(57)【要約】【課題】Ｎｉのように金属アレルギーの顕著な原因物質や、Ｂｅのような発がん性のリスクのある元素、そしてＨｆやＣｅ等の毒性データ未知の元素を含まず、咀嚼時の咬合及び義歯の着脱時の力によって義歯床が撓みにくくするのに十分な強度を有する歯科鋳造用コバルトクロム合金として好適なコバルトクロム合金を提供する。【解決手段】Ｃｒ：２８．０〜３０．０重量％、Ｍｏ：３．０〜５．０重量％、Ｎｂ：２．０−５．０重量％、Ｆｅ：０．４〜１．３重量％、Ｓｉ：０．８〜１．２重量％、Ｍｎ：０．８〜１．２重量％、Ｎ：０．４−０．６、残部Ｃｏ及び微量の不可避不純物からなり、０．２％耐力が７８０ＭＰａ以上、最大引張強さが９００ＭＰａ以上、伸びが２％以上とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
義歯床のフレーム材料に使用される歯科用合金材料であって、Ｎｉ、Ｂｅ、Ｈｆ、Ｃｅを含ませず、Ｃｒ：２８．０〜３０．０重量％、Ｍｏ：３．０〜５．０重量％、Ｎｂ：２．０〜５．０重量％、Ｆｅ：０．４〜１．３重量％、Ｓｉ：０．８〜１．２重量％、Ｍｎ：０．８〜１．２重量％、Ｎ：０．４〜０．６重量％、残部Ｃｏ及び微量の不可避不純物からなることを特徴とする歯科鋳造用コバルトクロム合金。
【請求項２】
義歯床のフレーム材料に使用される歯科用合金材料であって、Ｎｉ、Ｂｅ、Ｈｆ、Ｃｅを含ませず、Ｃｏ：５６〜６２重量％、Ｃｒ：２８．０〜３０．０重量％、Ｍｏ：３．０〜５．０重量％、Ｎｂ：２．０〜５．０重量％、Ｆｅ：０．４〜１．３重量％、Ｓｉ：０．８〜１．２重量％、Ｍｎ：０．８〜１．２重量％、Ｎ：０．４〜０．６重量％、残部Ｃｏ及び微量の不可避不純物からなることを特徴とする歯科鋳造用コバルトクロム合金。
【請求項３】
鋳造体の金属材料引張試験における機械的性質の０．２％耐力が７８０ＭＰａ以上、最大引張強さが９００ＭＰａ以上、伸びが２％以上となることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の歯科鋳造用コバルトクロム合金。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、歯科鋳造用コバルトクロム合金に係り、特に義歯床のフレームに使用されるものとして好適な歯科用コバルトクロム合金に関する。
【背景技術】
【０００２】  歯科鋳造用金属床材料は、咀嚼時の咬合及び義歯の着脱時の力によって義歯床が撓みにくいことが要求される。【０００３】  従来の歯科鋳造用コバルトクロム合金としては、まず特許文献１には、１）Ｃｒ：３０％超、３６％以下、Ｍｏ：５〜８％およびＮ：０．２０〜０．６５％を含有し、残部Ｃｏおよび不可避不純物からなる生体用Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ鋳造合金、２）１）において、Ｏを０．０１％以下に抑制した生体用Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ鋳造合金、３）１）または２）においてさらにＣ：０．２％以下、Ｎｉ：１．００％以下、Ｓｉ：１．００％以下およびＭｎ：１．００％以下のうちから１種又は２種以上含有する生体用Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ鋳造合金が挙げられている。
