(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体用Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金におけるＮｉ微量不純物による生体毒性を無害化する方法であって、合金組成に、１ｍａｓｓ（質量）％のＮｉに対して、０．０５〜１．０ｍａｓｓ（質量）％のジルコニウム又は０．１〜０．３ｍａｓｓ（質量）％のチタンから選択された元素を添加することを特徴とする生体用Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金のニッケル毒性の無毒化法。
【請求項２】
合金組成中のニッケル含有量が、１．０ｍａｓｓ（質量）％以下のもので、Ｎｉが不可避的に混在する合金であることを特徴とする請求項１に記載のニッケル毒性の無毒化法。
【請求項３】
合金溶製後、６００℃から１２５０℃での温度で熱処理を行うことを特徴とする、請求項１又は２に記載の生体用Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金のニッケル毒性の無毒化法。
【請求項４】
生体用Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金におけるＮｉ微量不純物による生体毒性を無害化する目的で、合金組成に、１ｍａｓｓ（質量）％のＮｉに対して、０．０５〜１．０ｍａｓｓ（質量）％のジルコニウム又は０．１〜０．３ｍａｓｓ（質量）％のチタンから選択された元素を添加されているものであることを特徴とするニッケル毒性の無毒化された生体用Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金。
【請求項５】
合金組成中のニッケル含有量が、１．０ｍａｓｓ（質量）％以下のもので、Ｎｉが不可避的に混在する合金であることを特徴とする請求項４に記載の合金。
【請求項６】
合金溶製後、６００℃から１２５０℃での温度で熱処理を行うことを特徴とする、請求項４又は５に記載のニッケル毒性の無毒化された生体用Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金。
【請求項７】
請求項４に記載のニッケル毒性の無毒化された生体用Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金から製造されたことを特徴とする医療用デバイス。
【請求項８】
請求項４に記載のニッケル毒性の無毒化された生体用Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金を、焼入れ、金属のガス霧化法、機械的合金法、溶湯急冷法、熱間押出し、熱間圧延、熱間線引き及び鍛造からなる群から選択された処理を加えて製造されたことを特徴とする医療用デバイス。
【請求項９】
生体用Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金におけるイオン溶出抑制法であって、合金組成に、１ｍａｓｓ（質量）％のＮｉに対して、０．０５ｍａｓｓ（質量）％のジルコニウム又は０．１〜０．３ｍａｓｓ（質量）％のチタンから選択された元素を添加することを特徴とする生体用Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金からのイオン溶出抑制法。
【請求項１０】
合金組成中のニッケル含有量が、１．０ｍａｓｓ（質量）％以下のもので、Ｎｉが不可避的に混在する合金であることを特徴とする請求項９に記載の生体用Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金からのイオン溶出抑制法。
【請求項１１】
合金溶製後、６００℃から１２５０℃での温度で熱処理を行うことを特徴とする、請求項９又は１０に記載の生体用Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金からのイオン溶出抑制法。
【請求項１２】
合金組成物を、溶解あるいは１０００℃及びそれ以上の温度で熱処理した後、急冷処理を施すことを特徴とする、請求項９又は１０に記載の生体用Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金からのイオン溶出抑制法。
【請求項１３】
生体用Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金において、合金組成に、１ｍａｓｓ（質量）％のＮｉに対して、０．０５ｍａｓｓ（質量）％のジルコニウム又は０．１〜０．３ｍａｓｓ（質量）％のチタンから選択された元素を添加することで、合金からのイオン溶出が抑制あるいは低減せしめられていることを特徴とする生体用Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金。
【請求項１４】
合金組成中のニッケル含有量が、１．０ｍａｓｓ（質量）％以下のもので、Ｎｉが不可避的に混在する合金であることを特徴とする請求項１３に記載の合金。
【請求項１５】
合金溶製後、６００℃から１２５０℃での温度で熱処理を行うことを特徴とする、請求項１３又は１４に記載の合金。
【請求項１６】
合金組成物を、溶解あるいは１０００℃及びそれ以上の温度で熱処理した後、急冷処理を施すことを特徴とする、請求項１３又は１４に記載の合金。
【請求項１７】
請求項１３に記載の生体用Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金から製造されたことを特徴とする医療用デバイス。
【請求項１８】
請求項１３に記載の生体用Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金を、焼入れ、金属のガス霧化法、機械的合金法、溶湯急冷法、熱間押出し、熱間圧延、熱間線引き及び鍛造からなる群から選択された処理を加えて製造されたことを特徴とする医療用デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体用Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金やニッケルフリーステンレス鋼合金のＮｉ微量不純物によるアレルギー毒性などの生体毒性を無害化する方法及びＮｉの生体毒性が無毒化されているＣｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金又はＮｉフリーステンレス鋼合金並びに該合金より製造される生体用材料及び人工補綴材に関する。
本発明は、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金の組織制御技術を駆使することで、イオン溶出速度が遅い結晶構造であるε相を積極的に活用して、生体内に埋入されたＣｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金表面からのイオン溶出速度を低下させることにより、アレルギー発症を抑制する技術を提供するものである。
【背景技術】
【０００２】
Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金は、耐食性，耐磨耗性，加工性に優れており、そうした信頼性から、人工股関節などの摺動面を有する部位、人工骨材といった補綴材料、外科用インプラントなど様々な医療用デバイスとして活用されている。Ｃｏ基合金は塑性加工が困難なことからＮｉを添加することによって加工の改善を図ってきたが、近年では、Ｎｉによるアレルギーや発癌性などの生体毒性の発現が報告されている。そこでＮｉ添加をしない材料の開発も試みられている。【０００３】
しかし、Ｎｉを添加しなくとも、原料には不可避的にＮｉが含有されるが、そうした微量のＮｉでさえも、その生体毒性が懸念されている。該原料に存在する不可避的Ｎｉというものは、原料の純度を上げることで理論的には解決可能であるが、そうした高純度化は原料価格の増大を招くので、実用的でなく、実質上問題がある。同様に、Ｎｉフリーステンレス鋼合金もその優れた特性を利用して生体材料、医療用材料として利用されたり、有望視されているが、原料に不可避的に存在し、その結果、Ｎｉフリーと呼称されながら実際には避けることのできない混在する微量のＮｉによる生体毒性の発現が問題である。【０００４】
Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金は高耐食性、高耐摩耗性を有するために様々な医療用デバイスとして活用されている。特に、人工関節材料としての使用実績が多い。近年微量不純物として、数１００ｐｐｍオーダーで不可避的に混入するＮｉや、主要な構成元素である、Ｃｏイオンの生体内における溶出が原因となって発症するアレルギーの問題が指摘されている。こうした生体用Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金表面からのイオン溶出を抑制する方法の開発が求められており、溶出イオンが原因となって引き起こされるアレルギー発症を防ぐ方法の開発が必要とされている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明者らは、生体用Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金などにおいて、Ｎｉに起因する生体毒性を抑制する技術の開発をすべく、広範な探索を行い、鋭意研究を行った。その結果、生体用Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金において、Ｎｉと化合物を形成する元素であって、さらに生体毒性が少ない元素を添加すれば、該合金の優れた特性を損なうことなく、Ｎｉに起因する生体毒性を抑制することが可能であることを見出して、これに基づき本発明を完成せしめた。本発明者らは、さらに、この無毒化技術がＮｉフリーステンレス鋼合金にも応用できるとの認識を有し、本発明を成し遂げたものである。【０００６】
