(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｐｄ２９．５〜４９．５質量％と、Ａｇ０．５〜３０質量％と、Ａｕ０．５〜５０質量％と、Ｃｕ５．０〜２０．０質量％と、Ｉｒ０．０１〜０．１質量％と、Ｇａと、Ｉｎと、不可避的不純物よりなり、Ａｕ＋Ｃｕが５．５〜６８．０質量％であり、Ｇａ＋Ｉｎが２．０〜１５．０質量％であり、液相点が１１５０℃以下、かつ、熱膨張係数が１４．９×１０−６Ｋ−１未満の熱膨張係数を有していることを特徴とする歯科鋳造用陶材焼付貴金属合金。
【請求項２】
Ｐｄ２９．５〜４９．５質量％と、Ａｇ０．５〜３０質量％と、Ａｕ０．５〜５０質量％と、Ｃｕ５．０〜２０．０質量％と、Ｉｒ０．０１〜０．１質量％と、Ｓｎと、Ｉｎと、不可避的不純物よりなり、Ａｕ＋Ｃｕが５．５〜６８．０質量％であって、Ｓｎ＋Ｉｎが２．０〜１５．０質量％であり、液相点が１１５０℃以下、かつ、熱膨張係数が１４．９×１０−６Ｋ−１未満の熱膨張係数を有していることを特徴とする歯科鋳造用陶材焼付貴金属合金。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯冠修復用陶材の強さ補強を目的に、陶材焼付用鋳造フレームとして使用されている歯科鋳造用陶材焼付貴金属合金に関するものである。特に、本発明は、低融点であり鋳造時に石こう系埋没材を使用することができ、かつ１４．９×１０−６Ｋ−１未満の熱膨張係数を有している歯科鋳造用陶材焼付貴金属合金に関する。
【背景技術】
【０００２】
歯冠修復用陶材の強さ補強を目的に、陶材焼付用鋳造フレームとして使用されている歯科鋳造用陶材焼付貴金属合金は１９７０年頃に実用化され始めたものである。
【０００３】
旧来、歯冠の修復に当たっては、貴金属合金からなる鋳造冠が使用されていたものの、陶材の使用方法が開発されるにつれて、生体への適合性、化学的な安定性、高度な耐磨耗性等に加え、特に審美性の面から、自然歯の色調に近い陶材を用いた歯冠の修復が患者から好まれるようになり、陶材を使用した修復処置が多く行われるようになった。
【０００４】
しかしながら、歯冠修復用陶材の基本的組成は長石系を主とするものであり、一般的には、ＳｉＯ２が５０〜７０質量％、Ａｌ２Ｏ３が５〜２０質量％、ＣａＯが０〜３質量％、Ｎａ２Ｏが１〜２０質量％、Ｋ２Ｏが８〜２０質量％からなる組成であるため、上記の優位性を備える反面、引張強さ、曲げ強さ、耐衝撃性の面においては弱点を持ち合わせている。
【０００５】
これらの弱点を補い、患者の要求を満足させる手段として、予め鋳造にて金属フレームを作製し、その表面に陶材を焼付け、陶材焼付クラウンブリッジにて歯冠を修復する技術が開発され、実用化されている。この場合に使用される金属フレーム製作用の合金として、すでに、各種の組成を持つ金属材料が報告されている。
【０００６】
陶材焼付用合金に必要とされる材料特性として、
１．陶材の焼成時に金属フレームの形状が保たれるように、金属材料の固相点が陶材の焼成温度以上であること；
２．修復した歯冠が長期に亘り使用可能なように、陶材との焼付性が良好なこと；
３．陶材を焼成する場合に、金属フレームが変形することがないように、高温強度が高いこと；
４．陶材を焼成する場合に、陶材を着色してしまうような成分が少ないこと；
５．金属フレームが肉薄で使用した場合でも、変形してしまうおそれがないように、金属材料の弾性係数、弾性限度が大きいこと；および