しかしながら、特許文献１の比較例１〜４には、Ｎｉが０．０２％含まれ、降伏強度（０．２％耐力）は５３０〜５９８ＭＰａであり、６００ＭＰａを超える応力により塑性変形を生じ永久撓みが残ってしまう。【０００４】  特許文献２のコバルトクロム合金は、義歯床用コバルトクロム合金であって、Ｃｏ：５０〜６０重量％、Ｃｒ：２０〜２８重量％、Ｎｉ：１０〜２０重量％、Ｍｏ：３．７〜４．１重量％、Ｃ：０．１８〜０．２２重量％、からなる義歯床用コバルトクロム合金が提案されている。
この義歯床用コバルトクロム合金は、Ｎｉを１０〜２０重量％含んでいる。Ｎｉは、金属アレルギーの顕著な原因物質としても知られており、生体材料である歯科用合金には含まれないことが望まれている。【０００５】  Ｎｉ以外に含まれないことが望ましい金属としては、例えば、Ｂｅが挙げられる。
Ｂｅは、合金融解中にＢｅＯを発生するとともに、鋳造体表面にＢｅＯを生成する。ＢｅＯは極めて毒性の高い物質で、融解中・研磨中に人体が吸入すると深刻な慢性肺疾患を引き起こすことが知られている。ＷＨＯの下部機関ＩＡＲＣより発癌性があると勧告されている。
また、ＨｆやＣｅは、毒性データ未知の元素であり、この元素も含まれないことが好ましい。【０００６】  特許文献３のコバルトクロム合金は、ＭＲＩ対応の生体用Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金であって、Ｃｒ：２８〜３５重量％およびＭｏ：２〜６重量％を含有し、残部はＣｏおよび不可逆的不純物の組成になることを特徴とするＣｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金、若しくはＣｒ：２８〜３５重量％、Ｍｏ：２〜６重量％、Ｍｎ：２０重量％以下およびＴｉ：１０重量％以下のうちから選んだ少なくとも一種を含有する組成になり、残部Ｃｏ及び不可避不純物になることを特徴とするＣｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金が提案されている。【０００７】  かかるＣｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金は、同一組成で熱処理なしの後述する比較例から明らかなように、最大引張強さ、及び０．２％耐力がともに低い。
また、かかるＣｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金には、１０００〜１２６０℃で１〜１４時間程度加熱した後、急冷処理を行うとの記述があり、このような高温長時間の熱処理は、鋳造体の変形を伴い、また歯科技工士が技工所で行うことは非常に手間がかかり実用的なコバルトクロム合金とは言い難い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】  特開２００９−１１４４７７号公報
【特許文献２】  特公昭４６−３４３０８号公報
【特許文献３】  特開２００６−２６５６３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】  義歯床用コバルトクロム合金は、義歯床フレームが咀嚼時の咬合力及び義歯着脱時の力によって撓みにくくするために高い０．２％耐力（降伏応力）が求められる。
コバルトクロム合金に強靭な機械的性質を与えるために、ｆｃｃ構造をもつγ相を安定化させ、γ相からｈｃｐ構造をもつ脆いε相への応力誘起マルテンサイト変態を妨げる目的でＮｉを含有させることがしばしばおこなわれてきた。しかしＮｉは、金属アレルギーの顕著な原因物質となることが知られており、生体材料である歯科用合金に含有させることは好ましくない。