さらに、本発明者らは、生体に対して問題となるイオンの溶出をコントロールすることを目指して研究を行ない、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金をその組織制御、すなわち、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金に出現するγ相とε相のイオン溶出挙動を詳細に検討した結果、γ相に比べてε相のイオン溶出速度が著しく遅いことを見出し、それに基づき合金の組織制御によりイオンの溶出をコントロールしてアレルギー発症を抑制することが可能であるとの認識を得るに至り、本発明を完成した。【０００７】
一つの態様では、本発明は次のような態様のものである。【０００８】
本発明は、生体用Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金又はＮｉフリーステンレス鋼合金におけるＮｉ微量不純物による生体毒性を無害化する方法であって、合金組成に、元素周期表第４族、第５族、第１３族に属する元素、ランタノイド元素、ミッシュメタル、Ｍｇからなる群から選択された元素または化合物を添加することを特徴とする生体用Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金又はＮｉフリーステンレス鋼合金のニッケル毒性の無毒化法を提供している。好ましい態様では、該添加元素は、Ｍｇ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｚｒ及びＮｂからなる群から選択されたものである。特に、本発明は、生体用Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金又はＮｉフリーステンレス鋼合金におけるＮｉ微量不純物による生体毒性を無害化する方法であって、合金組成に、元素周期表第４族に属する元素からなる群から選択された元素を添加することを特徴とする生体用Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金又はＮｉフリーステンレス鋼合金のニッケル毒性の無毒化法を提供している。ある好ましい態様では、該添加元素は、ジルコニウム及びチタンからなる群から選択されたものである。より好適には、添加元素は、ジルコニウムであってよい。特に、本発明は、合金組成中のニッケル含有量が、（１）１．０ｗｔ％程度あるいはそれ以下、（２）０．５ｗｔ％程度あるいはそれ以下、（３）０．００２ｗｔ％程度あるいはそれ以下、（４）少なくとも１００ｐｐｍオーダーあるいはそれ以下、または（５）数１００ｐｐｍオーダーあるいはそれ以下のもので、Ｎｉが不可避的に混在する合金に適用されるニッケル毒性の無毒化技術である。【０００９】
本発明は、生体用Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金又はＮｉフリーステンレス鋼合金におけるＮｉ微量不純物による生体毒性を無害化する目的で、合金組成に、元素周期表第４族、第５族、第１３族に属する元素、ランタノイド元素、ミッシュメタル、Ｍｇからなる群から選択された元素または化合物を添加されているものであることを特徴とするニッケル毒性の無毒化された生体用Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金又はＮｉフリーステンレス鋼合金を提供している。一つの態様では、本発明の合金は、合金組成中のニッケル含有量が、（１）１．０ｗｔ％程度あるいはそれ以下、（２）０．５ｗｔ％程度あるいはそれ以下、（３）０．００２ｗｔ％程度あるいはそれ以下、（４）少なくとも１００ｐｐｍオーダーあるいはそれ以下、または（５）数１００ｐｐｍオーダーあるいはそれ以下のもので、Ｎｉが不可避的に混在するものである。さらに、本発明は、上記のニッケル毒性が無毒化された生体用Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金又はＮｉフリーステンレス鋼合金から製造されたことを特徴とする医療用デバイスを提供している。また、本発明は、上記のニッケル毒性が無毒化された生体用Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金又はＮｉフリーステンレス鋼合金を、焼入れ、金属のガス霧化法、機械的合金法、溶湯急冷法、熱間押出し、熱間圧延、熱間線引き及び鍛造からなる群から選択された処理を加えて製造されたことを特徴とする医療用デバイスを提供している。【００１０】
別の態様では、本発明は次のような態様のものである。【００１１】
本発明は、生体用Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金におけるイオン溶出抑制法であって、合金組織を制御調整して、εＨＣＰ相組織を富化せしめることを特徴とする生体用Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金からのイオン溶出抑制法を提供している。好ましい態様では、該生体用Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金における合金組織の制御調整は、（１）合金組成に、元素周期表第４族、第５族、第１３族に属する元素、ランタノイド元素、ミッシュメタル、Ｍｇからなる群から選択された元素または化合物を添加すること及び／又は（２）適切な熱処理を施すことで達成できる。ある態様では、該添加元素は、Ｍｇ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｚｒ及びＮｂからなる群から選択されたものである。また、本発明では、合金組織制御調整の目的で、元素周期表第４族に属する元素からなる群から選択された元素を添加元素として使用することを含んでいてよい。該添加元素は、ジルコニウム及びチタンからなる群から選択されたものであってよい。より好ましくは、該添加元素は、ジルコニウムである。もちろん、合金組成中のニッケル含有量は、上記したようなものであってよい。該Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金の組織コントロールは、合金溶製後、６００℃から１２５０℃での温度で熱処理を行うことを含むものであってよい。また、該Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金の組織コントロールは、合金組成物を、（ｉ）溶解あるいは１０００℃及びそれ以上の温度で熱処理した後、急冷処理を施すか、又は（ｉｉ）おおよそ１０００℃及びそれ以上の温度であり且つ少なくとも５５０〜６５０℃の温度領域での長時間の熱処理を施すことを含むものであってよい。【００１２】
本発明は、生体用Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金における合金組織のうち、εＨＣＰ相組織が富化せしめられ、合金からのイオン溶出が抑制あるいは低減せしめられていることを特徴とする生体用Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金を提供する。例えば、該合金は、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金の基本組成に、元素周期表第４族、第５族、第１３族に属する元素、ランタノイド元素、ミッシュメタル、Ｍｇからなる群から選択された元素または化合物を添加されているものである。該合金は、合金溶製後、６００℃から１２５０℃での温度で熱処理を行うことにより、εＨＣＰ相組織が富化せしめられたものを包含していてよい。さらに、該合金は、合金組成物を、（ｉ）溶解あるいは１０００℃及びそれ以上の温度で熱処理した後、急冷処理を施すか、又は（ｉｉ）おおよそ１０００℃及びそれ以上の温度であり且つ少なくとも５５０〜６５０℃の温度領域での長時間の熱処理を施すことがなされて、εＨＣＰ相組織が富化せしめられたものを包含していてよい。本発明では、εＨＣＰ相組織が富化せしめられ、合金からのイオン溶出が抑制あるいは低減せしめられている生体用Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金から製造されたことを特徴とする医療用デバイスをも提供している。こうしたデバイスは、上記と同様、該Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金を、焼入れ、金属のガス霧化法、機械的合金法、溶湯急冷法、熱間押出し、熱間圧延、熱間線引き及び鍛造からなる群から選択された処理を加えて製造されたものであってよい。
【発明の効果】
【００１３】
Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金やＮｉフリーステンレス鋼に生体毒性の少ない元素、例えば、Ｔｉ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ａｌなどを第４要素として添加することで、Ｎｉを固定化しＮｉイオンの溶出を抑制できる。これによりＮｉの実質的な無害化ができる。Ｎｉを意図的に添加しなくても、原料から混入されるＮｉ不純物（１００ｐｐｍオーダー）が存在するが、本発明はこのようなＮｉに対しても対処できる。さらに、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金の組織制御技術を駆使することで、イオン溶出速度が遅い結晶構造であるε相を積極的に活用して、生体内に埋入されたＣｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金表面からのイオン溶出速度を低下させることにより、アレルギー発症を抑制する技術が提供される。かくして、生体毒性の少ない、すなわち、より安全な生体材料として、人工股関節、ステント材など様々な医療用デバイスに応用可能である。【００１４】
本発明のその他の目的、特徴、優秀性及びその有する観点は、以下の記載より当業者にとっては明白であろう。しかしながら、以下の記載及び具体的な実施例等の記載を含めた本件明細書の記載は本発明の好ましい態様を示すものであり、説明のためにのみ示されているものであることを理解されたい。本明細書に開示した本発明の意図及び範囲内で、種々の変化及び／又は改変（あるいは修飾）をなすことは、以下の記載及び本明細書のその他の部分からの知識により、当業者には容易に明らかであろう。本明細書で引用されている全ての特許文献及び参考文献は、説明の目的で引用されているもので、それらは本明細書の一部としてその内容は本明細書の開示に含めて解釈されるべきものである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】１％乳酸を使用しての金属溶出試験における各合金試料片（実施例１）のＣｏ金属溶出の結果を示すものである。
【図２】１％乳酸を使用しての金属溶出試験における各合金試料片（実施例１）のＣｒ金属溶出の結果を示すものである。
【図３】１％乳酸を使用しての金属溶出試験における各合金試料片（実施例１）のＭｏ金属溶出の結果を示すものである。
【図４】１％乳酸を使用しての金属溶出試験における各合金試料片（実施例１）のＮｉ金属溶出の結果を示すものである。
【図５】１％乳酸を使用しての金属溶出試験における各合金試料片（実施例１）の各添加元素の金属溶出の結果を示すものである。
【図６】Ｃｏ−２９Ｃｒ−６Ｍｏ−１Ｎｉ合金とＣｏ−２９Ｃｒ−６Ｍｏ−１Ｎｉ−０．０５Ｚｒ合金について、それぞれの公称応力−公称ひずみ曲線を示す。
【図７】１％乳酸を使用しての金属溶出試験における各合金試料片（実施例３）のＣｏ金属溶出の結果を示すものである。
【図８】１％乳酸を使用しての金属溶出試験における各合金試料片（実施例３）のＣｒ金属溶出の結果を示すものである。
【図９】１％乳酸を使用しての金属溶出試験における各合金試料片（実施例３）のＭｏ金属溶出の結果を示すものである。
【図１０】１％乳酸を使用しての金属溶出試験における各合金試料片（実施例３）のＮｉ金属溶出の結果を示すものである。
【図１１】ＣｏのＨＣＰ→ＦＣＣ相変態温度に及ぼす添加元素（１ａｔ％当たり）の影響を示す。縦軸は添加元素の固溶限を示し、横軸は添加元素１．０％の添加によりＨＣＰ  ｔｏ  ＦＣＣ相変態における温度の変化を示す。出典：Ｃ．Ｔ．Ｓｉｍｓ，Ｎ．Ｓ．Ｓｔｏｌｏｆｆ＆Ｗ．Ｃ．Ｈａｇｅｌ：ＳＵＰＥＲＡＬＬＯＹＳII，Ｗｉｌｅｙ−Ｉｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ（１９８７）
【図１２】（ａ）Ｃｏ−２９ｗｔ％Ｃｒ−６ｗｔ％Ｍｏ−１ｗｔ％Ｎｉの組成を有する合金、（ｂ）Ｃｏ−２９ｗｔ％Ｃｒ−６ｗｔ％Ｍｏ−１ｗｔ％Ｎｉ−０．３ｗｔ％Ｎｂの組成を有する合金及び（ｃ）Ｃｏ−２９ｗｔ％Ｃｒ−６ｗｔ％Ｍｏ−１ｗｔ％Ｎｉ−０．１ｗｔ％Ｚｒの組成を有する合金の光学顕微鏡組織写真を示す。
【図１３】１％乳酸を使用しての金属溶出試験における各合金試料片（実施例４）の合金構成元素の金属溶出の結果を示すものである。
【図１４】（ａ）Ｃｏ−２９ｗｔ％Ｃｒ−６ｗｔ％Ｍｏ−１ｗｔ％Ｎｉの組成を有する合金、（ｂ）Ｃｏ−２９ｗｔ％Ｃｒ−６ｗｔ％Ｍｏ−１ｗｔ％Ｎｉ−０．０５ｗｔ％Ｚｒの組成を有する合金、（ｃ）Ｃｏ−２９ｗｔ％Ｃｒ−６ｗｔ％Ｍｏ−１ｗｔ％Ｎｉ−０．１ｗｔ％Ｚｒの組成を有する合金及び（ｄ）Ｃｏ−２９ｗｔ％Ｃｒ−６ｗｔ％Ｍｏ−１ｗｔ％Ｎｉ−０．３ｗｔ％Ｚｒの組成を有する合金の光学顕微鏡組織写真を示す。
【図１５】１％乳酸を使用しての金属溶出試験における各合金試料片（実施例５）の合金構成元素の金属溶出の結果を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明において、「生体用Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金」としては、実質的な割合のクロム（Ｃｒ）及びモリブデン（Ｍｏ）を含有するコバルト（Ｃｏ）を基体としている合金であって、当該分野で「超合金（ｓｕｐｅｒ  ａｌｌｏｙ）」として知られている群に含まれるものが挙げられる。用語「超合金」とは、非常に高い強度、優れた機械的特性並びに耐食性を持っているものを一般的に表すのに使用されている技術用語であって、代表的な超合金は安定的なミクロな組織を備えていることが認められている。本生体用Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金は、優れた生体適合性を有するものであり、高い降伏強度、優れた硬さなどを有している。該Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金としては、ＡＳＴＭ（Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｆｏｒ  Ｔｅｓｔｉｎｇ  ａｎｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ；アメリカ材料試験協会）規格、例えば、ＡＳＴＭ  Ｆ１５３７  ９４、ＡＳＴＭ  Ｆ７９９、ＡＳＴＭ  Ｆ７５など、ＩＳＯ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ；国際標準化機構）規格、例えば、ＩＳＯ  ５８３２−１２などを挙げることができる。【００１７】
ＡＳＴＭ  Ｆ  １５３７  ９４規格の合金組成（重量％（ｗｔ％））は、次のようなものである：
Ｍｏ：５．０〜７．０ｗｔ％、Ｃｒ：２６．０〜３０．０ｗｔ％、Ｃ：≦０．３５  ｗｔ％、
Ｎｉ：≦１．０ｗｔ％、Ｆｅ：≦０．７５ｗｔ％、Ｍｎ：≦１．０ｗｔ％、
Ｓｉ：≦１．０ｗｔ％、Ｎ２：≦０．２５ｗｔ％、そして
残部が、Ｃｏである。【００１８】
ここで、Ｎｉは、原料に不可避的に混在していることに起因して、少なくとも０．２〜１．０ｗｔ％程度は、通常、含まれており、残部のＣｏとは、痕跡量で付随してくる不純物を除いたＣｏ量を意味している。【００１９】
該Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金としては、Ｖｉｔａｌｌｉｕｍ（商品名）が整形外科用製品として知られているが、その一般的な組成は次のようなものである：
Ｍｏ：おおよそ５．５０ｗｔ％、Ｃｒ：おおよそ２８．００ｗｔ％、
Ｃ：おおよそ０．２５ｗｔ％、Ｍｎ：おおよそ０．７０ｗｔ％、
Ｓｉ：おおよそ０．７５ｗｔ％、そして
残部が、Ｃｏである【００２０】
ここで、Ｎｉは、原料に不可避的に混在していることに起因して、少なくとも０．００２〜２．５ｗｔ％、通常、含まれており、残部のＣｏとは、痕跡量で付随してくる不純物を除いたＣｏ量を意味している。【００２１】
該Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金は、数多くのものが報告されており、例えば、特開２００２−３６３６７５公報（ＪＰ，Ａ，２００２−３６３６７５）、国際公開第９７／００９７８号パンフレット（ＷＯ，Ａ，９７／００９７８）、米国特許第５，４６２，５７５号明細書（ＵＳ，Ａ，５４６２５７５）、米国特許第４，６６８，２９０号明細書（ＵＳ，Ａ，４６６８  ２９０）などに開示のものあるいはそれらを修飾したもの、それから誘導されたものなどが含まれてもよい。例えば、特開２００２−３６３６７５公報に開示されているように、Ｍｏの量が、≦１２．０ｗｔ％程度まで増量されているものや１０ｗｔ％程度まで増量されているものも含まれてよい。【００２２】
一つの具体的な態様では、該Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金は、Ｍｏ：おおよそ５．０〜６．０  ｗｔ％、Ｃｒ：おおよそ２６．０〜２８．０ｗｔ％、Ｃ：≦おおよそ０．０７ｗｔ％、Ｎｉ：≦おおよそ１．０ｗｔ％、Ｆｅ：≦おおよそ０．７５ｗｔ％、Ｍｎ：≦おおよそ１．０ｗｔ％、Ｓｉ：≦おおよそ１．０ｗｔ％、Ｎ２：≦おおよそ０．２５ｗｔ％、そして残部が、Ｃｏである（ここで、Ｎｉは、原料に不可避的に混在していることに起因して、少なくとも０．００２ｗｔ％程度、最低でも、５０ｐｐｍのオーダーより多くが存在しており、残部のＣｏとは、痕跡量で付随してくる不純物を除いたＣｏ量を示している）というものであってよい。【００２３】
