(57)【要約】【課題】  本発明は、融点及び密度の差が大きいマグネシウムと鉄を用いつつも均質な合金を作製すること、単体では生体内での分解速度が速すぎるマグネシウムと遅すぎる鉄を均質に合金化することにより生体内での分解速度が制御可能な医療用生体材料を提供することを課題とする。【解決手段】  マグネシウム粉末と鉄粉末を混合し、機械的エネルギーを利用した固相反応により合金化し、さらに焼結することにより均質な焼結体を作製することによりマグネシウム・鉄合金を製造する。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
マグネシウム粉末と鉄粉末を混合する工程と、
前記混合した粉末を機械的エネルギーを利用した固相反応により合金化する工程と、
前記合金化した混合粉末を焼結する工程と
を含む、マグネシウム・鉄合金の製造方法。
【請求項２】
前記機械的エネルギーを利用した固相反応により合金化する工程が、メカニカルアロイニング法である、請求項１に記載のマグネシウム・鉄合金の製造方法。
【請求項３】
前記焼結する工程が、放電プラズマ焼結法である、請求項１又は２に記載のマグネシウム・鉄合金の製造方法。
【請求項４】
前記焼結する工程が、ホットプレス法である、請求項１又は２に記載のマグネシウム・鉄合金の製造方法。
【請求項５】
前記メカニカルアロイング法が、回転速度２５０〜６５０ｒｐｍ、固相反応時間０．５〜４５時間の条件であることを特徴とする、請求項２に記載のマグネシウム・鉄合金の製造方法。
【請求項６】
前記放電プラズマ焼結法が、加圧力１０〜８００ＭＰａ、焼結温度到達後の保持時間０〜２０分、焼結温度２００〜６００℃の条件であることを特徴とする、請求項３記載のマグネシウム・鉄合金の製造方法。
【請求項７】
前記マグネシウム粉末の量が混合した粉末全量に対して１０〜９０質量％であり、前記鉄粉末の量が混合した粉末全量に対して１０〜９０質量％であることを特徴とする、請求項１から６のいずれかに記載のマグネシウム・鉄合金の製造方法。
【請求項８】
前記混合した粉末を機械的エネルギーを利用した固相反応により合金化する工程で得られる合金の粒子サイズが、１５０μｍ以下であることを特徴とする、請求項１から７のいずれかに記載のマグネシウム・鉄合金の製造方法。
【請求項９】
請求項１から８のいずれかに記載のマグネシウム・鉄合金の製造方法で製造した、マグネシウム・鉄合金。
【請求項１０】
請求項１から８のいずれかに記載のマグネシウム・鉄合金の製造方法で製造したマグネシウム・鉄合金を用いた生体医療材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、均質な焼結体を作製することにより得られるマグネシウム・鉄合金とその製造方法に関する。特に生体吸収性を有する医療用材料に用いられるマグネシウム・鉄合金とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高齢化社会を迎え、医療現場では生体にやさしく安全な医療用生体材料の開発が求められている。なかでも、血管や食道などの管腔内狭窄部の治療に用いる管腔内ステントや骨折固定プレート、縫合糸などの医療用生体材料は、治療後に生体に吸収される性質を有することが求められている。生体に吸収されない場合には、治療後に該材料を撤去する再手術が必要となり、侵襲リスクや二次感染リスクの問題が生じるためである。
【０００３】
生体吸収性を有する医療材料の原料としては、従来よりさまざまな物質が検討されている（非特許文献１参照）。たとえばポリ乳酸などの高分子材料は、生体吸収性を有するものの強度が低く加工性にも劣るため、チタンなどの金属材料の代替にはなりえないことが知られている。
【０００４】
次に、金属材料のうち生体吸収性を有するマグネシウムや鉄について、医療用材料としての検討がなされた。
しかし、マグネシウムは活性が高く、生体内での分解速度が速すぎるという問題があった。このため、マグネシウムそのものを原料としプレートとして使用した場合、皮下に大量のガスが発生し空腔を形成してしまうことが知られている。
一方、鉄については純鉄製のステントが作製され、ウサギ血管内への埋入実験結果が報告された（非特許文献１、２参照）。しかし、鉄は生体内での分解速度が遅すぎるという問題があった。このため、医療用材料として生体内に埋入された鉄は、治療後も体内に異物として残っている期間が長く、該材料が腐食し周辺で炎症が起きることも指摘されている。
【０００５】