また、発がん性のリスクのある元素であるＢｅ、そしてＨｆやＣｅ等の毒性データ未知の元素も含まないで、義歯床のフレームとして用いる際に咀嚼時の咬合力及び義歯の着脱時の力によってフレームが撓みにくい高強度のコバルトクロム合金を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】  本発明は鋭意検討し、上記課題を解決する方法を見出し、本発明を完成させた。請求項１に係る歯科用合金材料は、義歯床のフレームとして使用される歯科用合金材料であって、Ｃｒ：２８．０〜３０．０重量％、Ｍｏ：３．０〜５．０重量％、Ｎｂ：２．０〜５．０重量％、Ｆｅ：０．４〜１．３重量％、Ｓｉ：０．８〜１．２重量％、Ｍｎ：０．８〜１．２重量％、Ｎ：０．４〜０．６重量％、残部Ｃｏ及び微量の不可避不純物からなることを特徴とする。
本発明の請求項２に係る歯科用合金材料は、義歯床のフレームとして使用される歯科用合金材料であって、Ｃｏ：５６〜６２重量％、Ｃｒ：２８．０〜３０．０重量％、Ｍｏ：３．０〜５．０重量％、Ｎｂ：２．０〜５．０重量％、Ｆｅ：０．４〜１．３重量％、Ｓｉ：０．８〜１．２重量％、Ｍｎ：０．８〜１．２重量％、Ｎ：０．４〜０．６重量％及び微量の不可避不純物からなることを特徴とする。【００１１】  上記請求項１及び請求項２の発明においては、Ｎｉのように金属アレルギーの顕著な原因物質や、Ｂｅのような発がん性のリスクのある元素、そしてＨｆやＣｅ等の毒性データ未知の元素を含ませず、金属アレルギーやがんの発症を誘発する可能性を低いものとしたコバルトクロム合金であり、かつ、義歯床のフレームとして使用した際に、フレームが咀嚼時の咬合力及び義歯の着脱時の力によって義歯床が撓みにくくするのに十分な強度を有する歯科鋳造用コバルトクロム合金となる。【００１２】  本発明の請求項３に係る歯科用合金材料は、上記した請求項１または請求項２において、金属材料引張試験における０．２％耐力が７８０ＭＰａ以上、最大引張強さが９００ＭＰａ以上、伸びが２％以上であることを特徴とする。
上記最大引張強さ、０．２％耐力は、ＪＩＳ  Ｔ  ６１１５歯科鋳造用コバルトクロム合金の試験法において引用されるＪＩＳ  Ｚ  ２２４１金属材料引張試験方法で規定されている。０．２％耐力が７８０ＭＰａ以上、最大引張強さが９００ＭＰａ以上、伸びが２％以上あれば、義歯床のフレームとして使用した際に、フレームが咀嚼時の咬合力及び義歯の着脱時の力によって義歯床が撓みにくくするのに十分な強度を有する歯科鋳造用コバルトクロム合金となる。
【発明の効果】
【００１３】  本発明の歯科用合金材料は、義歯床のフレームとして用いる際に咀嚼による咬合力及び着脱時に加わる力による変形を避けるのに十分な強度を有している。さらに、Ｎｉのように金属アレルギーの顕著な原因物質や、Ｂｅのような発がん性のリスクのある元素、そしてＨｆやＣｅ等の毒性データ未知の元素を含まず、その加工および使用により健康を損なう恐れがなく、高温長時間に及ぶ熱処理も必要としない、生物学的適合性が高い実用的な歯科用コバルトクロム合金である。従って、歯科鋳造用コバルトクロム合金、すなわち義歯床のフレーム材料として好適な歯科用コバルトクロム合金である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】  義歯床のフレーム材料に使用される歯科用合金材料であって、Ｃｒ：２８．０〜３０．０重量％、Ｍｏ：３．０〜５．０重量％、Ｎｂ：２．０〜５．０重量％、Ｆｅ：０．４〜１．３重量％、Ｓｉ：０．８〜１．２重量％、Ｍｎ：０．８〜１．２重量％、Ｎ：０．４〜０．６重量％、残部Ｃｏ及び微量の不可避不純物からなるものと、Ｃｏ：５６〜６２重量％、Ｃｒ：２８．０〜３０．０重量％、Ｍｏ：３．０〜５．０重量％、Ｎｂ：２．０〜５．０重量％、Ｆｅ：０．４〜１．３重量％、Ｓｉ：０．８〜１．２重量％、Ｍｎ：０．８〜・１．２重量％、Ｎ：０．４〜０．６及び微量の不可避不純物からなるものがある。