別の具体的な態様では、該Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金は、Ｍｏ：おおよそ６．０〜１２．０  ｗｔ％、Ｃｒ：おおよそ２６．０〜３０．０ｗｔ％、Ｃ：おおよそ０〜０．３０ｗｔ％、そして残部が、Ｃｏである（ここで、Ｎｉは、原料に不可避的に混在していることに起因して、少なくとも０．０２ｗｔ％程度、最低でも、５０ｐｐｍのオーダーより多くが存在しており、残部のＣｏとは、痕跡量で付随してくる不純物を除いたＣｏ量を示している）というものであってよい。【００２４】
該合金として不可避的にＮｉを含有することになるものは、本発明の技術を適用できる。市販されているＮｉ不含の（Ｎｉ−ｆｒｅｅ）Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金やＮｉフリーステンレス鋼というものも、実際上、極めて微量あるいは痕跡量のＮｉが含まれており、ある場合には、１ｗｔ％までのＮｉが含まれていたり、あるいは、０．５ｗｔ％までのＮｉが含まれていたり、さらに例えば、少なくとも１００ｐｐｍオーダーのＮｉが含有されているが、本発明の技術はそうしたものに適用されて有用である。典型的には、数１００ｐｐｍオーダーのＮｉが不可避的に混在する合金あるいはそれ以下の量でＮｉが混在する合金に適用されて有用である。【００２５】
本発明では、上記Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金（あるいはＮｉフリーステンレス鋼）を構成する組成を与える原料に、２元状態図上で、Ｎｉと化合物を形成する元素であって、さらに生体毒性が少ない元素を添加し、得られた当該合金用配合物を通常の合金調製法に付してそれを行うことができる。添加元素としては、Ｎｉと結合する性質の強い元素から選択することができる。Ｎｉと結合する元素は、水素吸蔵合金（化合物）で各種のものが知られており、本発明でもそうしたことの知られている元素などからそれを選択して使用してよい。添加元素としては、元素周期表第４族、第５族、第１３族に属する元素、ランタノイド元素、ミッシュメタル、マグネシウム（Ｍｇ）からなる群から選択された元素または化合物を添加する。添加方法としては、溶湯に存在する酸素を通常行われている脱酸処理を施してから行うことが望ましい。これは、溶湯中の酸素濃度が高すぎると、添加する元素、すなわち周期表第４族、第５族、第１３族に属する元素、ランタノイド元素、ミッシュメタル、マグネシウム（Ｍｇ）からなる群から選択された元素または化合物が、Ｎｉと結合する前に、溶湯中に固溶する酸素と反応して酸化物となることを防止するためである。これらの添加元素は単独で添加して用いることも、数種組み合わせて用いることもでき、さらに複合せしめて添加せしめることもできる。より好ましくは、元素周期表第４族に属する元素からなる群から選択された元素を添加する。代表的には、チタン（Ｔｉ），ジルコニウム（Ｚｒ）などが挙げられ、特に、Ｚｒは好ましい添加元素である。【００２６】
添加元素の合金組成における配合量は、合金に含有されるＮｉの含有量に応じて増減することができ、所要の目的が得られ且つ得られる合金の特性に実質的に悪影響を及ぼさない範囲でその配合量を設定できる。例えば、合金中に１ｗｔ％のＮｉが存在する場合では、０．０５ｗｔ％のＺｒの添加で実質的に生体内でのＮｉの溶出を完全に抑制できる一方で、合金の機械的特性についてはそれが低下するといった影響はない。【００２７】
本発明では、該添加元素として、アルミニウム（Ａｌ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）などからそれを選択してもよい。ランタノイド元素としては、ランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、プラセオジウム（Ｐｒ）、ネオジウム（Ｎｄ）、プロメチウム（Ｐｍ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、ツリウム（Ｔｍ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ルテチウム（Ｌｕ）が挙げられる。ミッシュメタルとは、希土類金属の化合物を指しているが、希土類金属の元素としては、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙｂ）、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄなどのランタノイド元素、アクチノイド元素（例えば、アクチニウム（Ａｃ）、トリウム（Ｔｈ）など）などが挙げられる。【００２８】
合金組成における添加元素の配合割合は、合金中１ｗｔ％のＮｉに対して、
０．０００１〜１０．０ｗｔ％、好ましくは、０．００１〜５．０ｗｔ％、より好ましくは、０．０１〜２．０ｗｔ％で、ある場合には０．００１〜１．０ｗｔ％、より好ましくは、０．０１〜０．５ｗｔ％であるが、これには限定されず、所要の目的が得られ且つ得られる合金の特性に実質的に悪影響を及ぼさない範囲でその配合量を変えることができる。代表的な場合、合金組成における添加元素の配合割合は、合金中１ｗｔ％のＮｉに対して、例えば、Ｚｒでは０．０００１〜１．０ｗｔ％、好ましくは、０．００１〜０．５  ｗｔ％、より好ましくは、０．０１〜０．１ｗｔ％で、Ｔｉでは０．００１〜５．０ｗｔ％、好ましくは、０．０１〜１．０ｗｔ％、より好ましくは、０．１〜０．５ｗｔ％で、Ａｌでは０．００１〜５．０ｗｔ％、好ましくは、０．０１〜１．５ｗｔ％、より好ましくは、０．１〜０．８ｗｔ％で、Ｎｂでは０．００１〜５．０ｗｔ％、好ましくは、０．０１〜１．５ｗｔ％、より好ましくは、０．１〜０．８ｗｔ％であるが、これには限定されず、所要の目的が得られ且つ得られる合金の特性に実質的に悪影響を及ぼさない範囲でその配合量を変えることができる。【００２９】
本発明では、無毒化用添加元素を加えた合金原料はそれを一緒にし、必要に応じて、混合後、加熱して溶融せしめ、溶融合金とする。溶融化は、真空誘導溶融法（ｖａｃｕｕｍ  ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ  ｍｅｌｔｉｎｇ；ＶＩＭ）のほか、さまざまな公知の方法を適用できる。溶融処理工程の間、ＶＩＭ炉にはアルゴンガスなどの不活性ガスの分圧をかけておくこともできる。また、別の手法としては、ＶＩＭ炉に不活性ガスや窒素ガスを含有している被覆用ガスを流しておくこともできる。当該不活性ガスや被覆用ガスの存在下、溶融された合金は、適宜、所定の組成が得られる所定の温度にまで加熱されたり、あるいは所定の温度で保持される。次に、溶融している合金は、インゴットあるいは所要の形状物体に鋳造することができ、そのまま冷却せしめてもよいし、必要に応じて、焼入れすることができる。焼入れ法としては、水焼入れ、氷水での焼入れ、油焼入れ、熱浴焼入れ、塩浴焼入れ、電解焼入れ、真空焼入れ、空気焼入れ、噴射焼入れ、噴霧焼入れ、段階焼入れ、時間焼入れ、プレスクエンチ、部分焼入れ、鍛造焼入れなどが挙げられるが、適宜、それぞれに適したものが適用される。代表的な場合では、水焼入れ、氷水での焼入れが挙げられる。インゴットは、熱間押出し、熱間圧延、熱間線引き等を行うことにより所望の形状に加工することもできる。【００３０】
さらに、合金溶融物は、溶湯急冷法により、薄帯、細線などの所望の形状にすることができる。該溶湯急冷法には、液体紡糸法、回転液中紡糸法、キャベッシュ法、双ロール法、片ロール法などが含まれてよい。溶湯急冷法では、一般的には、冷却されている金属ロールあるいは冷媒流体中に溶融金属を噴出せしめてこの溶融金属を凝固させる。該冷却されている金属ロールは、通常、高速で回転せしめられている。該冷媒流体としては、各種のものを使用でき、所望の結果が得られる限り限定されないが、例えば、シリコーンオイル類を含む流体を使用できる。該シリコーンオイル類としては、例えば、東芝シリコーン社製ポリジメチルシロキサンＴＳＦ４５１−３０やＴＳＦ４４０が挙げられるが、これらに限定されない。また、これらのシリコーンオイル類は単独で用いることも、数種組み合わせて用いることもできる。また、通常のシリコーンオイル類に含まれる低沸点溶媒あるいは溶解した空気などのガスを除くために、使用するシリコーンオイル類をあらかじめ減圧下で加熱してそれらを除去しておくことが好ましい場合もある。また、溶融金属をシリコーンオイル類中で急冷凝固して直接金属細線を作製するためには溶融金属ジェット流に加わる擾乱をできるだけ抑えることが好ましい。このため、溶融金属ジェットとシリコーンオイル類の間には微妙なバランスを取ることが望ましい。具体的には、溶融金属ジェットとシリコーンオイル類の速度差、粘度の違い、表面張力の違いなど制御することが望まれる。特に、本発明においてはシリコーンオイル類の粘度を規定することは有効である。【００３１】
