(57)【要約】      （修正有）【課題】酸化チタン基セラミック材料において、アナターゼ型の結晶構造を維持しながら緻密な焼結体を可能とする酸化チタン基セラミック材料の提供。【解決手段】アルミニウム成分もしくはジルコニウム成分の少なくとも１つを含み、Ｘ線回折でアナターゼ相が最も高いピーク強度を示し、かさ密度を見かけ密度で除した値が８０％以上である酸化チタン基セラミック材料。ＣａＯ−Ｐ２Ｏ５系ガラスを酸化チタン基セラミック材料に含み、更にＣａＯ−Ｐ２Ｏ５系ガラスに第３成分としてＳｒ、又はＺｎを少なくとも一つ含有することがより好ましい酸化チタン基セラミック材料。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化チタン基セラミック材料であって、前記酸化チタン基セラミック材料がアルミニウム成分もしくはジルコニウム成分の少なくとも１つを含み、前記酸化チタン基セラミック材料へのＸ線回折でアナターゼ相が最も高いピーク強度を示し、前記酸化チタン基セラミック材料のかさ密度を見かけ密度で除した値が８０％以上であることを特徴とする、酸化チタン基セラミック材料。
【請求項２】
前記酸化チタン基セラミック材料にＣａＯ−Ｐ２Ｏ５系ガラスを含む、請求項１に記載の酸化チタン基セラミック材料。
【請求項３】
前記ＣａＯ−Ｐ２Ｏ５系ガラスに、第３成分としてストロンチウム、亜鉛成分の少なくとも１つを含む、請求項２に記載の酸化チタン基セラミック材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、酸化チタン基セラミック材料に関するものであり、前記酸化チタン基セラミック材料において、アナターゼ型の結晶構造を維持しながら緻密な焼結体を可能とする酸化チタン基セラミック材料を提供することを目的とするものである。
【背景技術】
【０００２】  医療分野において人工骨をはじめとする生体活性材料には、主として機械的特性が良好であること、かつ生体活性が高いことが必要とされる。生体活性とはここでは早期に骨と直接結合する性質を示す。【０００３】  従来の代表的な生体活性材料として水酸アパタイト（Ｃａ１０（ＰＯ４）６（ＯＨ）２）等のリン酸カルシウム系材料がある。しかしながら前記材料の生体活性は良好なものの機械的強度が低く、人工骨として埋め込む際の課題となっている。【０００４】  そこで前記リン酸カルシウム系材料に替わる新しい生体活性材料として、曲げ強度や破壊靭性等の機械的強度に優れた酸化チタン系セラミックスが注目されている。前記酸化チタンは化粧品等の白色顔料にも含まれる、生体に害のないとされる材料である。【０００５】  また、前記酸化チタンには主としてアナターゼ型とルチル型の結晶構造がある。特にアナターゼ型については光照射によって新生骨生成が促進されることが報告されており、高いポテンシャルを有している。もちろん、前記アナターゼ型酸化チタンは光触媒塗布膜としての使用例も多い。【０００６】  特許文献１にはアナターゼ型チタニア微結晶が集合した多結晶体からなることを特徴とするアナターゼ型チタニア（酸化チタン）焼結体が開示されている。【０００７】  また、非特許文献１には、ＴｉＯ２−ＳｉＯ２固溶体、つまりアナターゼ型酸化チタンへのＳｉ成分の添加によるアナターゼ型酸化チタン焼結体が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−０４４３３４号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Ｍ．Ｙｏｓｈｉｎａｋａ  ｅｔ  ａｌ．，Ｊ．Ａｍ．Ｃｅｒａｍ．Ｓｏｃ．，８０（１９９７），２７４９−２７５３．