その次に、上述した問題点、すなわち生体内での分解速度が速すぎる点と遅すぎる点を解決するため、生体吸収性を有する医療用材料としてマグネシウムと鉄の合金の適用が検討された。
しかしながら、マグネシウム／鉄の融点はそれぞれ６５０℃／１５３８℃であり、室温付近での密度はそれぞれ１．７３８ｇ・ｃｍ-3／７．８７４ｇ・ｃｍ-3であり、大きく異なる。これらの物性の違いにより、両金属を従来の溶融鋳造法により合金化することは極めて困難であり、たとえ合金化できたとしても均質な合金を得ることはできなかったため、医療材料の分野のみならず他の工業分野においてもマグネシウム・鉄合金の作成の例はほとんどなかった。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】山本玲子：“マグネシウム合金の医療応用”，軽金属，５８（１１），２００８，ｐｐ．５７０−５７６
【非特許文献２】Ｍ  Ｐｅｕｓｔｅｒ，ｅｔ  ａｌ，：Ｈｅａｒｔ，８６，２００１，ｐｐ．５６３−５６９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、融点及び密度の差が大きいマグネシウムと鉄を用いつつも均質な合金を作製すること、単体では生体内での分解速度が速すぎるマグネシウムと遅すぎる鉄を均質に合金化することにより生体内での分解速度が制御可能な医療用生体材料を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記事情に鑑みて鋭意検討した結果、均質な焼結体を作製することにより得られるマグネシウム・鉄合金とその製造方法を見出した。
【０００９】
すなわち、マグネシウム粉末と鉄粉末を混合し、機械的エネルギーを利用した固相反応により合金化し、さらに焼結することにより、上記マグネシウム・鉄合金は製造される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により製造されたマグネシウム・鉄合金を医療用生体材料の原料とした場合、生体内での分解速度の制御が可能となり、埋入部位により変化する分解速度や治療内容により要求される分解速度に対応することが可能となる。また、本発明により製造されたマグネシウム・鉄合金は均質で理論密度に近く硬いため、加工性が高い上に両金属の配合割合を調製することで延性等を含めて機械的特性を制御可能であり、複雑な形状の医療用生体材料への応用が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】メカニカルアロイング法によるマグネシウム・鉄合金粉末を作製する装置及び概念図。
【図２】メカニカルアロイング法により合金化したマグネシウム・鉄合金粉末の走査型電子顕微鏡写真（回転速度３５０ｒｐｍ、固相反応時間３７．５ｈ、Ｍｇ30Ｆｅ70粉末）。
【図３】メカニカルアロイング法により合金化したマグネシウム・鉄合金粉末のＸ線回折スペクトルの経時変化（回転速度２５０ｒｐｍ）。
【図４】メカニカルアロイング法により合金化したマグネシウム・鉄合金粉末のＸ線回折スペクトルの経時変化（回転速度３５０ｒｐｍ）。
【図５】メカニカルアロイング法により合金化したマグネシウム・鉄合金粉末のＸ線回折スペクトルの経時変化（回転速度６５０ｒｐｍ）。
【図６】放電プラズマ焼結法に使用される装置の概念図。
【図７】放電プラズマ焼結法によるマグネシウム・鉄合金焼結体作製時の温度と加圧力プロセス。
【図８】放電プラズマ焼結法により作製したマグネシウム・鉄合金焼結体の形状。
【図９】放電プラズマ焼結法により作製したマグネシウム・鉄合金焼結体の外観（合金組成：Ｍｇ、Ｍｇ70Ｆｅ30、Ｍｇ50Ｆｅ50、Ｍｇ30Ｆｅ70、Ｆｅ。焼結温度：４００℃、４５０℃、５００℃、５５０℃）。
【図１０】メカニカルアロイング法により合金化したマグネシウム・鉄合金粉末及び該合金粉末から放電プラズマ焼結法により作製したマグネシウム・鉄合金焼結体の走査型電子顕微鏡写真の比較（回転速度３５０ｒｐｍ、固相反応時間３７．５ｈ、Ｍｇ30Ｆｅ70粉末、焼結温度５００℃）。
【図１１】メカニカルアロイング法により合金化したマグネシウム・鉄合金粉末及び該合金粉末から放電プラズマ焼結法により作製したマグネシウム・鉄合金焼結体のＸ線回折スペクトルの比較（回転速度３５０ｒｐｍ、固相反応時間３７．５ｈ、Ｍｇ30Ｆｅ70粉末、焼結温度５００℃）。
