Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JPH0214061B2 - - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JPH0214061B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0214061B2
JPH0214061B2 JP61247162A JP24716286A JPH0214061B2 JP H0214061 B2 JPH0214061 B2 JP H0214061B2 JP 61247162 A JP61247162 A JP 61247162A JP 24716286 A JP24716286 A JP 24716286A JP H0214061 B2 JPH0214061 B2 JP H0214061B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
base material
metal base
oxide layer
metal
calcium phosphate
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.)
Expired - Lifetime
Application number
JP61247162A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS6399869A (en
Inventor
Takayuki Shimamune
Masashi Hosonuma
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 DE8787830365T priority patent/DE3776066D1/en
Priority to EP87830365A priority patent/EP0264354B1/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)

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、歯根等のインプラント
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 (Field of Industrial Application) The present invention is useful for implant materials such as artificial bones, teeth, tooth roots, etc., and their bonding materials, and has a surface that is compatible with bone and tooth tissues. The present invention relates to a method for producing a composite material comprising a metal substrate coated with a particularly excellent calcium phosphate compound.

(従来技術とその問題点) 人工骨、人工歯根等の生体インプラント材は、
事故等により骨が欠損した場合や歯が抜けた場合
等に、残つ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、これらインプラント
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、加工性があり、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) Biological implant materials such as artificial bone and artificial tooth roots are
When a bone is lost or a tooth falls out due to an accident, etc., it can be attached to the remaining bone or implanted in the jawbone, allowing it to be used in a form similar to that of the original, allowing people to maintain a comfortable lifestyle. Recently, it has been attracting attention because of its However, since these implant materials are to be implanted within 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 compatible with living organisms. It must also meet various conditions such as affinity.

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ツク、更に
アパタイトセラミツクがインプラント材として使
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 oxidation, 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ツク
の表面にアパタイトコーテイ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ツク材の開
発が望まれている。このためには金属―セラミツ
ク、セラミツク―セラミツ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。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、コーテイ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、結晶化等の付価処理を加える必要が生ずる。
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 the metal or ceramic with apatite. For this purpose, metal-ceramic and ceramic-ceramic bonding techniques are required, but until now only plasma spraying was known. 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 add additional treatment 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61−70504号)あるいは介さずに(特願
昭61−169547号)強固に接合したインプラント材
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. (Patent Application No. 61-64012, No. 61-64013)
We have proposed implant materials that are firmly bonded (Japanese Patent Application No. 61-169547) or without interposition (Japanese Patent Application No. 61-169547).

これらのインプラント材は、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、両者の附着性を悪化させたり、最悪の場
合には抜け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 become compatible with the bone tissue including the teeth. A coating of highly resistant calcium phosphate compounds can be assimilated into the bone tissue, ultimately resulting in direct contact between the bone tissue and the metal substrate. However, since the affinity between the metal base material and bone tissue is insufficient, degeneration of the bone tissue may occur, worsening the adhesion of the two, or in the worst case, causing the metal base material to fall off.

(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
長時間にわたつて安定した密着性を保持できる人
工骨、人工歯根等のインプ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 provide an artificial bone and an artificial tooth root that have good workability and sufficient mechanical strength, and can also improve affinity with bone tissue and maintain stable adhesion over a long period of time. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a composite material suitable for implant materials such as the following.

(問題点を解決するための手段) 本発明は、第1に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
を熱分解法により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、第2に金属基材の表面を予め処理
して該金属基材表面を金属水素化物とした後に、
該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前記金属基材を構成する酸
化物層を、前記金属基材を加熱酸化するだけでな
く該加熱酸化と他の手段を組み合わせて前記加熱
酸化単独よりも厚く生体内での耐食性及び親和性
に優れた前記酸化物層を形成し、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
合にも前記金属基材と前記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 firstly heats and oxidizes a metal base material to form an oxide layer of the base material component on the surface thereof, and further adds a calcium phosphate compound to the surface of the oxide layer. A method for producing a calcium phosphate compound-coated composite material characterized by forming a coating layer by a pyrolysis method. After turning into a monster,
A calcium phosphate compound characterized by comprising heating and oxidizing the metal base material to form an oxide layer of the base material component on the surface thereof, and further forming a coating layer of a calcium phosphate compound on the surface of the oxide layer. This is a method for producing a coated composite material, and the main feature is that between the metal base material and the coating layer of the calcium phosphate compound, the metal base material has relatively good affinity in vivo and has sufficiently high corrosion resistance. By not only heating and oxidizing the metal base material but also combining the heating oxidation and other means, the oxide layer constituting the metal substrate is thicker than the heating oxidation alone and has excellent corrosion resistance and affinity in vivo. Forming a layer of calcium phosphate compound on the surface prevents direct contact between the metal base material and the bone tissue and deterioration of adhesion between the two even if the coating layer of the calcium phosphate compound on the surface is absorbed by the bone tissue. be.