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】  しかしながら、前記アナターゼ型酸化チタンは、緻密なバルク焼結体の作成が困難であるという最大の課題があった。なぜなら準安定相であるアナターゼ型酸化チタンは熱的に不安定であり、約６００℃より高温ではルチル型に相転移してしまい、一旦相転移すると常温に戻してもアナターゼ型には戻らないからである。通常、酸化チタンの緻密な焼結体を得るには約１３００℃の高温で焼成する必要があり、アナターゼ型酸化チタンの緻密な焼結体を作成することは不可能であるとされてきた。特許文献１に記載されているようにプラズマ焼結法による６００〜９００℃での低温急速焼結も行われたが、アナターゼ相の保持と焼結性の両立を達成することは困難であった。また、非特許文献１に記載されているように前記アナターゼ型酸化チタンへの添加成分の検討もなされてきたが、Ｓｉ成分等は生体に害を及ぼす可能性のある元素とされ、実用化に対する障壁があった。
【課題を解決するための手段】
【００１１】  本発明の酸化チタン基セラミック材料は前記課題を解決するものであり、酸化チタン基セラミック材料であって、前記酸化チタン基セラミック材料がアルミニウム成分もしくはジルコニウム成分の少なくとも１つを含み、前記酸化チタン基セラミック材料へのＸ線回折でアナターゼ相が最も高いピーク強度を示し、前記酸化チタン基セラミック材料のかさ密度を見かけ密度で除した値が８０％以上であることを特徴とする、酸化チタン基セラミック材料である。
【発明の効果】
【００１２】  本発明によれば、従来は困難であった、生体に害のない成分のみで構成されるアナターゼ型酸化チタン基の緻密焼結体を達成することができ、高強度かつ高生体活性を両立した生体活性材料やバルク光触媒材料等を実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例１における酸化チタン基セラミック材料のアナターゼ⇒ルチル相転移抑制率とかさ密度を見かけ密度で除した値との関係を示した図
【図２】本発明の一実施の形態におけるアナターゼ基粉末の製造方法を示したフローチャート
【図３】本発明の一実施の形態における酸化チタン基セラミック材料の製造方法を示したフローチャート
【図４】本発明の実施例１における酸化チタン基セラミック材料のＣｕＫα線によるＸ線回折パターンを示した図（試料番号２、３、５、１１、１５）
【発明を実施するための形態】
【００１４】  以下、本発明の酸化チタン基セラミック材料について、図面を参照しながら説明する。
【００１５】  図２、３はそれぞれ本発明の一実施の形態におけるアナターゼ基粉末及び酸化チタン基セラミック材料の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【００１６】  まず、図２に示すように、原料としてＴｉ成分を含む水溶性粉末とＡｌ及び／又はＺｒ成分を含む水溶性粉末をＴｉ：Ａｌ：Ｚｒが所定量となるよう配合し、ビーカーに投入する。前記水溶性粉末は塩化物、硫酸塩、硝酸塩、錯体などが挙げられるが、水溶性であればよく、特に限定されるものではない。
【００１７】  配合粉末の入ったビーカーに蒸留水とクエン酸一水和物を所定量加え、次にエチレングリコールを添加し、所定の時間、スターラーにて撹拌する。この工程を図２においては攪拌と記載している。その後、約２００℃で２ｈ加熱し、水を蒸発させた後、マントルヒータを用いて３５０〜５００℃で所定の時間加熱する。これらの工程を図２においては重合と記載している。得られた前駆体粉末を乳鉢で粉砕し、粉砕後の粉末を電気炉で５００〜７００℃の熱処理を行う。この工程は図２においては脱カーボンと記載している。