【００１５】  Ｃｒは、不動態酸化膜を形成することで合金の耐食性を高めるのに有効な元素であり、２８．０重量％を下回ると十分な耐食性が得られず、３０．０重量％を超えるとＣｒの固溶限度を超えて機械的性質が低下してしまうので、２８．０〜３０．０重量％とする。
【００１６】  Ｍｏは、耐食性および耐摩耗性の向上に寄与し、また３．０重量％以下ではその効果が得られず。さらに、高濃度になると合金の伸びを低下させるので、３．０〜５．０重量％とする。
【００１７】  Ｎｂは、２．０〜５．０重量％の添加は実施例１・５・比較例１・５の比較及び比較例４・実施例２・３・４の比較から明らかなように固溶体硬化によりＮｂ添加濃度とともにコバルトクロムモリブデン合金の耐力を高めるが、高濃度になると合金の伸びを低下させるので、２．０〜５．０重量％とする。
【００１８】  Ｆｅは、酸化挙動および伸びのような特性の微調整に役立つ。
【００１９】  Ｓｉ及びＭｎは、脱酸効果と液相点低下効果により当該合金の鋳造性を高める作用がある。義歯床用のフレームを作製時、本合金の融解作業において、合金中の主要元素のコバルト、クロムの酸化を抑制するためにＳｉ及びＭｎを脱酸剤として含有させている。それぞれ、高濃度になると合金の伸びを低下させるので、それぞれ０．８〜１．２重量％とする。
【００２０】  Ｎは、ｆｃｃ構造を有するγ相を安定化させて、比較例６・実施例１の比較から明らかなように機械的性質とくに伸びを向上させることが広く知られている。０．３重量％より少ないと合金の伸びが十分に得られなく、多すぎると伸び飽和や鋳肌荒れの原因となるので、０．４〜０．６重量％とする。
【００２１】  本発明の義歯床フレームに使用する歯科用合金材料は、Ｎｉのように金属アレルギーの顕著な原因物質や、Ｂｅのような発がん性のリスクのある元素、そしてＨｆやＣｅ等の毒性データ未知の元素を含まない。
また、本発明の歯科用合金材料は、後述する実施例からも明らかなように、Ｎｂが２〜５重量％の範囲を外れて、これより少ないと最大引張強さ及び０．２％耐力が小さくなりすぎる。
【００２２】  次に、義歯床フレームに使用する歯科用合金材料の製造手順について述べる。
Ｃｒ：２８．０〜３０．０重量％、Ｍｏ：３．０〜５．０重量％、Ｎｂ：２．０〜５．０重量％、Ｆｅ：０．４〜１．３重量％、Ｓｉ：０．８〜１．２重量％、Ｍｎ：０．８〜１．２重量％、Ｎ：０．４〜０．６重量％、残部Ｃｏとなるように、又はコバルトＣｏ：５６〜６２重量％、Ｃｒ：２８．０〜３０．０重量％、Ｍｏ：３．０〜５．０重量％、Ｎｂ：２．０〜５．０重量％、Ｆｅ：０．４〜１．３重量％、Ｓｉ：０．８〜１．２重量％、Ｍｎ：０．８〜１．２重量％、Ｎ：０．４〜０．６重量％となるように、各成分濃度にしたがい、全量が所定の量になるように秤量する。Ｎの添加には窒化クロムを使用した。
【００２３】  秤量した各材料をアルミナルツボで高周波誘導加熱炉にて融解する。
融解した溶湯表面温度を熱放射赤外線温度計にて計測し、１５５０℃に達したら、砂型に注入する。冷却後、冷却した合金を型から取り出す。
定法により、所定の形状に高速カッターにて切断し、切断した合金にバレル研磨を施し、製品とする。
【００２４】  このようにして、上述の組成範囲内において成分組成を調製することで、金属材料引張試験における０．２％耐力が７８０ＭＰａ以上、最大引張強さが９００ＭＰａ以上、伸びが２％以上としたので、咀嚼時の咬合及び義歯着脱時の力によって撓みにくい義歯床を作製することが可能となる。
【実施例】
【００２５】  （実施例１〜６）