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
成したインプ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つて安定した親和
性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 so that the surface of the metal base material has extremely excellent corrosion resistance in vivo.
A calcium phosphate compound-coated composite material suitable as an implant material, in which an oxide layer of the metal base component is formed, and then a coating layer of a calcium phosphate compound having extremely good affinity with living organisms, such as hydroxyapatite, is formed on the surface of the oxide layer. This manufacturing method makes it possible to provide a composite material that can be bonded to bone tissue, etc. with a sufficiently large affinity in the living body, maintain stable affinity for a long period of time, and have 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Ta、Nb、白金族金
属、Al、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つ
て、スポンジ状の多孔表面を有するものであつて
も、又エクスパンドメツシユや多孔板であつても
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ブラスト及
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
りでなく、スパタリング等の物理的方法で行つて
もよい。
The metal base material in the present invention refers to a base material selected from titanium, titanium alloys, stainless steel, chromium-cobalt-based alloys, etc., which are stable in vivo. Titanium or titanium alloy here is selected from metallic titanium and titanium alloys to which Ta, Nb, platinum group metals, Al, V, etc. are added, and stainless steel is
JIS (Japanese Industrial Standards) SUS304, 310, and 316, etc., and cobalt-chromium-based alloys include corrosion-resistant alloys including cobalt-chromium alloys for biological implants. Metal base materials made of such metals may be flat, plate-like, rod-like, etc., may have a sponge-like porous surface, or may be expanded mesh or perforated plates. good. The use of these metals as base materials is
This is because it has sufficient mechanical strength and is easier to work with than sintered bodies or glass, and the surface of the base material has been cleaned in advance by water washing, pickling, ultrasonic cleaning, steam cleaning, etc. Impurities may be removed to improve the uniformity of the oxide layer formed later, and if necessary, the surface may be roughened by blasting and/or etching to form a coating layer of a calcium phosphate compound as described below. Activation can also be performed while improving affinity with. Note that etching may be performed not only by a chemical method but also by a physical method 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。単純な加
熱酸化で形成される酸化物層の厚さは比較的薄く
生体内での耐食性及び親和性の向上のためには不
十分なことがあるため、本発明ではより厚い酸化
物層の形成を意図し、加熱酸化に先立つて次記す
る酸処理や通電処理を行つて金属基材の表面に金
属水素化物を形成するか、あるいは加熱酸化後に
金属基材上に被覆されるリン酸カルシウム化合物
を熱分解法で形成して該熱分解時に使用する溶媒
による酸化作用により前記酸化物層の厚さを厚く
するようにする。
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. The metal base material is directly exposed to an oxidizing atmosphere such as air.
When heated to about 400 to 1000°C, an oxide layer is formed with a thickness depending on the type of metal base material. Since the thickness of the oxide layer formed by simple thermal oxidation is relatively thin and may be insufficient for improving corrosion resistance and affinity in vivo, the present invention focuses on forming a thicker oxide layer. With the intention of The oxide layer is formed by a decomposition method, and the thickness of the oxide layer is increased by the oxidation effect of the solvent used during the thermal decomposition.

酸処理は、例えば塩酸、硫酸、硝酸、シユウ酸
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。該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、酸処理を行つ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。該酸処理
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, dipping method, etc. using a solution containing a corrosive inorganic or organic acid such as hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, or oxalic acid, and then heated at 300 to 800°C. An oxide layer is formed by heating to a certain degree. The acid treatment corrodes the surface of the metal substrate before heating, and the effect of heating 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. The acid treatment also treats stainless steel, chromium-cobalt-based alloys, and other metals at lower temperatures.
A thick and stable oxide layer can be formed.