【００１８】  熱処理後の粉末はアナターゼ基粉末である。以上、一連の工程はいわゆる錯体重合法と呼ばれるものであるが、本方法に限らず、種々の液相法を用いることによりＡｌやＺｒ成分を固溶させたアナターゼ基粉末を得ることができる。
【００１９】  次に、図３に示すように、必要に応してＣａＯ−Ｐ２Ｏ５系ガラス粉末を作成する。原料粉末である炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、リン酸水素二アンモニウム（（ＮＨ４）２ＨＰＯ４）、必要に応じて炭酸ストロンチウム（ＳｒＣＯ３）及び／又は酸化亜鉛（ＺｎＯ）を配合し、るつぼに投入する。そして、配合した粉末の入ったるつぼを電気炉あるいは高周波誘導加熱炉などの加熱装置にて溶解し、水冷、乾燥することでバルク状のガラスを合成する。得られたガラスは乳鉢で粉末状に粉砕する。こうしてガラス粉末が完成する。
【００２０】  なお、前記ＣａＯ−Ｐ２Ｏ５系ガラスの原料粉末は炭酸塩、リン酸塩、塩化物、硫酸塩、硝酸塩、錯体などが挙げられるが、特に限定されるものではない。また、ガラスの合成方法に関して、高温に加熱、溶解し、水冷することで得られるとしたが、双ロール法など、急冷してガラスであることが確認されればよく、特に限定されるものではない。また、ゾルゲル法など、高温に加熱しない方法によってもガラスを合成することが可能である。
【００２１】  前記アナターゼ基粉末と前記ガラス粉末を所定量配舎し、ボールミル等の装置にて湿式もしくは乾式にて十分に混合する。湿式混合の場合はその後乾燥する。こうして、アナターゼ基粉末とガラス粉末の混合粉末が完成する。なお、ガラス粉末を使用しない場合は、図３に示す配合及び混合・乾燥工程は省略することができる。
【００２２】  前記アナターゼ基粉末、もしくはアナターゼ基粉末とガラス粉末の混合粉末を内径１０〜３００ｍｍのグラファイトダイに充填し、パルス通電焼結法の一種である放電プラズマ焼結（ＳＰＳ）装置を用いて、印加圧力１０〜２００ＭＰａ、雰囲気を大気中、真空中、不活性ガス中のいずれか、最高温度までの昇温速度２５〜２００℃／ｍｉｎ．、最高温度７００〜１０００℃、最高温度での保持時間０〜１０ｍｉｎ．、降温速度２５−１０００℃／ｍｉｎ．の条件にて焼成する。これらにより焼結体、つまり酸化チタン基セラミック材料が完成する。
【００２３】  作成した焼結体を焼結性及び生成相の２つの観点から評価する。まず、焼結性について、かさ密度及び見かけ密度をアルキメデス法にて測定する。一般に、真密度に対する見かけ密度の割合は９５％以上あり、ほぼ真密度と見かけ密度は同程度と扱うことができる。一般に焼結の初期段階ではセラミック粒子間のネック形成が起こり、粒子同士が合体し、強度が上昇する。前記初期段階の焼結はかさ密度を真密度で除した値（相対密度）が約８０％以上となったときに終了し、中期、後期段階へと進む。今回は近似的にかさ密度を見かけ密度で除した値で評価を行う。なお、前記かさ密度及び見かけ密度は、蒸留水に浸漬するまえの空気中質量をＷ、蒸留水に浸漬して５ｈ以上真空引きを行った後の水中質量をＷ１、蒸留水に浸漬して５ｈ以上真空引きを行った後の表面乾燥後の空気中質量をＷ２としたとき、それぞれ１００×Ｗ／（Ｗ２−Ｗ１）（％）、１００×Ｗ／（Ｗ−Ｗ１）（％）のように表される。次に生成相について、ＣｕＫα線を用いたＸ線回折（ＸＲＤ）にて２θ＝１０〜８０°の範囲で測定する。ＣｕＫα線によるＸ線回折では、ＩＣＳＤ（無機結晶構造データベース）９８５２によると、酸化チタンのアナターゼ相（空間群Ｉ４１／ａｍｄ）に相当するメインピークが２θ＝２５．３１°（回折指数１０１）に出現する。また、ＩＣＳＤ（無機結晶構造データベース）３９１６９によると、酸化チタンのルチル相（空間群Ｐ４２／ｍｎｍ）に相当するメインピークが２θ＝２７．３３°（回折指数１１０）に出現する。各ピークは±０．２０°の測定誤差を含むこととする。
