加量が多いため、常温 での強度は高ぐ Pdを含有するため液相点を高くすることができる。しかし、合金組 織は、 Zn、 Pd、 Pt及び Auの固溶体なので、特開平 1 132728号公報に開示され た合金系の Auリッチ相より相対的に Au濃度が少なぐ色調は、 Au特有の豊かな黄 金色が希釈された淡黄色となる。一方で、常温における硬さを増大させるために Zn を多く含有するので、合金の融点が低下し、陶材焼成時には、高温によって、強度が 低下するので、大きな熱変形を起こす。このように、この合金系に代表される铸造用 金合金は、色調が不十分であって、さらに適合に不安を抱えている。

[0008] 以上述べたように、铸造用金合金に対するニーズは、未だに十分満たされていな い。 Au含有量が高い、高品位の铸造用金合金は、前記 2例の他にも多数の製品が 入手できるが、それら従来技術は、前記 2例に代表されるように、色調が優れても熱 変形に問題があるものと、色調が淡い上に熱変形に問題があるものとに集約される。

[0009] 本発明は、従来技術の問題点に鑑みて、強い黄金色を呈しながら、耐熱変形性に 優れた铸造用金合金を提供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段

[0010] 本発明は、 Au : 83. 0—90. 0質量⁰ /₀、Pt : 8. 0—10. 0質量⁰ /₀、Ιη : 1 · 0 2· 0質 量％及び Co : 0. ；! 1. 5質量％からなる铸造用金合金である。ここで、铸造用金合 金とは、铸造して形態を付与する金合金のことであり、歯科分野に限らず、装身具及 びその他の用途に用いることも、無論可能である。

[0011] 本発明は、 Fe Cr Mn Moのうち少なくとも 1種の元素を 0· ；! 0· 5質量％含有 することを特長とする铸造用金合金である。

[0012] 本発明は、 Ir Rh Ru W Reのうち少なくとも 1種の元素を 0· 02—1. 0質量％ 含有することを特長とする铸造用金合金である。

[0013] 本発明は、歯科メタルセラミック修復に用いることを特長とする铸造用金合金である 発明の効果

[0014] 本発明によれば、強い黄金色を呈し、かつ、耐熱変形性に優れた铸造用金合金を 提供すること力できる。次にその理由を述べる。

[0015] 金合金の黄金色は、 Au含有量増加に伴って濃くなる力 Au含有量が多すぎると 実用的な強度を得ることができない。そこで、添加元素を検討するの力 金合金の一 般的な設計手法である。従来技術では、 Fe W Pt Pd Znなどの添加元素が選択 されており、前述のように、強い黄金色と耐熱変形性とを両立することができなかった

[0016] 本発明は、 Au : 83. 0—90. 0質量⁰ /₀、Pt : 8. 0—10. 0質量⁰ /₀、Ιη : 1 · 0 2· 0質 量％及び Co : 0. ；! 1. 5質量％からなる铸造用金合金である。本発明の金合金は、 微細な Pt— Co分散相の晶出によって、マトリックスの Au濃度が増し、豊かな黄金色 が得られる。マトリックスは、 Auと In Coとの固溶強化により、実用的な強度を維持で きる。さらに、マトリックスの固溶強化と Pt— Co分散相による分散強化によって熱変形 を才卬制すること力 Sでさる。 [0017] Auは、豊かな黄金色発現のために最低 83%は必要である。 Auの含有量が 90% を超えると、熱変形が大きくなり、又実用的な強度も得られない。望ましくは、 87〜90 %の添加がよい。

[0018] Ptは、 8%以上の添加によって、金合金の融点を上げ、耐熱変形性を高める。しか し、 Auと固溶して、黄金色を薄める効果が強いため、上限は 10%としなければなら ない。 Inは、 Auに固溶して強度を向上させる効果がある。 1 %未満では、その効果が 不十分であり、 2%を超えると、融点を著しく低下させ、又、黄金色を薄める。

[0019] 本発明で、 Coの果たす役割は特異的である。鋭意研究の末、次の効果を発揮する ことを見出した。第 1に、金合金の凝固過程で Pt— Co金属間化合物を晶出する効果 と、第 2に、 Auリッチなマトリックスに固溶してマトリックスを強化する効果である。これ らの効果を発現させ、豊かな黄金色でありながら、耐熱変形性に優れた金合金を得 るためには、 Co添カロ量は、 0. 1— 1. 5%カよい。 Co力 0. 1 %より少ヽないと、 Pt— Co の晶出が不十分で、固溶強化も分散強化も十分に発現せず、 1. 5%を超えると、マ トリックスに固溶する Coが増すため黄金色を薄めるからである。

[0020] なお、前記金合金に Fe、 Cr、 Mn、 Moのうち少なくとも 1種の元素を 0·；!〜 0· 5% 添加することによって、さらに Ptの晶出を促し、黄金色を増す働きが得られる。添カロ 量が 0. 1 %未満ではその効果が得られず、 0. 5%を超えると、マトリックスに固溶して 黄金色を過分に薄める。

[0021] さらに、前記金合金に Ir、 Rh、 Ru、 W、 Reのうち少なくとも 1種の元素を 0· 02—1.