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。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%シユウ酸中
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
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硝酸中
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。
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. For example, in an oxidizing atmosphere such as air,
A corresponding oxide layer is obtained when heated to about ~700°C. The thickness of the metal hydride layer formed by the acid treatment reaches 0.1 to several tens of μm. For example, for titanium or titanium alloys, 20% in boiling hydrochloric acid
A metal hydride layer with a thickness of 10-20 μm was obtained by treatment for ~40 minutes, and the surface roughness became large after treatment in 30% oxalic acid at 100 °C for 4-8 hours.
A metal hydride layer with a matte texture and a thickness of 10 to 20 μm is also obtained. The metal hydride is easily oxidized by heating to form an oxide layer with a similar thickness. Similarly, in the case of stainless steel or chromium-cobalt based alloys, metal hydrides with a thickness of 10 to 20 μm can be obtained by treating them in nitric 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、0.5〜10μm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. The hydride can be converted to the corresponding stable oxide by heating to 400-700°C in the case of titanium or titanium alloys and 400-900°C in the case of other metals.

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
焼成等により副生す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
と水酸アパタイトによつ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" refers mainly to hydroxyapatite, and also to tricalcium phosphate, calcium hydrogen phosphate, and calcium dihydrogen phosphate, which are thought to be by-produced by heating and calcination of hydroxyapatite according to 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.

被覆形成の方法は、加熱酸化前に金属基材表面
に金属水素化物を形成した場合には、特に限定さ
れないが、前記水素化物を形成しない場合には熱
分解法を採用して形成された酸化物層の厚さをよ
り厚くするようにする。
The method of forming the coating is not particularly limited if a metal hydride is formed on the surface of the metal base material before heating oxidation, but if the hydride is not formed, an oxide formed by employing a thermal decomposition method is used. Make the material layer thicker.

プラズラ溶射法は、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つたが、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
層である水酸アパタイトが分解しない条件で溶射
を行つても十分強固な密着性を得ることができ
る。
As mentioned above, the plasma spraying method uses expensive hydroxyapatite and has problems such as insufficient yield, but 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, sufficiently strong adhesion can be obtained even when thermal spraying is performed under conditions in which the hydroxyapatite, which is an oxide layer underlying the calcium phosphate compound coating layer, does not decompose.

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メツシユ程度の
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 30kW is sufficient.
The particle size of the hydroxyapatite is preferably a medium particle size of about 125 to 345 mesh.

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
濃度によつて最適値が変化し、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
℃、60%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。該加熱焼成は、空気に代
表される酸化性雰囲気中で行つてもよいが、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。
When a thermal decomposition method is adopted, a calcium phosphate compound, preferably hydroxyapatite, is dissolved, preferably saturated, for example, in an aqueous solution of nitric acid, and applied to the surface of the oxide layer, and heated and fired to remove the oxidation of the metal base material. Forms a coating layer that has strong adhesion to the material layer. The heated and calcined product in this case is a calcium phosphate compound mainly composed of hydroxyapatite. The optimal temperature for heating and firing conditions changes depending on the liquid used, especially the nitric acid concentration.The higher the nitric acid concentration, the higher the optimal temperature is.
℃, 450-800℃ is optimal for 60% nitric acid. 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, causing the metal base material and the oxide layer to Peeling is likely to occur between the two. The heating and baking 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
シウムの適比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つて被覆層を形成
することができるが、この場合には更に水熱処理
を行つて結晶性を向上させることが好ましい。
In addition, a coating layer can be formed by applying a solution of a mixture of calcium carbonate and calcium phosphate in an appropriate ratio and heating and baking the mixture in an oxidizing or inert atmosphere. In this case, hydrothermal treatment is also required. It is preferable 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組織等と
の親和性を高め長時間にわたつて生体との間に安
定した密着性を保持できるインプラント材を得る
ことができる。
Through the above operations, an implant that has good workability, sufficient mechanical strength, and high affinity with in-vivo bone tissue and maintains stable adhesion with the living body for a long time. 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 these Examples do not limit the present invention.

実施例 1 厚さ1mmのSUS316Lの圧延板を縦40mm、横20
mmの大きさに切り出し、その表面を#80のスチー
ルシヨツ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。
Example 1 A rolled plate of SUS316L with a thickness of 1 mm is 40 mm long and 20 mm wide.
It was cut to a size of mm, and its surface was roughened by blasting using a #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℃のマツフル炉に入れ、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。
A 30% nitric acid aqueous solution was applied to the thus cleaned stainless steel base material, left to stand at room temperature, and after drying, the material was placed in a Matsufuru furnace at 600°C with air flowing through it and heated for oxidation for 15 minutes. When this operation was repeated three times, a stainless steel base material having a blue oxide coating layer with a thickness of approximately 5 μm 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つた。
This oxide coating layer was found to be extremely strong as a result of a tape test.