【００２４】  酸化チタン基セラミック粉末はアルミニウム成分もしくはジルコニウム成分の少なくとも１つを含む。酸化アルミニウムや酸化ジルコニウムは、生体材料としてすでに広く実用化されており、生体に害のない物質として知られている。これらが前記酸化チタン基セラミック粉末におけるアナターゼ相に固溶しており、結晶格子内部の歪みを増加させると考えられる。このことで、アナターゼ相⇒ルチル相への相転移に必要なエネルギー障壁を上げることができ、前記相転移を抑制することができる。また、これらの成分は酸化チタンの焼結性を著しく阻害するには至らない。そのため、前記酸化チタン基セラミック粉末を焼成すると、アナターゼ相を主相としたままで前記酸化チタン基セラミック材料のかさ密度を見かけ密度で除した値を８０％以上とすることができる。従って、生体活性があり、かつ緻密で良好な機械的強度を有する酸化チタン基セラミック材料を得ることができる
【００２５】  さらに、前記酸化チタン基セラミック粉末にＣａＯ−Ｐ２Ｏ５系ガラス粉末を含む。ＣａやＰ、Ｓｒ、Ｚｎは生体内の必須無機成分である。これらを含むことで、前記酸化チタン基セラミック粉末の焼結温度近傍にてＣａ、Ｐ成分が外部からアナターゼ相に固溶し、アナターゼ相⇒ルチル相への相転移に必要なエネルギー障壁を上げることができ、前記相転移をさらに抑制することができる。そのため、前記混合粉末を焼成すると、アナターゼ相保持と良好な焼結性をさらに両立する酸化チタン基セラミック材料を得ることができる。
【００２６】  また、緻密な焼結体を得ることができるということは、これをベースとして焼成条件によりその焼結性（気孔率）を制御できることを意味する。例えば発泡剤等を添加することにより多孔質材料を作成する際の基盤技術としての価値もある。
【００２７】  以下、実施例に基づいて酸化チタン基セラミック材料について詳細に説明する。なお、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００２８】  原料として水溶性Ｔｉ錯体粉末であるチタンペルオキソクエン酸アンモニウム四水和物（（ＮＨ４）４［Ｔｉ２（Ｃ６Ｈ４Ｏ７）２（Ｏ２）２］・４Ｈ２Ｏ）と硝酸アルミニウム九水和物（Ａｌ（ＮＯ３）３・９Ｈ２Ｏ）粉末、硫酸ジルコニウム四水和物（Ｚｒ（ＳＯ４）２・４Ｈ２Ｏ）粉末をＴｉ：Ａｌ：Ｚｒを表１（試料番号１〜１８）に示すように所定量配合し、ビーカーに投入した。【００２９】
【表１】
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【００３０】  配合粉末の入ったビーカーに蒸留水とクエン酸一水和物を加え、次にエチレングリコールを添加し、１００℃で６ｈ以上スターラーにて撹拌した。さらに２００℃で２ｈ加熱し、重合及び水を蒸発させた後、マントルヒータを用いて４５０℃で２ｈ加熱し、重合反応を進めた。得られた前駆体粉末を乳鉢で粉砕し、粉砕後の粉末を電気炉で６００℃−１ｈの熱処理により、脱カーボンを行った。こうしてアナターゼ基粉末が完成した。【００３１】  前記アナターゼ基粉末の評価について、ＣｕＫα線によるＸ線回折を行った。その結果、メインピークが２θ＝２５．３１±０．２０°であり、アナターゼ基粉末であることを確認した。また、Ａｌ２Ｏ３やＺｒＯ２に由来するピーク、その他のピークは検出されず、Ａｌ成分やＺｒ成分がアナターゼ相に固溶していることが伺えた。【００３２】  さらに、必要に応じてＣａＯ−Ｐ２Ｏ５系ガラス粉末を合成した。