６．修復歯冠を長期に亘って使用した場合の陶材との焼付性を高めるために、金属材料の熱膨張係数が陶材の熱膨張係数よりも０．５〜３．０×１０−６Ｋ-１高いこと等が挙げられる。
【０００７】
現在、陶材焼付用の貴金属材料として、例えば、Ａｕが３９．０質量％、Ｐｔが１．０質量％、Ｐｄが３５．０質量％、Ａｇが１９．４質量％、Ｓｎが５．０質量％の合金や、Ａｕが８８．０質量％、Ｐｔが４．５質量％、Ｐｄが６．０質量％、Ａｇが０．５質量％の合金が使用されている。
【０００８】
しかしながら、これらの合金は、液相点が、それぞれ、１２５０℃、１１７０℃と高く、陶材を築盛するための金属フレームを鋳造する場合の埋没材として、安価な石膏系では鋳造体の表面が埋没材と反応し易くなり、鋳造体表面の鋳肌荒れを生じ易くなり、高価なリン酸塩系の埋没材しか使用できない。しかし、リン酸塩系の埋没材は硬いため、鋳造体を掘り出す作業も困難である。
【０００９】
また、液相点の高い合金を用いて、鋳造にて金属フレームを成形するには、合金の鋳造温度を液相点より５０〜１５０℃高い温度で行う必要があることから、合金の溶解作業には、酸素・都市ガス混合炎溶解、若しくは、高周波誘導加熱溶解等が欠かせず、その操業に際しては、高温操作に加えて、取扱いガスや高圧電源の管理にも配慮を必要としている。
【００１０】
一方、石膏系埋没材の使用が可能であれば、金属フレームの鋳造作業に要する焼却時間の短縮と掘り出し作業時間の短縮が図れ、かつ仕事環境に悪影響をおよぼす事がない。さらに、鋳造体の表面粗さが極めて小さく、細部の再現性にも優れる金属フレームが容易に得られることになる。
したがって、金属フレームの完成度および鋳造の経済性の観点から、石膏系埋没材の使用を可能とする、低温で鋳造可能な合金が好まれる。
【００１１】
また、歯冠修復用陶材自体としても、従来の陶材に比べて、焼成温度が低いタイプの陶材が販売されるようになってきている。それにともない、陶材焼付用の金属フレームを形成するために使用される合金も低融点であることが求められる。
かくして、熱源としてエアー・都市ガス混合炎を使用し得て、しかも、石膏系埋没材を用いた鋳造作業を可能とする低融点合金の開発が急務となっている。
【００１２】
陶材焼成温度が低いタイプの低融陶材の熱膨張係数は１３．５〜１６．０×１０−６Ｋ−１と１２．０〜１３．５×１０−６Ｋ−１の２種類に分かれている。１４．０〜１５．０×１０−６Ｋ−１の低融陶材は１４．９×１０−６Ｋ−１以上の熱膨張係数を持つ合金に適合するように設計されており、また、熱膨張係数が１２．０〜１３．５×１０−６Ｋ−１の低融陶材は、１４．９×１０−６Ｋ−１未満の熱膨張係数の合金に使用でき、例えば修正用陶材として使用されている。そこで、その低融陶材に適合する低融点でかつ熱膨張係数が１４．９×１０−６Ｋ−１未満の合金は類を見なく、その合金の開発が望まれている。
【００１３】
低温で鋳造可能な合金として、例えば、Ａｕが１２．０質量％、Ｐｄが２０．０質量％、Ａｇが４０〜４９質量％、Ｃｕが２０％、Ｉｎが１７〜２０質量％、Ｚｎが０〜４質量％の合金が挙げられる。この合金は、固相点が９１２℃と低いため、所望のように、石こう系の埋没材を使用しての金属フレーム鋳造を可能とするものの、熱膨張係数が１６．４×１０−６Ｋ−１付近であり膨張が高く、より好ましい組成の合金開発が望まれている。
【００１４】
特許第３９１６０９８号明細書（特許文献１）には、ＳｎおよびＧａ、またはＳｎ、ＧａおよびＩｎを合わせて貴金属合金に添加することによって、歯科鋳造用陶材焼付貴金属合金の耐力、高度を損なうことなく、むしろ向上させながら、合金の融点を低減し、歯科用金属フレームの鋳造体作製に当たり、石こう系埋没材の使用を可能とする技術が開示されている。