【図１２】放電プラズマ焼結法により作製したマグネシウム・鉄合金焼結体の機械的特性（Ｍｇ70Ｆｅ30合金粉末焼結体の圧縮試験、焼結温度４００℃、４５０℃、５００℃、５５０℃）。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明のマグネシウム・鉄合金の製造方法は、マグネシウム粉末と鉄粉末を混合する工程と、前記混合した粉末を機械的エネルギーを利用した固相反応により合金化する工程と、前記合金化した混合粉末を焼結する工程とを含むものである。
【００１３】
前記マグネシウム粉末は、工業用、合成試薬用、農業用、食品用、医療用等いずれであってもよいが、製造する合金の使用目的により純度や含有不純物の観点から選択される。生体吸収性を有する医療用生体材料に使用する場合は、特に生体安全性を確保するため、医療用の純度９９％以上のマグネシウムを選択することが好ましい。また粒子サイズは、機械的エネルギーを利用した固相反応により合金化する工程で処理しやすい５０〜２００ｍｅｓｈであることが好ましい。
【００１４】
前記鉄粉末は、工業用、合成試薬用、医療用等いずれであってもよいが、製造する合金の使用目的により純度や含有不純物の観点から選択される。生体吸収性を有する医療用生体材料に使用する場合は、特に生体安全性を確保するため、医療材料用の純度９９％以上の鉄を選択することが好ましい。また粒子サイズは、機械的エネルギーを利用した固相反応により合金化する工程で処理しやすい５０〜５００ｍｅｓｈであることが好ましい。
【００１５】
前記マグネシウム粉末と前記鉄粉末は、作製する合金のモル比に対応するような重量比で混合される。重量比は、前記マグネシウム粉末がゼロを超える量から１００質量％を下回る量であり、前記鉄粉末が粉末全量の合計１００質量％を超えない量であれば理論的には合金が作製されることとなるが、材料加工性の観点から前記マグネシウム粉末の量が混合した粉末全量に対して１０〜９０質量％であり、前記鉄粉末の量が粉末全量に対して１０〜９０質量％であることが好ましく、生体吸収性や加工性の観点からは前記マグネシウム粉末の量が混合した粉末全量に対して３０〜９０質量％であり、前記鉄粉末の量が粉末全量に対して１０〜７０質量％であることがさらに好ましい。
また、前記マグネシウム粉末と前記鉄粉末に、製造する合金を使用する材料に通常添加するような金属粉末を微量添加してもよい。
【００１６】
前記混合した粉末を機械的エネルギーを利用した固相反応により合金化する方法は、物理的な力により固体状態で合金にする方法であればよい。上述したとおり、マグネシウムと鉄の融点は大きく異なるため、溶融して鋳造する方法では合金を作製できないからである。
前記混合した粉末を機械的エネルギーを利用した固相反応により合金化する方法の例として、メカニカルアロイング法が挙げられる。メカニカルアロイング法は、複数の金属粉末をボールの入った容器に入れ、容器ごと回転させて激しくかき混ぜるものである。かき混ぜられた容器内の複数の金属粉末は、原子レベルでの固相反応により合金化する。
図１にメカニカルアロイング装置の外観、容器の写真、及び容器内の概念図を示す。
【００１７】
メカニカルアロイング法で作製した合金粉末の粒子は、均質性を有することが必要である。均質である合金粉末を次の焼結工程に供することにより、均質なマグネシウム・鉄合金を製造することができるからである。そのため、該メカニカルアロイング法における合金化条件は、メカニカルアロイング後のマグネシウム・鉄合金粉末が１５０μｍ以下になるように設定される。
具体的には、回転速度２５０〜６５０ｒｐｍ、固相反応時間０．５〜４５時間、試料／ボールの重量比１／１００〜１／１等に設定される。容器内雰囲気をＡｒガス等で置換してもよい。
【００１８】
メカニカルアロイング後の粉末の形状や粒子サイズ及び合金化状態は、上述した固相反応条件の他、メカニカルアロイング装置の容器の形状や材質等にも依存する。そこで、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ；Scanning Electron Microscope）写真等でメカニカルアロイング後の粉末の形状や粒子サイズを確認し、Ｘ線回折（ＸＲＤ；X-ray Diffraction）装置等でメカニカルアロイング後の粉末の合金化状態を確認する。
【００１９】
走査型電子顕微鏡の測定条件は、メカニカルアロイング後の粉末の粒子が観察できるように設定される。電子線の走査により得られた情報から画像を構築し、粉末の形状や粒子サイズを確認する。
【００２０】