0%添加することによって、 Ptの晶出をさらに促し、黄金色を増す働きが得られる。こ れらの元素は、融点が著しく高ぐ Auに固溶しないため、結晶粒微細化元素として知 られている力 S、 0. 02%未満ではその効果が得られず、 1. 0%を超えると、粗大な粒 子を晶出し、分散強化の効果が失われ、熱変形が過大になる。

[0022] なお、前記金合金は、歯科用金属としてメタルセラミック修復に用いるのに好適であ る。ただし、色調と耐熱変形性が必要とされる分野、例えば、装身具等に用いても好 適であって、適用分野を歯科に限定するものではない。

図面の簡単な説明

[0023] [図 1]実施例及び比較例に示す金合金の色差 Δ E*と加熱変位 Dの関係を表す図で ある。

[図 2]本発明の金合金の断面組織の一例である。

実施例

[0024] 本発明の実施例の組成を表 1に、比較例の組成を表 2に示す。

[0025] (金合金の作製）

実施例 1に示す組成の铸造用金合金は、次の方法によって得られた。 Auと Ptとを 、まずアーク溶解炉によって溶解し、さらに他の添加元素を加えて、溶製した。溶解 後のボタン状の合金は、厚さ lmmまで圧延し、裁断した。

実施例 2〜5及び比較例 4〜5に示す組成の铸造用金合金は、実施例 1と同様の方 法で得た。

実施例 6〜9及び比較例 1〜3に示す組成の铸造用金合金は、 Ir、 W、 Re、 Mn又 は Crと Ptとの母合金をあらかじめ作製し、これを後に添加した他は、実施例 1と同様 の方法で得た。

[0026] (試験片の作製）

実施例及び比較例の色調評価用及び熱変形評価用の試験片は、次の方法によつ て作製した。铸造は、装身具業界や歯科技工の精密铸造法として一般的なロストヮッ タス法によった。

[0027] 色調評価用試験片は、直径 12mm、厚さ 1. 2mmのワックスパターンを作製し、リン 酸塩系埋没材で埋没 '焼成した後、反転加圧式铸造機を用いて铸造した。次に、 m 造体から埋没材を除去し、スプルーを切断して、片面を #100、 #240、 #600、 #1000の 耐水研磨紙で順に研磨し、ダイヤモンドペーストでパフ研磨して、鏡面の試験片を得 た。

[0028] 熱変形評価用試験片は、前記と同様の铸造方法で 2mm角、長さ 50mmの角棒に铸 造し、デギヤッシングを想定して 1000°Cで 10分間、大気中で熱処理した。さらに、角 棒の端面を除く 4面は、 #100、 #240、 #600の耐水研磨紙で順に研磨し、 #1000の耐水 研磨紙で仕上げた。

[0029] (色調の評価）

実施例及び比較例の铸造用金合金の色調は、純金との色差 Δ E*によって評価し た。

色差 Δ Ε*は、 CIELab表色系において、 2色間の明度 L*、彩度 a*及び彩度 b*の 差（Δ ΐ 、 Δ a*及び A b*)の 2乗和の平方根で定義される値で、肉眼では判定しづ らい色調の差を定量的に表す指標である。

色差 Δ Ε*が大きいほど、 2色間の隔たりが大きぐ色調が異なることを表す。

[0030] 純金鏡面と前記方法で作製した試験片鏡面との A L*、 A a*及び A b*を色差計（ ビックガードナー社，カラーガイド）で計測し、色差 Δ Ε*求めた。

結果を表 1及び表 2に示す。

[0031] (熱変形の評価）

実施例及び比較例の铸造用金合金の熱変形は、加熱変位 Dを測定して評価した。 金属を加熱すると、一般に強度が低下し、自重によって熱変形する。その程度を評 価するために、金属棒の一端を固定し、水平に保持した片持ち梁の状態で加熱して 、垂直変位量を測定した。試験片は、前記方法で作製したものを用い、加熱条件は、 1000°Cの Arガス中で 10分間とし、加熱変位 Dは、固定端から約 40mmの垂直変位 量を精度 0. 05mmのハイトゲージで測定して、求めた。この評価方法によれば、単純 形状の試験片と、非酸化雰囲気の加熱とによって、 自重による熱変形を、誤差要因 を排除して、再現性よく定量的に求めることができる。

