(57)【要約】【課題】卑金属合金に従来の貴金属合金に用いられていたより多量のルテニウムを用いることにより、機能特性を更に向上させると同時にコスト低減した歯科合金、歯科補綴物、歯科補綴物加工用鋳物を提供する。【解決手段】主成分が、コバルト、鉄、ニッケルのうちの少なくとも１種とクロムとから成る歯科用合金であって、  ルテニウム、白金、パラジウム、イリジウム、オスミウム、ロジウム、および金から成る群から選択した金属：  ２５％以上、ただし該金属の最大部分がルテニウムである、  クロム：  １５〜３０％、および  実質的な残部：鉄、ニッケル、コバルトから成る群から選択される、から成る歯科合金。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
主成分が、コバルト、鉄、ニッケルのうちの少なくとも１種とクロムとから成る歯科用合金であって、
ルテニウム、白金、パラジウム、イリジウム、オスミウム、ロジウム、および金から成る群から選択した金属：  ２５％以上、ただし該金属の最大部分がルテニウムである、
クロム：  １５〜３０％、および
実質的な残部：  鉄、ニッケル、コバルトから成る群から選択される、
から成る歯科合金。
【請求項２】
請求項１において、最大１５％までのガリウム、最大５％までのシリコン、最大１％までのボロンのうちの少なくとも１種を更に含有する歯科合金。
【請求項３】
請求項１または２において、更に、ニオブ、タンタル、レニウムから成る群から選択した金属を最大５％まで含有する歯科合金。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか１項において、実質的な残部が鉄およびコバルトから成る群から選択される歯科合金。
【請求項５】
請求項４において、実質的な残部が実質的に鉄である歯科合金。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれか１項記載の合金を含む歯科補綴物。
【請求項７】
請求項１から５までのいずれか１項記載の合金を含む、機械加工して歯科補綴物にするための鋳造物。
【請求項８】
主成分が、コバルト、鉄、ニッケルのうちの少なくとも１種とクロムとから成る歯科用合金であって、
ルテニウム、白金、パラジウム、イリジウム、オスミウム、ロジウム、および金から成る群から選択した金属：  ２５％以上、ただし該金属の２５〜３５％がルテニウムである、
クロム：  １５〜１０％、および
実質的な残部：  鉄、ニッケル、コバルトから成る群から選択される、
から成る歯科合金。
【請求項９】
請求項８において、実質的な残部が実質的に鉄である歯科合金。
【請求項１０】
請求項８または９において、最大５％までのシリコン、最大１％までのボロンのうちの少なくとも１種を更に含有する歯科合金。
【請求項１１】
請求項８から１０までのいずれか１項において、更に、ニオブ、タンタル、レニウムから成る群から選択した金属を最大５％まで含有する歯科合金。
【請求項１２】
請求項８から１１までのいずれか１項記載の合金を含む歯科補綴物。
【請求項１３】
請求項８から１１までのいずれか１項記載の合金を含む、機械加工して歯科補綴物にするための鋳造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主成分が、コバルト、鉄、ニッケルのうちの少なくとも１種とクロムとから成る歯科合金であって、金および白金族金属から選択された金属を２５％以上含有し、該選択された金属の最大部分がルテニウムである歯科合金に関する。
【背景技術】
【０００２】
陶磁器材と融着する歯科合金は幾つかのグループに分類され、金基合金、パラジウム基合金、コバルト基合金、ニッケル基合金がある。この合金のコストは合金成分の市場価格に左右される。例えば、２００４年１２月現在において、この種の合金の主要成分は、トロイオンス当りで、金：４４４ドル、パラジウム：１８３ドル、コバルト：１ドル、ニッケル：０．３ドルである。卑金属であるコバルトおよびニッケルは経済的な優位性が明らかであるが、これら卑金属の合金は機能特性が金やパラジウムに及ばない。一般的に、卑金属の合金は鋳造性、研磨性、陶磁器材への接合性が良くない。
【０００３】
コバルトやニッケルの合金に金や白金族金属（白金、パラジウム、ロジウム、イリジウム、オスミウム、ルテニウム）を添加して機能特性を向上させる試みが種々行なわれてきた。
【０００４】
例えば、このような合金が下記のアメリカ合衆国特許に記載されている。
【０００５】
【表１】
2006183149.tif 000002
【０００６】
いずれも、卑金属合金に金や白金族金属を添加することによって機能特性をある程度向上させている。
【０００７】
【特許文献１】アメリカ合衆国特許第４，０３８，０７４号