【００１５】
この合金は低融点であるものの、熱膨張係数が１５．５〜１６．３×１０−６Ｋ−１であり低融で１２．０〜１３．５×１０−６Ｋ−１の熱膨張係数の陶材を焼付けた場合コンプレッション型のクラックが発生し、使用することができなかった。
【００１６】
【特許文献１】特許第３９１６０９８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は、上記の難点を解消して、低融点を有し、石こう系埋没材を使用しての金属フレーム鋳造を可能とすることにより、鋳造体の細部再現性や表面粗さに優れ、鋳造体を鋳型より取り出す際の作業が容易であると共に、低融で１２．０〜１３．５×１０−６Ｋ−１の熱膨張係数である陶材を焼付けた際、膨張差によるクラックが生じることのない熱膨張係数を有し、陶材との焼付性に優れる歯科鋳造用陶材焼付貴金属合金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】
【００１８】
上記の課題を解決するために、本発明者等はＰｄ−Ａｇ−Ａｕ−Ｃｕ系合金にＧａ＋ＩｎもしくはＳｎ＋Ｉｎの複合添加を行うことにより合金の融点を下げ、かつ熱膨張係数が１４．９×１０−６Ｋ−１未満になることができた。これにより、歯科鋳造用陶材焼付貴金属合金として、石こう系埋没材が使用でき、かつ１２．０〜１３．５×１０−６Ｋ−１の熱膨張係数である低溶陶材に適合する熱膨張を持った合金を提供することに成功した。
【００１９】
すなわち、本発明は、Ｐｄ２９．５〜４９．５質量％と、Ａｇ０．５〜３０質量％と、Ａｕ０．５〜５０質量％と、Ｃｕ５．０〜２０．０質量％と、Ｉｒ０．０１〜０．１質量％と、Ｇａと、Ｉｎと、不可避的不純物よりなり、Ａｕ＋Ｃｕが５．５〜６８．０質量％であり、Ｇａ＋Ｉｎが２．０〜１５．０質量％であることを特徴とする歯科鋳造用陶材焼付貴金属合金を提供する。
【００２０】
また、本発明は、Ｐｄ２９．５〜４９．５質量％と、Ａｇ０．５〜３０質量％と、Ａｕ０．５〜５０質量％と、Ｃｕ５．０〜２０．０質量％と、Ｉｒ０．０１〜０．１質量％と、Ｓｎと、Ｉｎと、不可避的不純物よりなり、Ａｕ＋Ｃｕが５．５〜６８．０質量％であって、Ｓｎ＋Ｉｎが２．０〜１５．０質量％であることを特徴とする歯科鋳造用陶材焼付貴金属合金も提供する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の合金は、上記の組成を有するため石こう系埋没材が使用することが可能であり低温鋳込みによる金属フレーム表面の潤滑性も持ち合わせ、かつ１２．０〜１３．５×１０−６Ｋ−１の熱膨張係数である低溶陶材を焼付けた際、膨張差によるクラックが生じることのない熱膨張係数を有し、陶材との焼付性に優れる歯科鋳造用陶材焼付貴金属合金を提供し得る。
【００２２】
この合金を利用することにより、生体への適合性、化学的な安定性、高度な耐磨耗性等に加え、特に審美性の面にも優れ、かつ、陶材を用いて自然歯の色調に近い歯冠修復が、迅速、かつ、精密に、しかも容易に処理し得る。
【００２３】
本発明合金は、歯科鋳造用陶材焼付貴金属合金として、低融点で石こう系埋没材の使用が可能で、１２．０〜１３．５×１０−６Ｋ−１の熱膨張係数である低溶陶材に適合する熱膨張係数を持ち合わせた、優れた機能を合わせ備えた合金を提供し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の実施様態は、Ｐｄ−Ａｇ−Ａｕ−Ｃｕ−Ｉｒ系合金にＧａ＋ＩｎまたはＳｎ＋Ｉｎを複合添加した合金である。