回転液中紡糸法とは、一般的には、回転するドラムの内側に遠心力により液層を形成し、溶融金属あるいは溶融合金をノズル孔より噴出して、液層中にて凝固させ金属細線を製造する方法で、例えば、冷媒として水を用いて、合金を溶融状態から回転する水冷媒中に噴出して金属細線を得るといった技術である。キャベッシュ法とは、例えば、特開昭４９−１３５８２０号公報（ＪＰ，Ａ，４９−１３５８２０（Ｄｅｃｅｍｂｅｒ  ２７，１９７４））に記載されているような手法で、溶融物を溶融フィラメント状に押出し、制御されたガス状界面領域を経て液状急冷領域へ通すもので、該液状急冷領域ではフィラメントと液状媒体とが並流しているといった技術であり、そこで用いる冷媒としては、流体の媒体であって、純粋な液体、溶液、エマルジョン、または固液分散物であることができ、該流体の媒体は、溶融物と反応して安定化表面スキンを形成でき、あるいは溶融噴出物と化学的に非反応性であることができるもので、さらに急冷媒体の選択にあたっては、溶融噴出物の熱容量に関係して行なわれ、溶融噴出物の熱容量が大きくなればなるほど、急冷流体をより冷たく及び／又はその比熱、密度、蒸発熱、および熱伝導率をより高いものとするのが好ましいとされる。さらには、流体の急冷媒体の他の好ましい性質は、一般的には、溶融噴出物の分裂を最小にする低粘度、非粘性、非毒性、光学的透明度を有するもので、低価格のものである。また、実際には、水、−２０℃の２３重量％の塩化ナトリウム水溶液、−３３℃の２１．６重量％の塩化マグネシウム水溶液、−６２℃の５１重量％の塩化亜鉛水溶液の流体がそれぞれ好ましいことが、さらに０〜１００℃で５０センチストークス粘度級のダウ・コーニング５１０流体のようなシリコーン急冷流体などを用いることができる。【００３２】
また、冷却された合金は、適宜、それを加工せしめることができる。例えば、溶湯急冷法などにより得られた、薄帯、細線などは、必要に応じて整形するなどし、それを医療用デバイスにすることができる。また該合金は、偏析などを取り除くなどのため、さらに均質化熱処理にかけることができる。均質化熱処理は、熱処理と焼入れ処理とからなるものであることができる。熱処理は、当該分野で公知の方法から選んでそれを適用でき、例えば、電気炉などを使用したりすることができる。代表的な場合、減圧あるいは真空下に加熱されることができる。典型的な場合では、例えば、５〜３０時間、好ましくは８〜２４時間、より好ましくは１０〜２０時間加熱する。一つの具体例では、１２〜１５時間加熱する。加熱温度としては、例えば、１４００℃以下、代表的には９００〜１３５０℃、好ましくは１０００〜１３００℃、より好ましくは１０５０〜１２５０℃であるが、所要の目的が達成されるならばこれらに限定されるものではない。一つの具体例では、１１００〜１２００℃である。均質化熱処理では、上記加熱処理の後、焼入れすることができる。焼入れ法については上記と同様である。【００３３】
かくして、本発明では、生体用Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金（あるいはＮｉフリーステンレス鋼）のＮｉ微量不純物によるアレルギー毒性などの生体毒性が、当該添加元素配合により無害化される。【００３４】
よって、本発明では生体用Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金（あるいはＮｉフリーステンレス鋼）のニッケル毒性の無毒化法が提供されると共に、Ｎｉの生体毒性が無毒化されているＣｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金（あるいはＮｉフリーステンレス鋼合金）並びに該合金より製造される生体用材料及び人工補綴材も提供できる。【００３５】
本発明のＣｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金においては、熱履歴を調整することにより、内部欠陥を解消せしめてあるものを得ることも可能である。該熱履歴調整処理は、鍛造合金に生じているヒケ巣、気泡などは、鍛造で圧潰され、デンドライト組織も破壊され、後続する再結晶焼き鈍しにより均一な組織としようとするものである。組織調整では、水冷式の銅製鋳型を用いて急冷鋳造することにより析出物の成長を抑えることが期待できる。高温鍛造等の塑性加工により、析出物、金属間化合物等の第二相を微細分散させることが期待できる。鋳造時の急冷が析出物の成長抑制に及ぼす影響は、鋳込み温度から４００℃までの温度域を１０００℃／分以上の冷却速度で冷却するとき顕著になる。また、高温鍛造により、デンドライト等の鋳造組織が破壊され、５０μｍ以下に微細化された等軸結晶粒からなるマトリックスが形成される。マトリックスの微細化は、耐磨耗性の向上にも有効である。【００３６】
本発明では、熱処理方法及び加工温度の選定によってσ相の生成を防止することも可能である。具体的には、本発明系において高温鍛造温度を１１００〜１４００℃の範囲に設定することができる。高温鍛造した当該合金を室温に持ち来たす場合にも、水冷等の急冷を採用することによってσ相が防止され、第二相が成長することなく粒状の析出物又は晶出物としてマトリックスに微細分散することができる。【００３７】
本発明の合金は、特開昭６２−８０２４５公報（ＪＰ，Ａ，６２−８０２４５（Ａｐｒｉｌ  １３，１９８７））に開示されているような金属のガス霧化法（ｇａｓ  ａｔｏｍｉｚａｔｉｏｎ）に付したり、米国特許第３，５９１，３６２号明細書（ＵＳ，Ａ，３５９１３６２）に開示されている機械的合金法（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ａｌｌｏｙｉｎｇ）を利用している特開平５−１３４５公報（ＪＰ，Ａ，５−１３４５（Ｊａｎｕａｒｙ  ８，１９９３））に開示されている技術を適用して医療用デバイスに適した形態の合金にすることも可能である。例えば、本発明のＮｉ無毒化用添加元素を含んだ合金を、ガス霧化法で粉末状にして製造せしめ、得られる粉末を熱的機械的処理により圧縮せしめて、固体合金とし、必要に応じて、鍛造処理して加工して人工補綴材を製造できる。該熱的機械的処理としては、熱間押出し、熱間圧延、熱間プレスなどが包含されてよい。鍛造された合金は、冷間圧延、機械加工などされることもできる。製品は、次に、機械加工されて、滑らかな表面に仕上げることができ、また必要に応じて、該滑らかな表面を処理して多孔質被覆を施すこともできる。【００３８】
本発明のニッケル毒性が無毒化されたＣｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金より生体用材料及び人工補綴材などの医療用デバイスを製造できる。該医療用デバイスとしては、ブリッジ、歯根などの歯科材料、人工骨材といった補綴材料、外科用インプラントなど、さらに生体適合性インプラント、関節用インプラント、医療用人工インプラントなどが含まれる。インプラント材などとしては、人工の腰、人工の膝、人工の肩、人工の足首、人工の肘、その他の人工の関節インプラントなどが挙げられる。本発明の合金を使用して、骨折部位を固定したりするための部材を製造することもできる。該部材としては、クギ、ネジクギ、ナット、ネジ、プレート、針、鈎針、鈎、受具、埋込み土台などが含まれる。【００３９】
本発明の合金中Ｎｉによる生体毒性の無毒化技術は、ニッケルフリーステンレス鋼合金又は単にニッケルフリーステンレス鋼（Ｎｉ−ｆｒｅｅ  ｓｔａｉｎｌｅｓｓ  ｓｔｅｅｌ，  Ｎｉ−ｆｒｅｅ  ｓｔａｉｎｌｅｓｓ  ｓｔｅｅｌ  ａｌｌｏｙ）にも応用することができて有用である。特に、フェライト系ステンレス鋼にニッケルの代わりに窒素を添加することで力学的強度と耐食性を飛躍的に向上させたオーステナイト系ニッケルフリーステンレス鋼があるが、そうしたニッケルフリーステンレス鋼に適用できる。代表的なニッケルフリーステンレス鋼合金としては、例えば、Ｒ．Ｃ．  Ｇｅｂｅａｕ  ａｎｄ  Ｒ．Ｓ．  Ｂｒｏｗｎ：  Ａｄｖ．  Ｍａｔｅｒ．  Ｐｒｏｃｅｓｓ．，１５９（２００１）４６−４８などに開示のものが挙げられ、代表的な合金組成としては次のようなものである：
Ｃｒ：１９．０〜２３．０ｗｔ％、Ｍｎ：２１．０〜２４．０ｗｔ％、Ｍｏ：０．５〜１．５ｗｔ％、
Ｎ２：１９．０〜２３．０ｗｔ％、そして
残部が、Ｆｅである【００４０】
ここで、Ｎｉは、原料に不可避的に混在していることに起因して、少なくとも１００ｐｐｍオーダー〜１．０ｗｔ％程度は、通常、含まれており、残部のＦｅとは、痕跡量で付随してくる不純物を除いたＦｅ量を意味している。【００４１】
本ニッケルフリーステンレス鋼合金についても、上記Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金に準じて上記で説明したことが適用できる（但し、上記Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金とは融点が違うことなどを考慮して、処理温度などを変更することは当業者にとっては明らかなことである）。なお、ニッケルフリーステンレス鋼合金は、窒素を添加する前に加工を施してから窒素を吸収せしめて所要の材料・製品にすることができる。例えば、成形品を加熱した熱処理炉内で窒素ガスと接触させることで、１重量％程度の窒素を成形品に吸収させオーステナイト化することが知られている。【００４２】
本発明では、生体用Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金、例えば、Ｃｏ−２９Ｃｒ−６Ｍｏ合金に出現するγ相とε相のイオン溶出挙動の詳細な検討から、γ相に比べてε相のイオン溶出速度が著しく遅いことに基づいている生体環境でのイオン溶出抑制技術が提供される。これまで、出現する結晶構造の違いによってイオン溶出速度が異なることを見出した例は無く、本発明において始めて明らかにされた知見である。かくして、本発明では、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金、例えば、Ｃｏ−２９Ｃｒ−６Ｍｏ合金の組織制御技術を駆使することで、イオン溶出速度が遅い結晶構造であるε相を積極的に活用して、生体内に埋入されたＣｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金、例えば、Ｃｏ−２９Ｃｒ−６Ｍｏ表面からのイオン溶出速度を低下させることにより、アレルギー発症を抑制する技術が提供される。【００４３】