結果を表 1及び表 2に示す。

[0032] [表 1] 表 1一実施例

組成， mass% 色差 加熱変位 番号

Au P t In Co Fe その他 ΔΕ* D 実施例 1 88.2 9.8 1.9 0.1 22 0.5 実施例 2 88.7 9.9 1.1 0.3 23 0.6 実施例 3 87.8 9.7 1.0 1.5 23 1.8 実施例 4 88.0 9.8 1.1 1.1 22 1.8 実施例 5 88.6 9.8 1.1 0.2 0.3 21 1.4 実施例 6 88.6 9.8 1.1 0.3 0.2Cr 22 1.4 実施例 7 88.4 9.8 1.1 0.3 0.3 0.1 Ir 21 1.4 実施例 8 88.0 9.8 1.5 0.6 0.1 Ir 20 1.7 実施例 9 87.1 9.7 1.1 1.1 l.ORe 17 1.8 [0033] [表 2]

表 2—比較例

[0034] (結果）

実施例 1〜実施例 4に示す铸造用金合金は、請求項 1に記載の金合金である。カロ 熱変位 Dは、 1. 8mm以下であり、かつ、色差 Δ Ε*は、 23以下であった。

実施例 5及び実施例 6に示す铸造用金合金は、請求項 2に記載の金合金であり、 D が 1. 4mm以下、かつ、 Δ Ε*が 22以下であった。 Fe及び Crの他に、 Mn、 Moを添加 しても、同様であった。

実施例 7及び実施例 9に示す铸造用金合金は、請求項 3に記載の金合金であり、 D が 1. 8mm以下、かつ、 Δ Ε*が 21以下であった。 Ir及び Reの他に、 Rh、 Ru、 Wを添 カロしても、同様であった。

[0035] 比較例 1、比較例 4及び比較例 5は、 Δ Ε*が 23以下で、やはり優れた黄金色であ つた。し力もながら、これら比較例は、 Dが 2. 3mm以上となり、耐熱変形性が十分で なかった。

比較例 2及び比較例 3は、巿販金合金の例であるが、 Δ Ε*が 25で、黄金色が薄く 、淡黄色であった。さらに、 Dは、 2. 7mm以上となり、耐熱変形性が不十分であった。

[0036] 図 1は、実施例及び比較例の D及び Δ Ε*の関係である。本発明の実施例に示す すべての金合金は、 Dが 1 · 8mm以下となり、比較例に示すすべての金合金は、 Dが 2. 3mm以上となった。実施例に示す金合金は、熱変形が比較例より十分小さぐ修 復物と歯牙との適合が確実になり、辺縁封鎖性を高めることができ、 2次う蝕を効果的 に抑制すること力 Sできる。さらに、実施例に示すすべての金合金は、色差 Δ Ε*が 23 以下で、強い黄金色を備えていた。 [0037] 図 2は、実施例 2に示す金合金の断面組織である。 EDSによる元素分析の結果、 P t及び Coを主とする相からなる微細な分散相と Au、 In及び Coを主とする固溶相とか らなるマトリックスとが確認された。他の実施例についても、これと同様の組織であつ た。比較例 1、比較例 4及び比較例 5に示す金合金にも分散相が観察された力 加熱 変位が大きぐ分散強化の効果は認められなかった。

[0038] 上述の実験的検証によって、本発明に示す組成の铸造用金合金は、加熱変位が 1 . 8mm以下であって、純金との色差が 23以下であり、従来技術に比べ、強い黄金色 を呈しながら、耐熱変形性に優れていることが明らかとなった。

産業上の利用可能性

[0039] 本発明は、歯科治療や装身具に用いる铸造用金合金の産業分野において利用で きる。

Claims

請求の範囲

[1] Au:83.0—90.0質量⁰ /₀、Pt:8.0—10.0質量⁰ /₀、Ιη:1· 0〜2· 0質量⁰ /₀及び

Co:0.；!〜 1.5質量％からなることを特長とする铸造用金合金。

[2] Cr、 Mn、 Fe、 Moのうち少なくとも 1種の元素を 0·；!〜 0· 5質量⁰ /₀含有することを 特長とする請求項 1に記載の铸造用金合金。

[3] Ir、 Rh、 Ru、 W、 Reのうち少なくとも 1種の元素を 0· 02—1.0質量％含有すること を特長とする請求項 1又は 2に記載の铸造用金合金。

[4] 歯科メタルセラミック修復に用いることを特長とする請求項 1乃至 3のいずれかに記 載の铸造用金合金。