【特許文献２】アメリカ合衆国特許第４，２５３，８６９号
【特許文献３】アメリカ合衆国特許第４，２５５，１９０号
【特許文献４】アメリカ合衆国特許第４，３８２，９０９号
【特許文献５】アメリカ合衆国特許第４，４５９，２６３号
【特許文献６】アメリカ合衆国特許第６，６１３，２７５号
【特許文献７】アメリカ合衆国特許第６，６５６，４２０号
【特許文献８】アメリカ合衆国特許第６，７５６，０１２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、卑金属合金に従来の貴金属合金に用いられていたより多量のルテニウムを用いることにより、機能特性を更に向上させた歯科合金、歯科補綴物、歯科補綴物加工用鋳物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の望ましい形態によれば、Ｃｒを１５〜３０wt％、ルテニウム、白金、パラジウム、イリジウム、オスミウム、ロジウムおよび金から成る群から選択した金属を２５wt％以上を含み、ただしルテニウムは該選択した金属の最大部分または合金組成中１５wt％より多量のうちのいずれか多い方である歯科合金が提供される。この合金の実質的な残部はコバルト、ニッケル、鉄のうちの少なくとも１種である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
貴金属歯科合金とは、２５％以上の貴金属を含む合金であり、貴金属としてはルテニウム、白金、パラジウム、イリジウム、オスミウム、ロジウムおよび金がある。本発明の合金は貴金属歯科合金であるが、主成分として多量のコバルト、ニッケル、鉄のうちの少なくとも１種の卑金属を含む。本発明の合金はルテニウム含有量が１５％より大である（本願において合金組成を示す％はwt％である）。
【００１１】
ルテニウムを用いたことにより、金属学的および経済的な利点が得られる。
【００１２】
２００４年１２月現在における金および白金族金属の市場価格は下記のとおりである。
【００１３】
（単位：＄／トロイオンス）
ロジウム      １３２０
白金            ８４４
金              ４４２
オスミウム      ４００
パラジウム      １８３
イリジウム      １７０
ルテニウム        ６７
ルテニウムは上記グループ中で圧倒的に低価格であり、金や他の白金族金属のできるだけ多くの部分をルテニウムに置き換えることが経済的に有利である。低価格の主たる理由は、ルテニウムは他の白金族金属の生産過程で副生物として得られるが工業上の用途が多くないことである。
【００１４】
金属学的な観点からは、コバルト基やニッケル基の合金、更に鉄基合金においてモリブデン、タングステン、そしてある程度までのクロムをルテニウムで置換すると、歯科補綴物用として非常に高い適正を発揮する。ルテニウムは、合金の強度を高め、熱膨張を低減し（歯科用陶磁器材との適合性が高まる）、酸化速度を低下させる。
【００１５】
本発明の望ましい一実施形態による合金は、ルテニウム、白金、パラジウム、イリジウム、オスミウム、ロジウム、金からなる群から選択した金属を２５％以上含有し、ただしルテニウムは該選択した金属うちの最大部分または合金組成中１５％より多量のうちのいずれか多い方とし、クロムを１５〜３０％、ガリウムを最大１５％まで、シリコンを最大５％まで、ボロンを最大１％まで、ニオブ、タンタル、レニウムから成る群から選択した金属を最大５％まで、それぞれ含有し、残部は鉄、コバルト、ニッケルから成る群から選択した金属である。多量のルテニウムの存在下で、鉄、コバルト、ニッケルは金属学的観点からは等価と考えられるから、残部は鉄、コバルト、ニッケルの２種または３種の混合物であってもよい。クロム含有量は少なくした方が、鋳造性が良く、スラグ生成量も少ないので、望ましい。
【００１６】
本発明の合金の一実施形態においては、主成分が鉄、ニッケル、コバルトの少なくとも１種とクロムとから成り、これに最大量の添加成分としてルテニウムを１５％より多量に、望ましくは２５％以上、添加する。ルテニウム含有量が２５％より少ない場合には、他の貴金属成分を添加して貴金属の総量が２５％以上となるようにしてもよいが、その場合でも貴金属のうちの最大量のものはルテニウムとする。貴金属の含有量を２５％より多量にしても良いが（ただし貴金属のうちの最大量のものはルテニウムとする）、高価な材料を増やすと経済的に有利でない。
【００１７】
ルテニウムもクロムも合金の耐食性および耐酸化性を高める。鉄基合金は試験した範囲では全てＩＳＯの耐食試験および細胞毒性試験に合格した。鉄が酸性環境中で容易に溶解することを考えると、この事実は驚くべきことである。これは明らかにルテニウム添加によって合金が貴になったためであり、クロムが酸化物を形成して合金の環境耐性を高めるのとは対照的である。