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10g中に溶解し
たものを塗布液として、酸化物被覆を行つた前記
基材に塗布し、アルゴンを流したマツフル炉中で
500℃、10分間加熱分解することによつて得た。
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 dissolving 3 g of hydroxyapatite powder in 10 g of a 25% nitric acid aqueous solution and applying it to the oxide-coated base material in a Matsufuru furnace flushed with argon.
Obtained by thermal decomposition at 500°C for 10 minutes.
Further, 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1mmのJIS1種チタン圧延板を縦40mm、横20
mm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 JIS Class 1 titanium rolled plate with a thickness of 1 mm is 40 mm long and 20 mm wide.
It was cut out to a size of mm 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、水素の発生が起こつた。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、20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つたチタン基材に
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つて被覆した。
The titanium base material was placed in a 30% by weight aqueous sulfuric acid solution at 95°C.
Soaked for 15 minutes. Due to the immersion, titanium was eluted and hydrogen was violently generated. This titanium base material was taken out and placed in a Matsufuru furnace maintained at 550°C for 20 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Ar:H2
5:1(体積)、アーク電圧60V、アーク電流
500Aであつた。この溶射によつて、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 Ar: H 2 =
5:1 (volume), arc voltage 60V, arc current
It was 500A. This thermal spraying made it possible to form a strong coating of hydroxyapatite containing tricalcium phosphate.

実施例 3 厚さ1mmのJIS1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、
100A/dm2の電流密度で30分間電解を行つた。
この操作によつてチタン基材の表面は灰白色とな
つた。これをX線回折法で調べたところ、表面に
TiH2が生成していることが分かつた。
Example 3 A JIS Class 1 titanium rolled plate having a thickness of 1 mm 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, in a 20% aqueous hydrochloric acid solution at 60°C,
Electrolysis was carried out for 30 minutes at a current density of 100 A/dm 2 .
As a result of this operation, the surface of the titanium base material became grayish white. When this was examined using X-ray diffraction, it was found that on the surface
It was found that TiH 2 was generated.

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。表面が横褐色となり、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
ことが分かつた。
The titanium substrate was heated at 450°C in a Matsufuru furnace through a gas mixture consisting of 25% oxygen and 75% nitrogen.
Heat for 30 minutes. The surface became horizontally 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材上に、
実施例1と同条件で水酸アパタイト層を形成し
た。
On the titanium base material with this surface oxide layer formed,
A hydroxyapatite layer was formed under the same conditions as in Example 1.

水酸アパタイト層は、極めて強固であり、テー
プテストによつても、全く剥離は認められなかつ
た。
The hydroxyapatite layer was extremely strong, and no peeling was observed even in a 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, particularly corrosion-resistant titanium, titanium alloy, stainless steel, chromium-cobalt-based alloy, etc. are used as the metal base material, and the surface thereof further contains the metal component of the metal base material. The metal oxide layer is formed by heating and oxidizing the metal base material, and when the composite material related to the present invention is used as an artificial bone or artificial tooth root, it is harmless to living organisms, stable, and has almost no possibility of elution. It 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てあ
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十分な強度をもつて接合する
ことができる。
Second, since the surface of the metal base material is coated with a calcium phosphate compound represented by hydroxyapatite, it has a sufficiently high affinity in vivo and can be easily bonded to bones, etc. in vivo with sufficient strength. can do.

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てあるため、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
つ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、インプ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。
Third, 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 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つ
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.