原料粉末である炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、リン酸水素二アンモニウム（（ＮＨ４）２ＨＰＯ４）、炭酸ストロンチウム（ＳｒＣＯ３）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を表１（試料番号９〜１８）に示すように所定量配合し、黒鉛るつぼに投入した。そして、配合した粉末の入ったるつぼを高周波誘導加熱炉にて窒素雰囲気にて溶解し、水冷、乾燥することでバルク状のガラスを合成した。得られたガラスは乳鉢で粉末状に粉砕した。こうしてガラス粉末が完成した。【００３３】  前記ガラス粉末の評価について、ＣｕＫα線によるＸ線回折を行った。その結果、２θ＝２０〜３０°のブロードなピークのみが認められ、非晶質であることを確認した。【００３４】  前記アナターゼ基粉末と前記ガラス粉末を表１（試料番号９〜１８）に示すように所定量配合し、水を分散媒とし、ボールミルにて４８ｈの混合、乾燥を行った。こうして、アナターゼ基粉末とガラス粉末の混合粉末が完成した。【００３５】  前記アナターゼ基粉末（試料番号１〜８）及びアナターゼ基粉末とガラス粉末の混合粉末（試料番号９〜１８）を内径１０ｍｍのグラファイトダイに充填し、放電プラズマ焼結（ＳＰＳ）装置を用いて、印加圧力２０〜１６０ＭＰａ、真空雰囲気にて、最高温度７５０〜９００℃、最高温度での保持時間５ｍｉｎ．の条件にて焼成を行った。これらにより焼結体つまり酸化チタン基セラミック材料が完成した。【００３６】  作成した焼結体を焼結性及び生成相の２つの観点から評価した。まず、焼結性（密度）について、かさ密度及び見かけ密度をアルキメデス法にて測定した。かさ密度、見かけ密度を測定し、かさ密度を見かけ密度で除した値×１００（％）にて評価を行った。前記値が８０％以上のときを○、８０％未満のときを×とした。また、参考までに、各サンプルの詳細な焼結性の評価を吸水率測定により行った。前記吸水率は、蒸留水に浸漬するまえの空気中質量をＷ、蒸留水に浸漬して５ｈ以上真空引きを行った後の表面乾燥後の空気中質量をＷ２としたとき、１００×（Ｗ２−Ｗ）／Ｗ（％）として表される。サンプル中の開気孔の割合を表す指標とされ、ゼロに近くなるほど開気孔の割合が少ない。次に生成相について、ＣｕＫα線を用いたＸ線回折（ＸＲＤ）にて２θ＝１０〜８０°の範囲で測定した。酸化チタンのアナターゼ相に��当するメインピーク（２θ＝２５．３１±０．２０°）におけるピーク強度をＡ、と酸化チタンのルチル相に相当するメインピーク（２θ＝２７．３３±０．２０°）におけるピーク強度をＲとし、１−｛Ｒ／（Ｒ＋Ａ）｝の値×１００（％）（これをアナターゼ⇒ルチル相転移抑制率と表記した）にて評価を行った。前記値が５０％以上のとき（つまりアナターゼ相が主相であるとき）を○、５０％未満のときを×とした。【００３７】
【表２】
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【００３８】  結果を（表２）及び（図１）、（図４）を用いて説明する。図１に各試料番号のサンプルにおけるアナターゼ⇒ルチル相転移抑制率とかさ密度を見かけ密度で除した値との関係を示している。同図において、右上にプロットされているサンプルほど、本発明の酸化チタン基セラミック材料にとって好ましい結果であるといえる。【００３９】  まず、比較例として、Ａｌ及びＺｒ無添加の試料番号１、２の結果について言及する。８００℃−２０ＭＰａの条件で焼成を行った試料番号１のかさ密度／見かけ密度は６２％と低い値であるにも関わらず、相転移抑制率は３７％と低く、アナターゼ⇒ルチル相への相転移が起こり、ルチル相が主相となっていることを示している。８００℃−８０ＭＰａの条件で焼成を行った試料番号２のかさ密度／見かけ密度は８９％であり試料番号１よりも増加したが、相転移抑制率は０％であり、これはルチル相単相になっていることを示している（図４参照）。