【００２５】
この場合、Ｐｄは合金の熱膨張係数を低くし、強度を増大するために用いるのであり、Ａｇはコスト低減のために用いるのであり、Ａｕは生体への適合性に富み、耐蝕性に優れる合金を得るために用いるのであり、Ｃｕは合金の強度を高めるために用いるのであり、Ｉｒは結晶粒を微細化して、合金の強度と伸びを同時に大きくするために用いるのであり、Ｇａ＋ＩｎまたはＳｎ＋Ｉｎは熱膨張係数を大きく変化させず、合金の融点を低下させ、かつ陶材と合金の焼付性を高めるために用いる。
【００２６】
しかしながら、Ｐｄは多量に添加すると、溶融温度を上昇させて石こう系埋没材の使用を不可能にするが、少量の添加であれば、当該合金の熱膨張係数が高くなることから、２９．５質量％をその下限とし、４９．５質量％をその上限とする。
Ａｇは多量に添加すると合金のコストが安くなるが、多量に添加すると熱膨張係数が高くなることから、０．５質量％をその下限とし、３０．０質量％をその上限とする。
Ａｕは多量に添加すると価格面で高額になり、また強度の面からも比較的低い強度しか得られないため、５０質量％を上限とする。
Ｃｕは多量に添加すると耐蝕性に問題を生じ易いことから２０質量％をその上限とし、少量の添加では溶融温度が高くなることから５．０質量％を下限とする。
Ｉｒは、多量に添加しても、その効果が直ぐに飽和してくることから、０．１質量％を上限とする。
また、Ｇａ＋ＩｎおよびＳｎ＋Ｉｎは少量の添加では融点が低減されず、石こう系埋没材の利用が不可能となるため２．０質量％を下限とし、また、多量に添加すると熱膨張係数が高くなり、合金の強度を低くし脆くすることから、１５．０質量％を上限とする。
【００２７】
すなわち、本発明の歯科鋳造用陶材焼付貴金属合金は、Ｐｄ２９．５〜４９．５質量％と、Ａｇ０．５〜３０質量％と、Ａｕ０．５〜５０質量％と、Ｃｕ５．０〜２０．０質量％と、Ｉｒ０．０１〜０．１質量％よりなり、かつＡｕ＋Ｃｕが５．５〜６８．０質量％であり、かつＧａ＋Ｉｎが２．０〜１５．０質量％と不可避的不純物よりなることを特徴とする。
【００２８】
また、Ｐｄ２９．５〜４９．５質量％と、Ａｇ０．５〜３０質量％と、Ａｕ０．５〜５０質量％と、Ｃｕ５．０〜２０．０質量％と、Ｉｒ０．０１〜０．１質量％よりなり、かつＡｕ＋Ｃｕが５．５〜６８．０質量％であり、かつＳｎ＋Ｉｎが２．０〜１５．０質量％と不可避的不純物よりなることを特徴とする。
【００２９】
この組成により、石こう系埋没材が使用することが可能であり低温鋳込みによる金属フレーム表面の潤滑性も持ち合わせ、かつ１２．０〜１３．５×１０−６Ｋ−１の熱膨張係数である低溶陶材を焼付けた際、膨張差によるクラックが生じることのない熱膨張係数を有し、陶材との焼付性に優れる歯科鋳造用陶材焼付貴金属合金の提供が可能となった。
【実施例】
【００３０】
１．特性評価
表１に示す組成に基づき、実施例１〜８および比較例１〜３の合金を製造した。さらに、従来例１および２として、従来組成の合金も製造した。
各種合金の原料成分を混合し、高周波誘導加熱炉を用いて、アルゴン雰囲気下の石英管内で溶解し、そのまま冷却凝固させて、各々、総量３７１ｇの鋳塊を得た。
【００３１】
上記の鋳塊より所定量切りだし、エアー・都市ガス混合炎を用いて溶解し、石膏系埋没材を用いて用意した鋳型に遠心鋳造することにより、各種合金の固相点、液相点および熱膨張係数を測定するための各種の試験片を作製し、各試験を行った。評価結果を表２に示す。
【００３２】