生体用Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金として実績のあるＡＳＴＭ  Ｆ７５合金の基本組成はＣｏ−２９Ｃｒ−６Ｍｏ（もちろん、各元素は、上記したような一定の許容範囲を有するものであることには留意されるべきである）であるが、これに最大で、０．３５％のＣと１％のＮｉが含まれている。Ｃｏ−２９Ｃｒ−６Ｍｏ合金の微細組織は、ＦＣＣ相（ｆａｃｅ−ｃｅｎｔｅｒｅｄ  ｃｕｂｉｃ  ｐｈａｓｅ）と炭化物相からなる。または、ＦＣＣ相（γ相）と炭化物相に加えて少量のＨＣＰ相（ε相）が含まれるものが一般的であった。ＨＣＰ相（ｃｌｏｓｅ−ｐａｃｋｅｄ  ｈｅｘａｇｏｎａｌ  ｐｈａｓｅ）は、溶解あるいは１０００℃以上の高温で熱処理を施した後に、急冷処理を施すことで形成されるε相（εマルテンサイト相）である。または、およそ１，０００℃以下で６００℃程度の温度領域で長時間熱処理を施すことで拡散変態により析出するε相である（マッシブε相）。【００４４】
本発明では、生体用Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金として知られているものであれば制限なく所定の組織制御技術・イオン溶出制御技術を適用できると考えてよく、例えば、上記したＣｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金にそれを適用できる。さらに、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金としては、例えば、次のようなものも包含される：
Ｃｒ：２５．０〜３１．０ｗｔ％、好ましくは２６．０〜３０．０ｗｔ％、より好ましくは２８．０〜２９．５ｗｔ％、
Ｍｏ：４．０〜８．０ｗｔ％、好ましくは５．０〜７．０ｗｔ％、より好ましくは５．５〜６．５ｗｔ％、そして
残部が、Ｃｏである【００４５】
ここで、Ｎｉは、原料に不可避的に混在していることに起因して、少なくとも０．２〜１．０ｗｔ％程度は、通常、含まれており、残部のＣｏとは、痕跡量で付随してくる不純物を除いたＣｏ量を意味しているし、さらに不可避的にＣ，Ｆｅ，Ｓｉ，Ｎ２，その他の微量元素が含まれていてよい。【００４６】
これまでのＡＳＴＭ  Ｆ７５合金では、炭化物を形成させることを目的として炭素を最大で０．３５％含有させている。また、微量の不純物として最大で１％のニッケルの含有が許容されている。これらの元素は、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金の積層欠陥エネルギーを上昇させる効果を有することから、γ相が安定化し、得られる構成相は、γ相と炭化物相である。場合によっては、γ相と炭化物相に加えて、溶解あるいは１０００℃以上の高温で熱処理を施した後に、急冷処理を施すことで形成されるε相（マルテンサイト相）が、少量含まれることがある。【００４７】
これに対し、本発明では、γ相を析出させない程度に炭素添加量を制御し、ε相の析出割合を高めている。これによりイオン溶出速度を低下させることが可能である。また、１，０００℃程度よりも低い温度から６００℃程度の温度領域に保持することによりマッシブε相を析出させることによってもイオン溶出速度を低下させることが可能である。【００４８】
本発明は、生体用Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金において、合金組織を制御・調整して、εＨＣＰ相組織を富化せしめることにより、生体用Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金からのイオン溶出抑制法を提供している。該生体用Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金における合金組織の制御調整は、（１）合金組成に、元素周期表第４族、第５族、第１３族に属する元素、ランタノイド元素、ミッシュメタル、Ｍｇからなる群から選択された元素または化合物を添加すること及び／又は（２）適切な熱処理を施すことで達成できる。ある態様では、該添加元素は、Ｍｇ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｚｒ及びＮｂからなる群から選択されたものである。また、本発明では、合金組織制御調整の目的で、元素周期表第４族に属する元素からなる群から選択された元素を添加元素として使用することを含んでいてよい。該添加元素は、ジルコニウム及びチタンからなる群から選択されたものであってよい。より好ましくは、該添加元素は、ジルコニウムである。添加量は、上記したように所望の効果が得られるように調整できるし、上記したような範囲からも選択できる。該Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金の組織コントロールは、合金溶製後、６００℃から１２５０℃での温度で熱処理を行うことを含むものであってよい。また、該Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金の組織コントロールは、合金組成物を、（ｉ）溶解あるいは１０００℃及びそれ以上の温度で熱処理した後、急冷処理を施すか、又は（ｉｉ）おおよそ１０００℃及びそれ以上の温度であり且つ少なくとも５５０〜６５０℃の温度領域での長時間の熱処理を施すことを含むものであってよい。また、本発明での合金からのイオン溶出が抑制あるいは低減とは、現在市販のもの、あるいは公称組成の合金、例えば、Ｃｏ−２９Ｃｒ−６Ｍｏ合金の場合より、本明細書に従った試験によりイオン溶出量が少なくなっていることを意味してよく、減少の程度は、個々のイオンにおいて減少している場合、全イオンにおいて減少している場合、より生体毒性の問題となっているイオンにおいて減少している場合などを意味してよい。【００４９】
本発明は、生体用Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金における合金組織のうち、εＨＣＰ相組織が富化せしめられ、合金からのイオン溶出が抑制あるいは低減せしめられている新規なＣｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金を提供する。例えば、該合金は、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金の基本組成に、元素周期表第４族、第５族、第１３族に属する元素、ランタノイド元素、ミッシュメタル、Ｍｇからなる群から選択された元素または化合物を添加されているものである。該合金は、合金溶製後、６００℃から１２５０℃での温度で熱処理を行うことにより、εＨＣＰ相組織が富化せしめられたものを包含していてよい。さらに、該合金は、合金組成物を、（ｉ）溶解あるいは１０００℃及びそれ以上の温度で熱処理した後、急冷処理を施すか、又は（ｉｉ）おおよそ１０００℃及びそれ以上の温度であり且つ少なくとも５５０〜６５０℃の温度領域での長時間の熱処理を施すことがなされて、εＨＣＰ相組織が富化せしめられたものを包含していてよい。本発明では、εＨＣＰ相組織が富化せしめられ、合金からのイオン溶出が抑制あるいは低減せしめられている生体用Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金から製造されたことを特徴とする医療用デバイスをも提供している。こうしたデバイスは、上記と同様、該Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金を、焼入れ、金属のガス霧化法、機械的合金法、溶湯急冷法、熱間押出し、熱間圧延、熱間線引き及び鍛造からなる群から選択された処理を加えて製造されたものであってよい。【００５０】
本発明で組織制御されて得られた合金（Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金、例えば、Ｃｏ−２９Ｃｒ−６Ｍｏ合金）（添加元素をコントロールして、組織制御されている場合も含む）は、生体毒性の少ない、すなわち、より安全な生体材料として、人工股関節、ステント材など様々な医療用デバイスに応用可能である。本組織制御型合金に対しても、上記「ニッケル毒性が無毒化されたＣｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金」に関して説明した技術・加工法・用途などが、同様に、それに適用できることは理解されなければならない。【００５１】
本明細書において、「元素周期表」とは、１９８９年に国際純正応用化学連合会（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｕｎｉｏｎ  ｏｆ  Ｐｕｒｅ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ：ＩＵＰＡＣ）の無機化学命名法の改訂にともない採用された表記方法に従ったものを指す。