これは試料番号２の見かけ密度がルチル型酸化チタンの理論密度である４．２４ｇ／ｃｍ３に近い４．２１ｇ／ｃｍ３になっていることからも伺える。【００４０】  次に、特許例及び比較例として、Ａｌを５ｍｏｌ％添加した試料番号３〜６の結果について言及する。８００℃−８０ＭＰａの条件で焼成を行った試料番号３のかさ密度／見かけ密度は８３％であり試料番号２よりもやや低いが、良好な焼結性を確保しており、かつ相転移抑制率は１００％であった（図４参照）。これはアナターゼ相単相になっていることを示している。これは試料番号２の見かけ密度がアナターゼ型酸化チタンの理論密度である３．８９ｇ／ｃｍ３に近い３．７３ｇ／ｃｍ３になっていることからも伺える。８５０℃−８０ＭＰａの条件で焼成を行った試料番号４のかさ密度／見かけ密度は９２％であり試料番号２よりも良好な焼結性を確保しつつ、相転移抑制率も９０％と高い値を示した。これは、アナターゼ相が主相となっていることを示している。９００℃−８０ＭＰａの条件で焼成を行った試料番号５のかさ密度／見かけ密度は９８％であり試料番号４よりも良好な焼結性を確保したが、相転移抑制率は０％であった（図４参照）。これは、ルチル相単相となっていることを示しており、焼成温度が重要であることを示唆している。８００℃−１６０ＭＰａの条件で焼成を行った試料番号６のかさ密度／見かけ密度は９１％であり同じ焼成温度で圧力が８０ＭＰａの試料番号３よりも良好な焼結性を確保しており、かつ相転移抑制率も８３％と良好であった。これは圧力の効果が重要であることを示唆している。【００４１】  次に、特許例として、Ｚｒを５ｍｏｌ％添加した試料番号７の結果について言及する。８００℃−１６０ＭＰａの条件で焼成を行った試料番号７のかさ密度／見かけ密度は８４％であり、相転移抑制率は７０％であった。これらの値は、同じ条件で焼成を行ったＡｌ５％添加サンプルである試料番号６よりも低かったが、Ｚｒを用いても十分に焼結性と相転移抑制の両立ができることを示すものである。【００４２】  次に、特許例として、Ａｌを２０ｍｏｌ％添加した試料番号８の結果について言及する。８５０℃−８０ＭＰａの条件で焼成を行った試料番号８のかさ密度／見かけ密度は８１％であり��相転移抑制率は７３％であった。これらの値は、同じ条件で焼成を行ったＡｌ５％添加サンプルである試料番号４よりも低かったが、Ａｌの添加量を増加しても十分に焼結性と相転移抑制の両立ができることを示すものである。【００４３】  このように、試料番号１〜８の結果は、アルミニウム成分もしくはジルコニウム成分の少なくとも１つの添加により、酸化チタン基セラミック材料の焼結性と相転移抑制の両立を可能にした。【００４４】  次に、特許例として、Ａｌを５ｍｏｌ％添加し、かつ４０ＣａＯ−６０Ｐ２Ｏ５ガラスを１０重量％添加した試料番号９〜１２の結果について言及する。８００℃−８０ＭＰａの条件で焼成を行った試料番号９のかさ密度／見かけ密度は８２％であり、同じ条件で焼成を行ったＡｌ５ｍｏｌ％のみ添加した試料番号３と同等の良好な焼結性を確保しており、かつ相転移抑制率は１００％であった。これはアナターゼ相単相になっていることを示している。８５０℃−８０ＭＰａの条件で焼成を行った試料番号１０のかさ密度／見かけ密度は９９％であり同じ条件で焼成を行ったＡｌ５ｍｏｌ％のみ添加した試料番号４よりも良好な焼結性を確保しつつ、相転移抑制率も８３％と同等の値を示した。９００℃−８０ＭＰａの条件で焼成を行った試料番号１１のかさ密度／見かけ密度は１００％であり同じ条件で焼成を行ったＡｌ５ｍｏｌ％のみ添加した試料番号５よりも良好な焼結性を確保しつつ、相転移抑制率も６２％と高い値を示した（図４参照）。