［固相点および液相点］
合金の融点として、より正確には、合金の固相点および液相点を示差熱分析法により得られた加熱曲線を用いて測定した。
液相点が１１５０℃以下であれば、石膏系埋没材にて鋳造可能な合金であると評価する。
【００３３】
［熱膨張係数］
さらに、直径５ｍｍ、長さ２０ｍｍの試験片を用い、熱機械分析装置にて熱膨張係数の測定を行った。５０℃から５００℃の間の熱膨張係数を求めた。
陶材と合金との熱膨張係数の差が大きい場合は、陶材が破折してしまい、有効な焼付ができないが、合金の熱膨張係数が陶材の熱膨張係数よりも高い値であれば常に陶材側に圧縮応力が加わった状態であり、陶材のクラック抑制となる。今回用いた低溶陶材の熱膨張係数が１２．５×１０-6Ｋ-1であることを考慮して、合金の熱膨張係数が１４．９×１０-6Ｋ-1未満であれば、陶材と金属の焼付性を優れた状態に保つ合金であると評価する。
【００３４】
【表１】
0005191187.tif 000002
【００３５】
【表２】
0005191187.tif 000003
【００３６】
比較例１の合金はＰｄが５０．０質量％、Ａｇが３０．５質量％、Ｇａ+Ｉｎが１５．０％の組成であり、比較例２の合金はＰｄが１９．１質量％、Ａｇが４７．４８質量％、Ｇａ+Ｉｎが４．８％の組成であり、比較例２の合金はＰｄが１９．６質量％、Ａｇが３９．１８質量％、Ｇａ+Ｉｎが２．０％の組成であるが、液相点が１１５０℃より低く、石こう系埋没材の使用も可能であったが、熱膨張係数が１４．９×１０−６Ｋ−１より高くなったため、１２．０〜１３．５×１０−６Ｋ−１の熱膨張係数である低溶陶材を焼付けた際、膨張差によるクラックが生じる可能性があった。
【００３７】
実施例１〜５の合金はＰｄが２９．５〜４９．５質量％、Ａｇが０．５〜３０質量％の上限及び下限に設定し、Ａｕ０．５〜５０質量％と、Ｃｕ５．０〜２０．０質量％となるよう設定し、かつＧａ＋Ｉｎが２．０〜１５．０質量％に組成を変化させたものである。また、実施例６の合金は、Ｐｄが２９．５〜４９．５質量％、Ａｇが０．５〜３０質量％の上限及び下限に設定し、Ａｕ０．５〜５０質量％と、Ｃｕ５．０〜２０．０質量％となるよう設定し、かつＳｎ＋Ｉｎが２．０〜１５．０質量％に組成を変化させたものである。
実施例１〜６の合金は、液相点が１１５０℃以下であり石こう系埋没材の使用も可能であった。また、熱膨張係数も１４．９×１０−６Ｋ−１未満であり、目標値を満足するものであった。
【００３８】
これらの結果から、Ｐｄ２９．５〜４９．５質量％、Ａｇ０．５〜３０質量％、Ａｕ０．５〜５０質量％、Ｃｕ５．０〜２０．０質量％、Ｉｒ０．０１〜０．１質量％よりなり、かつＡｕ＋Ｃｕが５．５〜６８．０質量％であり、かつＧａ＋Ｉｎが２．０〜１５．０質量％を満足する組成と、Ｐｄ２９．５〜４９．５質量％、Ａｇ０．５〜３０質量％、Ａｕ０．５〜５０質量％、Ｃｕ５．０〜２０．０質量％、Ｉｒ０．０１〜０．１質量％よりなり、かつＡｕ＋Ｃｕが５．５〜６８．０質量％であり、かつＳｎ＋Ｉｎが２．０〜１５．０質量％を満足する組成は、液相点と熱膨張係数が目標値を満足する合金が得られることが分かった。
【００３９】
特に、Ｐｄ２９．５〜４９．５質量％及びＡｇ０．５〜３０質量％の組成にＧａ＋ＩｎまたはＳｎ＋Ｉｎが２．０〜１５．０質量％添加されることによって、熱膨張係数が大きく変化せずに液相点が低減し、１２．０〜１３．５×１０−６Ｋ−１の熱膨張係数である低溶陶材を焼付けた際、膨張差によるクラックが生じることのなく、石こう系埋没材を使用することが可能な合金が得られた。