元素周期表第４族の元素としては、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆなどである。元素周期表第５族の元素としては、Ｖ，Ｎｂ，Ｔａなどである。元素周期表第１３族の元素としては、Ｂ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｔｌなどである。
【実施例】
【００５２】
以下に実施例を掲げ、本発明を具体的に説明するが、この実施例は単に本発明の説明のため、その具体的な態様の参考のために提供されているものである。これらの例示は本発明の特定の具体的な態様を説明するためのものであるが、本願で開示する発明の範囲を限定したり、あるいは制限することを表すものではない。本発明では、本明細書の思想に基づく様々な実施形態が可能であることは理解されるべきである。【００５３】
全ての実施例は、他に詳細に記載するもの以外は、標準的な技術を用いて実施したもの、又は実施することのできるものであり、これは当業者にとり周知で慣用的なものである。【００５４】
実施例１
（微量Ｎｉを固定化する添加元素Ｘの探索）
２元状態図上で、Ｎｉと化合物を形成する元素であって、さらに生体毒性が少ない元素を探索した。その結果、候補添加元素Ｘとして、アルミニウム（Ａｌ），チタン（Ｔｉ），ジルコニウム（Ｚｒ），ニオブ（Ｎｂ）を選択した。【００５５】
（試料組成及び試料溶解）
試料組成は以下の通りである。
Ｃｏ：Ｂａｌａｎｃｅ，Ｃｒ：２９ｗｔ％，Ｍｏ：６ｗｔ％，Ｎｉ：１ｗｔ％をコントロールとして、これにＡｌ：０．５ｗｔ％，Ｔｉ：０．３ｗｔ％，Ｚｒ：０．０５ｗｔ％，  Ｎｂ：０．５ｗｔ％をそれぞれ添加した。本試料組成においては、Ｎｉの溶出量を比較しやすくするために、あえてＮｉを１ｗｔ％含有せしめた。溶解は高周波真空誘導溶解炉を用いて行った。溶湯を真空に保持した状態で炭素を添加して十分な脱酸処理を施した後で、添加元素Ｘを添加した。【００５６】
（試験試料）
試験用合金試料は溶湯鍛造装置によって作製した。
作製した試料をワイヤーカット放電加工機で１０×３０×１mm３のサイズに加工し、偏析を完全除去するために均質化熱処理（１１５０℃、１２時間→水焼入れ（ｗａｔｅｒ  ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ：Ｗ．Ｑ．））を施した。また、試験片は蒸留水でＳｉＣ  １０００番まで研磨を行い、その後アセトン、蒸留水中で各５分間超音波洗浄によって十分に洗浄した後、大気皮膜を形成させるため大気中に２４時間以上放置した。【００５７】
（試験方法）
合金試料の試験片につき、各金属溶出量をより明らかにし、また比較しやすいようにするために、試験溶液には加速試験用として（１＋９９）乳酸（１％乳酸水溶液）を用いた。
試験容器に試験片２枚を重ならないように入れ、完全に試験溶液に浸るようにする。また試験溶液の液量は３０ｍｌとした。試料を入れない試験溶液だけで同様に試験する（空試験）。溶出条件は、静置条件を基本として、溶液温度：３７±１℃、試験期間：７日間とする。【００５８】
（試験溶液の濃度測定）
試験終了後に試験片を取り出し、（１＋９９）硝酸（１％硝酸水溶液）で試験片、容器内の洗浄を行い、それを濾過せしめ、分析溶液を一定（１００ｍｌ）にする。そして、ＩＣＰ発光分光分析法により、金属濃度を測定し、以下の式を用いて各金属溶出量を求めた。
Ｗｉ  ＝Ｌ（ＩＣｉ−ＩＢｉ）／Ｓ
ここで、Ｗｉ：ｉ元素の単位面積当たりの溶出量（ｇ／ｃｍ２）
ＩＣｉ：溶出試験後の溶出中のｉ元素の濃度（ｇ／ｍｌ）
ＩＢｉ：空試験溶液中のｉ元素の濃度の平均値（ｇ／ｍｌ）
Ｌ：溶出試験溶液の全量（ｍｌ）
Ｓ：試験片全体の表面積（ｃｍ２）
とする。【００５９】
（試験結果）
金属溶出について試験した結果を図１〜５に示す。【００６０】
図１に１％乳酸中におけるＣｏ金属溶出量を示す。添加元素の含まれていないＮｉをコントロールとすると、Ａｌ，Ｎｂを添加した合金では、コントロール材とほぼ同量のＣｏ金属溶出量を示した。それに比べて、Ｔｉ，Ｚｒを添加した合金では、コントロール材からのＣｏ金属溶出量の１／５程度の溶出量であった。【００６１】
図２に１％乳酸中におけるＣｒ金属溶出量を示す。Ｔｉ，Ｚｒを添加した合金からの溶出量は、コントロール材からのＣｒ金属溶出量と同量であった。Ａｌ，Ｎｂを添加した合金からのＣｒ金属溶出量は、コントロール材より３倍以上の溶出量を示した。【００６２】
図３に１％乳酸中におけるＭｏ金属溶出量を示す。どの添加元素の合金試料でも、コントロール材の溶出量より少ない溶出量を示した。Ａｌ，Ｎｂ添加合金では、Ｍｏ金属の溶出量はわずかに少なく、Ｔｉ，Ｚｒ添加合金では、コントロール材よりも１／１０以下のＭｏ金属溶出量であった。【００６３】
図４に１％乳酸中におけるＮｉ金属溶出量を示す。Ａｌ，Ｎｂ添加合金でのＮｉ溶出量は、コントロール材とほぼ同量であった。Ｔｉ添加合金では、コントロール材のＮｉ溶出量よりも１／４以下であり、さらに、Ｚｒ添加合金では、全くＮｉの溶出がなかった。【００６４】
図５に１％乳酸中における各添加元素の金属溶出量を示す。Ａｌの溶出が非常に多い溶出量を示した。これに対して、Ｔｉ，Ｚｒの溶出量は非常に少なく、Ｎｂに至っては溶出が全くなかった。【００６５】
（溶出試験まとめ）
Ｃｏ−２９Ｃｒ−６Ｍｏ−１Ｎｉに０．５Ａｌ，０．５Ｎｂ添加せしめた合金は、Ｎｉ金属の溶出に対して抑制の効果は見られなかった。Ｃｏ−２９Ｃｒ−６Ｍｏ−１Ｎｉに０．３Ｔｉ，０．０５Ｚｒ添加せしめた合金に関しては、Ｎｉ金属の溶出に対して抑制の効果が認められるばかりでなく、Ｎｉ以外のＣｏ，Ｍｏに対しても溶出抑制の効果が見られた。特に０．０５Ｚｒ添加合金では、Ｎｉの溶出は見られなかった。【００６６】
これにより、Ｎｉの溶出抑制、つまりは、Ｎｉの固定化は、微量なＴｉ，Ｚｒの添加によって可能であることが明らかである。【００６７】
（引張試験結果）
Ｚｒ微量添加合金で、金属の溶出が最も抑制されていた。しかし、微量添加による機械的特性への影響は明らかになっていない。そこで、Ｚｒを微量添加した合金とコントロール材の機械的特性を比較した。【００６８】
図６にＣｏ−２９Ｃｒ−６Ｍｏ−１Ｎｉ合金とＣｏ−２９Ｃｒ−６Ｍｏ−１Ｎｉ−０．０５Ｚｒ合金の公称応力−公称ひずみ曲線を示す。コントロール材の破断応力は８０７ＭＰａであり、Ｚｒ添加合金は１０１１ＭＰａであって、コントロール材より高い値を示した。また降伏応力、塑性伸びに関しても、コントロール材の値はそれぞれ３３５ＭＰａ、１６．５％であるのに対し、Ｚｒ添加合金ではそれらの値はそれぞれ４２０ＭＰａ、２３．０％であり、Ｚｒを微量添加することで機械的特性は大きく向上せしめられることがわかった。これにより、Ｚｒを微量添加した合金の機械的特性についてはそれが低下するといった影響はないと考えられる。【００６９】
実施例２
試料組成は以下の通りである。【００７０】
Ｃｏ：Ｂａｌａｎｃｅ，Ｃｒ：２９ｗｔ％，Ｍｏ：６ｗｔ％，Ｎｉ：１ｗｔ％をコントロールとして、これにランタノイド元素、すなわち、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、ミッシュメタル、すなわち、Ｌａ−Ｃｅミッシュメタルをそれぞれ添加する。実施例１と同様、本試料組成においては、Ｎｉの溶出量を比較しやすくするために、あえてＮｉを１ｗｔ％含有せしめる。実施例１と同様に処理してＮｉの溶出抑制、つまりは、Ｎｉの固定化についての効果を確認することができる。実施例１で観察されるＮｉ固定の原理は、Ｎｉと結合する性質の強い元素を添加することにある。ところで、Ｎｉと結合する元素を探してみると、多くは、水素吸蔵合金（化合物）にあることが認められ、よって、ランタン系元素に関しても、Ｎｉと化合物を作る水素吸蔵合金があることから、Ｚｒ添加と同様な効果が期待できる。同様に、Ｎｉフリーステンレス鋼合金についても、例えば、Ｆｅ−（１９−２３）Ｃｒ−（２１−２４）Ｍｎ−（０．５−１．５）Ｍｏ−（０．８５−１．１）Ｎの組成に、Ｎｉが入っているものについて実施例１と同様の操作を行い、Ｎｉの溶出抑制、つまりは、Ｎｉの固定化についての効果を確認することができる。【００７１】
同様なコントロール合金の試料組成をもつものにつき、ＭｇＯ坩堝を使用して、合金試料を調製する。溶湯温度を１６００℃以上に保持すると溶湯とＭｇＯ坩堝が反応してＭｇが溶け出す。この溶け出したＭｇとＮｉが結びついてＮｉが固定される。ないしは、Ｍｇ  とＮｉが結びついたものが、比重の関係で溶湯表面に浮いてきて、スラグとして除去されて、脱Ｎｉが起きる。上記の結果は、通常のアルミナ坩堝を使用して、溶湯中にＭｇを添加することによっても得ることが可能であることを示している。【００７２】
実施例３
試料組成は以下の通りである。【００７３】
Ｃｏ：Ｂａｌａｎｃｅ，Ｃｒ：２９ｗｔ％，Ｍｏ：６ｗｔ％，Ｎｉ：１ｗｔ％とし、実施例１と同様、本試料組成においては、Ｎｉの溶出量を比較しやすくするために、あえてＮｉを１ｗｔ％含有せしめる。これをアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）坩堝及びマグネシア（ＭｇＯ）坩堝により鋳造して試料を作製した。鋳造方法は溶湯温度を一旦１６００℃〜１６５０℃以上に暫く保持した後、真空のまま溶湯に炭素を添加し、溶湯中の溶け込む酸素を除去してから１４００〜１４５０℃に溶湯温度を下げ、暫く保持した後、型に鋳込んだ。作製した試料を実施例１と同様な処理をして溶出試験を行った。【００７４】
（試験結果）
金属溶出についての試験結果を図７〜１０に示す。また実施例１で用いたＣｏ−２９Ｃｒ−６Ｍｏ−１Ｎｉ合金をｃｏｎｔｒｏｌとし、Ａｌ２Ｏ３坩堝で作製した合金をＳａｍｐｌｅ  Ａ，ＭｇＯ坩堝で作製した合金をＳａｍｐｌｅ  Ｂとする。【００７５】