８５０℃−１６０ＭＰａの条件で焼成を行った試料番号１２のかさ密度／見かけ密度は１００％であり同じ焼成温度で圧力が８０ＭＰａの試料番号１０よりも良好な焼結性を確保しており、かつ相転移抑制率も８９％と良好であった。【００４５】  このように、試料番号９〜１２の結果は、ＣａＯ−Ｐ２Ｏ５系ガラスの添加により、酸化チタン基セラミック材料の焼結性と相転移抑制の両立がさらに促進することを可能にした。【００４６】  次に、特許例及び比較例として、Ａｌを５ｍｏｌ％添加し、かつ１６ＣａＯ−６０Ｐ２Ｏ５−２４ＳｒＯガラスを１０重量％添加した試料番号１３〜１６の結果について言及する。８００℃−８０ＭＰａの条件で焼成を行った試料番号１３のかさ密度／見かけ密度は７７％であり、同じ条件で焼成を行ったＡｌを５ｍｏｌ％添加しかつ４０ＣａＯ−６０Ｐ２Ｏ５ガラスを１０重量％添加した試料番号９よりも低く不十分であるが、相転移抑制率は１００％であった。８５０℃−８０ＭＰａの条件で焼成を行った試料番号１４のかさ密度／見かけ密度は９６％であり同じ条件で焼成を行ったＡｌを５ｍｏｌ％添加しかつ４０ＣａＯ−６０Ｐ２Ｏ５ガラスを１０重量％添加した試料番号１０よりも低いが、良好な焼結性を確保した。そして相転移抑制率は１００％と試料番号１０よりも高い値を示した。９００℃−８０ＭＰａの条件で焼成を行った試料番号１５のかさ密度／見かけ密度は１００％であり同じ条件で焼成を行ったＡｌを５ｍｏｌ％添加しかつ４０ＣａＯ−６０Ｐ２Ｏ５ガラスを１０重量％添加した試料番号１１と同等で良好な値であり、吸水率も０．０％であった。さらに相転移抑制率も８２％と試料番号１１よりも高い値を示した（図４参照）。８５０℃−１６０ＭＰａの条件で焼成を行った試料番号１６のかさ密度／見かけ密度は１００％であり同じ焼成温度で圧力が８０ＭＰａの試料番号１４よりも良好な焼結性を確保しており、かつ相転移抑制率も８２％と良好であった。このように第３成分としてＳｒの添加は特に相転移抑制に効果的であることがわかった。【００４７】  次に、特許例及び比較例として、Ａｌを５ｍｏｌ％添加し、かつ１６ＣａＯ−６０Ｐ２Ｏ５−２４ＺｎＯガラスを１０重量％添加した試料番号１７、１８の結果について言及する。７５０℃−８０ＭＰａの条件で焼成を行った試料番号１７のかさ密度／見かけ密度は７９％であり不十分ではあるが、相転移抑制率は１００％であった。８００℃−８０ＭＰａの条件で焼成を行った試料番号１８のかさ密度／見かけ密度は９６％であり、同じ条件で焼成を行ったＡｌを５ｍｏｌ％添加しかつ４０ＣａＯ−６０Ｐ２Ｏ５ガラスを１０重量％添加した試料番号９よりも高く、吸水率も１．０％と試料番号９のそれ（６．２％）より低かった。この吸水率の値は同じ条件で焼成を行ったＡｌ５ｍｏｌ％のみ添加した試料番号３のそれ（５．６％）よりも低かった。さらに相転移抑制率は１００％であった。このように第３成分としてＺｎの添加は特に焼結性向上に効果的であることがわかった。【００４８】  このように、試料番号１３〜１８の結果は、ＣａＯ−Ｐ２Ｏ５系ガラスに、第３成分としてストロンチウム、亜鉛成分の少なくとも１つを含むことにより、酸化チタン基セラミック材料の焼結性と相転移抑制の両立がさらに促進することを可能にした。
【産業上の利用可能性】
【００４９】  本発明は、生体に害のない成分のみで構成される緻密なアナターゼ型酸化チタン基セラミック材料であり、本発明を用いることにより、高強度かつ高生体活性を両立した人工骨等の生体活性材料やバルク光触媒材料等に有用である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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