次に本発明の詳細を実施例に基づき更に説明する。
（試験体の作製）
表１に示す実施例１〜６のコバルトクロム合金を得るために、各材料を秤量した。
下記所定の寸法のワックス原型を作製後、リン酸塩系埋没材で埋没し鋳型を作製し、高周波誘導加熱鋳造機（ユニーク社製ＵＲＨ−１０２Ｓ）にて鋳造後研磨し各種試験片を作製した。【００２６】  各種試験片の寸法を以下に示す。
硬さ試験片：１５×２０×１．５ｍｍの板状。
引張試験片（０．２％耐力、最大引張強さ、伸び）：
ＪＩＳ  Ｔ  ６１２０に基づく中央部がくびれたダンベル状
中央部：直径２．０ｍｍ、標点間距離２０ｍｍ、平行部２５ｍｍ
両端部：直径４．０ｍｍ、長さ６ｍｍ
移行部：長さ５ｍｍ
上記試験片を用いた試験方法を以下に示す。【００２７】引張試験
材料試験機（島津社製ＡＧＳ−Ｊ）に、引張試験片をセットし、クロスヘッド速度０．１ｍｍ／分にて引張試験を行い、その応力−ひずみ曲線から、耐力、最大引張強さ、破断伸びを求めた。６本の平均値を算出した。
耐力は、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１に規定する“オフセット法”（規定の永久ひずみε＝０．２％）による。すなわち０．２％耐力は、ひずみ０．２％・応力ゼロの点から、応力−ひずみ曲線の最初の直線部に平行線を引き、この直線と応力−ひずみ曲線との交点での応力である。
最大引張強さは、応力−ひずみ曲線上の最大応力である。
伸びは、応力−ひずみ曲線上の破断点から、応力−ひずみ曲線の最初の直線部に平行線を引き、応力ゼロの横軸との交点でのひずみである。【００２８】
【表１】
2015166486.tif 000002
【００２９】  表１に示す実施例１〜６は本願発明例である。本願発明例の合金は、０．２％耐力、最大引張強さ及び伸びともにそれぞれ本願請求項３の７８０ＭＰａ以上、９００ＭＰａ以上、２％以上を満たしている。【００３０】  （比較例１〜６）
表１に示す比較例１〜６の組成のコバルトクロム合金を得るために、実施例と同様の手順・方法で秤量を行い、同様にそれぞれの試験片を作製した。【００３１】  表１に示す比較例１〜６はいずれかの含有元素の含有量が本願請求項から外れている例である。比較例１〜５は、本発明において合金に強度を与える重要な働きをするＮｂが少なく０．２％耐力と最大引張強さが十分でない。比較例６は、Ｎｂの含有量は請求項を満たしているが、Ｎの含有量が低いため延性が低く十分な強度が得られなかった。【００３２】  これらのことから、０．２％耐力、最大引張強さ及び伸びの諸特性を満たすためには、本発明の成分分量を満たす必要があることがわかる。【００３３】（比較例７〜３４）
表２に示す比較例７〜３４は、実施例１〜７の機械的性質が公知例にないことを示すために、下記特許公報及び特許公開公報の歯科鋳造用合金と比較した。【００３４】
【表２】
2015166486.tif 000003
【００３５】  表２の比較例７〜３４の組成を改めて表示すると、表３のようになる。また、比較例７〜３４の０．２％耐力、最大引張強さ、伸びを表４に示す。【００３６】
【表３】
2015166486.tif 000004
【００３７】
【表４】
2015166486.tif 000005
【００３８】  表３及び表４から明らかなように公知例には、０．２％耐力、最大引張強さ及び伸びがそれぞれ７８０ＭＰａ以上、９００ＭＰａ以上、２％以上を満たしているものはなく、本件発明の組成が、咀嚼時の咬合及び義歯の着脱時の力によって義歯床が撓みにくくするのに十分な強度を有する義歯床のフレームとして好適なコバルトクロム合金であることが分かる。