図７に１％乳酸中におけるＣｏ金属溶出量を示す。Ｓａｍｐｌｅ  Ａ，Ｓａｍｐｌｅ  Ｂ両合金ともｃｏｎｔｒｏｌとほぼ同量なＣｏ金属溶出量を示した。【００７６】
図８に１％乳酸中におけるＣｒ金属溶出量を示す。Ｓａｍｐｌｅ  Ａはｃｏｎｔｒｏｌよりもわずかに多い溶出量を示し、Ｓａｍｐｌｅ  Ｂはｃｏｎｔｒｏｌよりもわずかに少ない溶出量であったが同等レベルである。【００７７】
図９に１％乳酸中におけるＭｏ金属溶出量を示す。Ｍｏの金属溶出量はＳａｍｐｌｅ  Ａ，Ｓａｍｐｌｅ  Ｂ両合金ともにｃｏｎｔｒｏｌの金属溶出量の約１／２の値を示した。【００７８】
図１０に１％乳酸中におけるＮｉ金属溶出量を示す。Ｎｉの金属溶出量はＳａｍｐｌｅ  Ａ，Ｓａｍｐｌｅ  Ｂ両合金ともｃｏｎｔｒｏｌよりも少ない値を示した。Ｓａｍｐｌｅ  Ｂ，Ｓａｍｐｌｅ  Ａの順に抑制の効果が得られた。【００７９】
（まとめ）
Ａｌ２Ｏ３坩堝，ＭｇＯ坩堝を使用して、溶湯温度を１６００℃以上に保持すると溶湯と坩堝が反応して、ＡｌやＭｇが溶け出す。この溶け出したＡｌ及びＭｇとＮｉが結びついてＮｉが固定化される。ないしはＡｌ及びＭｇとＮｉが結びついたものが、比重の差で溶湯表面に浮き、スラグとして除去されて脱Ｎｉが起きた結果溶出量が低減したものと推察される。【００８０】
試験結果よりＮｉの溶出量の低減効果の確認はできたが、実施例１のＺｒ添加合金ほどの効果は得られなかった。しかし鋳造後、適切な熱処理・加工などを施すことにより十分なＮｉ溶出抑制の効果が得られた。【００８１】
実施例４
Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金に積層欠陥エネルギーを増加させる元素を添加して、合金組織のγ相を安定化させ、得られた合金からのイオン溶出量の変化を調べる。【００８２】
（方法）
図１１は、ＣｏのＨＣＰ→ＦＣＣ相変態温度（Ｍｓ）に及ぼす添加元素の影響について示している（Ｃ．Ｔ．Ｓｉｍｓ，Ｎ．Ｓ．Ｓｔｏｌｏｆｆ＆Ｗ．Ｃ．Ｈａｇｅｌ：ＳＵＰＥＲＡＬＬＯＹＳII，Ｗｉｌｅｙ−Ｉｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ（１９８７）（ＩＳＢＮ：０４７１０１１４７９））。縦軸は添加元素の固溶限を示し、横軸は添加元素１％あたりのＭｓの変化する温度を示す。０からマイナスの温度が高いほど（図１１では、より左側ほど）、Ｃｏの積層欠陥エネルギーを増加させ、ＦＣＣ結晶を安定化する効果を有する（左側）。逆に、ゼロからプラスに温度が高くなるほど（図１１ではより右側ほど）、Ｃｏの積層欠陥エネルギーを減少させ、ＨＣＰ結晶が安定化する（右側）。【００８３】
この図１１より、γ相を安定化させる元素として、ＮｂとＺｒを選び、Ｃｏ−２９ｗｔ％Ｃｒ−６ｗｔ％Ｍｏ−１ｗｔ％Ｎｉ合金（公称組成：Ｃｏ：Ｂａｌａｎｃｅ，Ｃｒ：２９  ｗｔ％，Ｍｏ：６ｗｔ％，Ｎｉ：１ｗｔ％を比較材として、「無添加材」と呼ぶ。Ｎｉは、１ｗｔ％をあえて添加してある」にＮｂを０．３ｗｔ％、Ｚｒを０．１ｗｔ％を添加した合金を、アルゴンアーク溶解炉を用いて溶製した。１１５０℃で１２時間保持した後、水焼入れした合金の組織を図１２に示す。組織観察は、試験片をＡｌ２Ｏ３粒子０．３μｍで鏡面仕上げした後、硫酸メタノールで電解研磨したものを、光学顕微鏡で観察した（なお、組織観察は、他でも、同様にして行った）。【００８４】
図１２（ａ）に示される無添加材の光学顕微鏡組織ではγ相に対応する平坦な組織の他に、εマルテンサイト相に対応する微細な直線的な組織（ストライエーション）が多数観察される。一方、図１２（ｂ）および（ｃ）に示される、ＮｂおよびＺｒ添加材においては、ほとんどγ相の平坦組織に変っている。このことより、ＮｂとＺｒの添加はγ相を安定化することが確認された。【００８５】
次に、以下の方法で、イオン溶出試験を実施した。【００８６】
（試料作成）
Ｃｏ−２９ｗｔ％Ｃｒ−６ｗｔ％Ｍｏ−１ｗｔ％Ｎｉ合金に０．３ｗｔ％の量のＮｂあるいは０．１ｗｔ％の量のＺｒを添加した合金を、アルゴンアーク溶解炉を用いて溶製した。１１５０℃で１２時間保持して水焼入れした合金の試験片を蒸留水でＳｉＣ  １０００番まで研磨し、その後、アセトン、蒸留水中で各５ｍｉｎ超音波洗浄によって十分に洗浄した後、大気皮膜を形成させるため大気中に２４ｈ以上放置した。【００８７】
（溶出試験方法）
実施例１と同様、合金試料の試験片につき、各金属溶出量をより明らかにし、また比較しやすいようにするために、試験溶液には加速試験用として（１＋９９）乳酸を用いた。試験容器に試験片２枚を重ならないように入れ、完全に試験溶液に浸るようにする。また試験溶液の液量は３０ｍｌとした。試料を入れない試験溶液だけでも、同様に試験（空試験）する。【００８８】
溶出条件は、静置条件を基本として、溶液温度：３７±１℃、試験期間：７ｄａｙｓとする。【００８９】
（試験溶液の濃度測定）
実施例１と同様、試験終了後に試験片を取り出し、（１＋９９）硝酸で試験片、容器内の洗浄を行い、それを濾過せしめ、分析溶液を一定量（１００ｍｌ）にする。そしてＩＣＰ発光分光分析法により、金属濃度を測定し、以下の式を用いて各金属溶出量を求めた。
Ｗｉ  ＝Ｌ（ＩＣｉ−ＩＢｉ）／Ｓ
ここで、Ｗｉ：ｉ元素の単位面積当たりの溶出量（ｇ／ｃｍ２）
ＩＣｉ：溶出試験後の溶出中のｉ元素の濃度（ｇ／ｍｌ）
ＩＢｉ：空試験溶液中のｉ元素の濃度の平均値（ｇ／ｍｌ）
Ｌ：溶出試験溶液の全量（ｍｌ）
Ｓ：試験片全体の表面積（ｃｍ２）
とする。【００９０】
（試験結果）
イオン溶出実験結果を図１３に示す。γ相の割合の多いＮｂおよびＺｒ添加材ではその全元素溶出量は、γ相以外にε相の析出割合が多い無添加材より大きい値を示した。ただ、Ｚｒ添加材ではＮｉイオンの溶出量が減少する傾向が認められた。【００９１】
実施例５
積層欠陥エネルギーを増加させる元素であるＺｒのＣｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金に対する添加量を０．０５ｗｔ％から０．３ｗｔ％まで増加させ、γ相を安定化の程度を変化させる。このときのイオン溶出量の変化を調べる。【００９２】
（方法）
Ｃｏ−２９ｗｔ％Ｃｒ−６ｗｔ％Ｍｏ−１ｗｔ％Ｎｉ合金にＺｒを０．０５、０．１、および０．３ｗｔ％添加した合金を、アルゴンアーク溶解炉を用いて溶製した。１１５０℃で１２時間保持して水焼入れした合金の組織を、図１４に示す。【００９３】
図１４（ａ）に示される無添加材の光学顕微鏡組織ではγ相に対応する平坦な組織の他に、εマルテンサイト相に対応する微細な直線的な組織（ストライエーション）が多数観察される。一方、図１４（ｂ）の０．０５ｗｔ％の添加では、無添加材に比べてストライエーションの面積分率が高くなっている。これは、Ｚｒの添加量が微量であったために、Ｎｉなどの微量元素と化合物を形成して消費されたためと考えられる。このため、Ｚｒ無添加に比べて積層欠陥エネルギーが若干減少したためと考えられる。これ以上多く添加すると積層欠陥エネルギーは上昇すると考えられる。図１４（ｃ）およびｄ）では、Ｚｒ添加量が０．１、０．３ｗｔ％と増加せしめてある。それに対応して、ストライエーションの面積分率が減少している。Ｘ回折実験の結果より、γ相の割合が増加することが明らかになった。【００９４】
（結果）
次に、実施例４と同様な方法で、イオン溶出試験を実施した。【００９５】
各試験材について、イオン溶出実験結果を図５に示す。Ｚｒを０．０５％添加した合金では、ε相の割合が多いために、無添加合金に比べてイオン溶出量が少ない。Ｚｒを０．１、０．３％添加することで、積層欠陥エネルギーが上昇し、γ相が安定化する。これに対応してイオンの溶出量が増加している。【００９６】
以上、実施例４および５の結果をまとめると、γＦＣＣ組織よりεＨＣＰ組織を析出させることで金属溶出を抑制させることが可能となることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本発明により、ジルコニウムなどの添加元素を加えることでニッケルに伴う生体毒性の発現を抑制あるいは阻止しながら、優れた耐食性，耐磨耗性，生体適合性を有しているＣｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金並びにＮｉフリーステンレス鋼が提供できる。本発明では、安価で且つ簡単な手法でニッケルの生体毒性の無毒化が図れるので、得られた合金はコスト的に優れており、広範な実用用途、例えば、生体適合材料や医療用デバイスを製造するのに応用できる。本発明では、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金の組織を制御してイオン溶出速度が遅い結晶構造を生成せしめる技術を示し、よって、例えば、イオン溶出速度が遅い結晶構造であるε相を富化することで生体内に埋入されたＣｏ−Ｃｒ−Ｍｏ合金表面からのイオン溶出速度を低下させて、アレルギー発症を抑制するなどの生体毒性の発現を抑制あるいは阻止技術を提供し、広範な実用用途、例えば、生体適合材料や医療用デバイスを製造するのに応用できる。【００９８】
本発明は、前述の説明及び実施例に特に記載した以外も、実行できることは明らかである。上述の教示に鑑みて、本発明の多くの改変及び変形が可能であり、従ってそれらも本件添付の請求の範囲の範囲内のものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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