【００１８】
本発明の合金は、鋳造性を改良するために、最大約１０％までのガリウム、最大約５％までのシリコン、最大約１％までのボロンのいずれか（またはこれらの適切な組合せ）を添加することができる。例えばガリウムは、合金の融点を低下させ、歯科材料作製所で一般に用いられている天然ガス・酸素トーチやプロパン・酸素トーチにより溶解が可能になる。
【００１９】
合金の組織を細粒化するために、ニオブ、タンタル、レニウムのうちの少なくとも１種を最大で約５％まで添加することができる。鋳造物の組織が細粒化していると、歯科セラミクスで被覆するのに適した平滑仕上げの研磨が容易になる。注目すべき事実として、鉄基合金はコバルト基の同種の合金に比べて研磨および仕上げが容易である。
【実施例】
【００２０】
本発明の合金の一実施例として、唯一の貴金属としてルテニウムを用い、コバルト４０％、クロム２５％、ルテニウム２５％、ガリウム１０％から成る合金を作製した。この合金は、標準的な歯科材料作製所の設備と材料を用いて、容易に鋳造および加工できる。
【００２１】
本実施例の合金の物理的性質は下記のとおりである。
【００２２】
引張強さ（ＵＴＳ）        １１５，０００ｐｓｉ（７９２ＭＰａ）
降伏強さ（０．２％耐力）    ８５，０００ｐｓｉ（５８６ＭＰａ）
伸び                      ５％
弾性係数                  ３０，０００，０００ｐｓｉ（２０６７００ＭＰａ）
ビッカース硬さ            ４４０
この合金の６００℃での熱膨張係数は１３．９×１０−６／℃である。数種類の歯科用陶磁器材料と良好に接合でき、通常の歯科材料作製法以外の特別な取り扱いを必要とせずに単歯クラウンおよびブリッジを容易に作製できる。
【００２３】
コバルト合金用の標準的な溶製・鋳造方法を用いた１５ポンド（６．７５ｋｇ）パイロット生産バッチで良好な処理ができる。生物学的試験によりこの合金は細胞毒性が無いことが確認された。
【００２４】
ルテニウムを約２５wt％添加したことにより、モリブデンやタングステンを添加する必要はなかった。
【００２５】
ガリウムを添加したことにより、溶融温度域が低下し、ガス・酸素トーチにより鋳造ができた。一方、シリコンおよびボロンを少量添加すると鋳造性を更に高めることができる。この合金の鋳造を誘導加熱を用いて行なえば、溶融温度域が高くてもよいので、ガリウムの必要性は少なくなる。
【００２６】
この合金は、高硬さであるにもかかわらず、従来の歯科材料作製所の研磨設備を用いて研磨が可能である。この合金は、鋳造によらない新しいＣＡＤ／ＣＡＭ技術に極めて適している。すなわち、合金のブロックを研磨加工するだけで最終的な補綴物形状に加工することができる。
【００２７】
本実施例においては、下記組成の本発明の合金も作製した。
【００２８】
・コバルト４０％、クロム２５％、ルテニウム２５％、ガリウム１０％
・鉄５０％、クロム１５％、ルテニウム２５％、ガリウム１０％
・クロム１５〜２５％、ルテニウム２５％、ガリウム５〜１０％、残部：鉄
更に、焼結用の貴金属合金として、ルテニウム２５〜３０％を含む貴金属を２５％以上、クロムを５〜１０％、ガリウムを１０〜１５％、それぞれ含有し、残部が鉄、ニッケル、コバルトから成る群から選択され、望ましくは残部の最大部分または全部が鉄であり、望ましくはニッケルを含有しない組成の合金が可能である。この合金は、焼結用のみでなく、鋳造用としても、また歯科補綴物用の加工素材としても用いることができる。
【００２９】
クロム含有量を１０％未満、望ましくは７％未満に減らすと、焼結に干渉する表面酸化物あるいはスラグの生成を回避できる。アルミニウムのように、酸化し易くて安定な高融点酸化物を形成する金属も、用いない方がよい。
【００３０】
合金の融点を低下させる作用を持つガリウムの一部を、最大５％までのシリコン、最大１％までのボロンのうちの少なくとも１種で置換することができる。合金の融点を実用的な許容範囲に確保するガリウムなどの金属を十分に含有すれば、３０％を超える多量のルテニウムを用いることもできる。
【００３１】
細粒化剤として、ニオブ、タンタル、レニウムから成る群から選択した金属を最大５％まで含有することができる。
【００３２】
ニッケルを用いない適切な合金の一例は、１５％より多いルテニウム、１５〜３０％のクロムを含有し、残部がコバルトおよび鉄から成る群から選択した金属であり、実質的にアルミニウムを含有しない。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明によれば、卑金属合金に従来の貴金属合金に用いられていたより多量のルテニウムを用いることにより、機能特性を更に向上させると同時にコスト低減した歯科合金、歯科補綴物、歯科補綴物加工用鋳物が提供される。