第5に、酸化物層を形成する前に金属基材表面
に水素化物を形成して加熱酸化により形成される
前記酸化物層の厚さを通常の加熱酸化により形成
される酸化物層の厚さより厚くし、あるいは該酸
化物層上に形成されるリン酸カルシウム化合物の
被覆層の形成を溶媒により前記酸化物層が酸化さ
れて該酸化物層の厚さがより厚くなる熱分解法を
採用するため、前記酸化物層の厚さが通常の加熱
酸化の場合よりも厚くなり、生体内での耐食性及
び親和性が向上する。
Fifth, before forming an oxide layer, a hydride is formed on the surface of the metal base material, and the thickness of the oxide layer formed by heating oxidation is compared with the thickness of the oxide layer formed by normal heating oxidation. or to adopt a thermal decomposition method in which the oxide layer is oxidized by a solvent and the thickness of the oxide layer becomes thicker, or the coating layer of the calcium phosphate compound formed on the oxide layer is oxidized by a solvent. , the thickness of the oxide layer becomes thicker than in the case of normal thermal oxidation, and the corrosion resistance and affinity in vivo are improved.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 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熱分解法によ
り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。 2 金属基材の表面を予め処理して該金属基材表
面を金属水素化物とした後に、該金属基材を加熱
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。 3 金属基材の表面を酸処理して該金属基材表面
を金属水素化物とするようにした特許請求の範囲
第2項に記載の製造方法。 4 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するようにした
特許請求の範囲第2項に記載の製造方法。
[Claims] 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 by a pyrolysis method. A method for producing a composite material coated with a calcium phosphate compound, characterized by comprising the steps of: 2. After pre-treating the surface of the metal base material to make the surface of the metal base material into a metal hydride, heating and oxidizing the metal base material to form an oxide layer of the base material component on the surface, and further A method for producing a calcium phosphate compound-coated composite material, comprising forming a coating layer of a calcium phosphate compound on the surface of an oxide layer. 3. The manufacturing method according to claim 2, wherein the surface of the metal base material is treated with an acid to convert the surface of the metal base material into a metal hydride. 4. The manufacturing method according to claim 2, 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.
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
DE8787830365T DE3776066D1 (en) 1986-10-17 1987-10-16 METHOD FOR PRODUCING A COMPOSITE, COATED WITH A CALCIUM PHOSPHATE COMPOUND.
EP87830365A EP0264354B1 (en) 1986-10-17 1987-10-16 Process for production of calcium phosphate compoundcoated composite material
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 JPS6399869A (en) 1988-05-02
JPH0214061B2 true 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)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2842608B2 (en) * 1989-03-16 1999-01-06 旭光学工業株式会社 Implant
SE9804536D0 (en) * 1998-12-23 1998-12-23 A & Science Invest Ab Biological implant and method of production thereof
US7192445B2 (en) 2000-12-06 2007-03-20 Astra Tech Ab Medical prosthetic devices and implants having improved biocompatibility
CA2431211C (en) * 2000-12-06 2010-10-26 Astra Tech Ab Medical prosthetic devices and implants comprising a metal, a hydride and a biomolecule

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0669482B2 (en) * 1985-08-08 1994-09-07 住友化学工業株式会社 Intraosseous implant manufacturing method

Also Published As

Publication number Publication date
JPS6399869A (en) 1988-05-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4965088A (en) Calcium phosphate-coated composite material and process for production thereof
US4746532A (en) Method for the production of endosseous implants
US4818559A (en) Method for producing endosseous implants
Speck et al. Anodic polarization behavior of Ti-Ni and Ti-6A 1-4 V in simulated physiological solutions
JPH0148774B2 (en)
SE462564B (en) TITANIC COMPOSITION MATERIAL COATED WITH A CALCIUM PHOSPHATE COMPOUND AND PROCEDURES FOR PREPARING THEREOF
JPH0360502B2 (en)
CN106435690B (en) A kind of microarc oxidation solution of titanium alloy biological coating containing strontium and its application
US20100136083A1 (en) Metal Implants
JPH0214061B2 (en)
JP2003235954A (en) Osteoconductive biomaterial and method for producing the same
JPH0214060B2 (en)
PL214630B1 (en) Method for modification of the surface layer of Ti-xNb-yZr alloys with calcium and phosphorus by electrochemical plasma oxidation
JP3129041B2 (en) Implant and manufacturing method thereof
Khadke et al. Investigation of bio-active coating on Ti-6al-7nb for bio-medical applications–A short review
PL214958B1 (en) Method for modification of the surface layer of titanium and its alloys with calcium and phosphorus by electrochemical plasma oxidation
JPH0139787B2 (en)
KR100453184B1 (en) Method of coating thin layer of hydroxyapatite on a titanium implant surface by hydrothermal process
JPH0420988B2 (en)
JP4282799B2 (en) Process for producing β-tricalcium phosphate coating
CN117265312B (en) Porous titanium boride alloy/fluorinated hydroxyapatite composite material and its preparation and application
JPH0747116A (en) Implant manufacturing method
JPH0829150B2 (en) Manufacturing method of intraosseous implant
JPH0747115A (en) Implant and manufacturing method thereof
JPS59214443A (en) Artificial implant material