Ｘ線回折装置の測定条件は、Ｘ線の試料への入射角（θ）の２倍（２θ）に対するＸ線回折強度（任意目盛）を示すＸ線回折スペクトル（Ｘ線回折パターン）が得られるように設定される。メカニカルアロイング前にはマグネシウム単体、鉄単体の回折ピークが現れるが、メカニカルアロイング法によりマグネシウム・鉄粉末の合金化が進むと、回折ピークはブロードとなり消滅していく。このようなＸ線回折スペクトルの変化を利用し、メカニカルアロイング法による粉末の合金化状態を確認する。
【００２１】
前記合金化した混合粉末を焼結する方法は、粉末冶金法、たとえば反応焼結法、常圧焼結法、加圧焼結法、再焼結法、プラズマを利用する焼結法等から目的によって選択される。
【００２２】
加圧焼結法は、粉末試料を加圧しながら焼結する方法であり、試料を緻密化することができ、ホットプレス法、ガス圧焼結法、熱間静水圧焼結法等がある。ホットプレス（hot press）法は、一般に円筒形状の型に粉末試料を充填し、上下一対のパンチで圧縮する一軸加圧方式をとる加圧焼結法である。
【００２３】
プラズマを利用する焼結法は、熱プラズマ焼結法、放電プラズマ焼結法等があり、目的によって選択される。
【００２４】
放電プラズマ焼結法（ＳＰＳ；Spark Plasma Sintering）は、機械的な加圧とパルス通電加熱によって試料を焼結する方法である。一般的には数千アンペアの平均電流のパルス電流を試料に通電させることで、試料は焼結される。パルス電流は粉末試料内の粉体粒子接触部に流れ、該接触部に発熱が集中し粉体粒子間のネック形成が促進されるため、低温かつ短時間で焼結可能な焼結法である。
図６に放電プラズマ焼結法に使用される装置の概要を示す。
【００２５】
前記放電プラズマ焼結法で作製した焼結体、すなわち本発明におけるマグネシウム・鉄合金は、均質性を有すること、理論的密度に近いこと、材料の使用目的に合う硬さを有すること、焼結前後で微細構造に変化が少ないこと、材料の使用目的に合う機械的特性や加工性、延性を有すること等が必要である。そのため、該放電プラズマ焼結法にける焼結条件は、焼結後のマグネシウム・鉄合金（焼結体）が均質になり、かつ、理論密度に近く、材料の使用目的に合う硬さを有し、焼結前後で微細構造に変化が少なく、材料の使用目的に合う機械的特性や加工性を有するように設定される。
具体的には、加圧力１０〜８００ＭＰａ、焼結温度到達後の保持時間０〜２０分、焼結温度２００〜６００℃等に設定される。温度と加圧力プロセスの例を図８に示す。
【００２６】
前記焼結体（合金）の均質性や粒子サイズは、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ；Scanning Electron Microscope）写真等で確認する。走査型電子顕微鏡の測定条件は、焼結後の焼結体（合金）の粒子が観察できるように設定される。電子線の走査により得られた情報から画像を構築し、粉末の形状を確認する。
【００２７】
前記焼結体（合金）の密度は、焼結体の形状のまま測定できる密度計で測定する。
【００２８】
前記焼結体（合金）の硬さは、金属用の硬さ試験法等で測定する。金属用の硬さ試験法には、ブリネル硬さ（ＢＨＮ）、ビッカース硬さ（ＶＨＮ）、ロックウェル硬さ等があり、これらの硬さ試験法は、鋼球やダイヤモンドの角錐或いは円錐の圧子を焼結体（合金）の表面に押付けてその変形量を測定するものである。
ビッカース硬さ（ＶＨＮ；Vickers Hardness）の試験方法は、ＪＩＳ法（ＪＩＳ  Ｚ  ２２４４、ＪＩＳ  Ｂ  ７７２５）に規定され、正四角錐のダイヤモンド圧子を，試料（試験片）の表面に押し込み，その試験力を解除した後，表面に残ったくぼみの対角線長さを測定するものである。
【００２９】
前記焼結体（合金）の微細構造は、Ｘ線回折（ＸＲＤ；X-ray Diffraction）装置等で確認する。Ｘ線回折装置の測定条件は、Ｘ線の試料への入射角（θ）の２倍（２θ）に対するＸ線回折強度（任意目盛）を示すＸ線回折スペクトル（Ｘ線回折パターン）が得られるように測定条件を設定する。焼結前後のマグネシウム・鉄合金のＸ線回折スペクトルの変化の有無から、微細構造の変化の有無を確認する。
【００３０】
前記焼結体（合金）の機械的特性は、圧縮試験で降伏点を測定等して評価する。降伏点は、四角柱形状の試料を高さ方向に圧縮し、圧縮応力（ＭＰａ）に対する歪み（％）の測定を行うことによって得られる。一般的な焼結体（合金）や金属は、圧縮応力をゼロから増加させると歪みも大きくなるが、降伏点に達した後は歪みは大きくなっても応力が降下する現象が起きる。この現象を利用して、応力―歪み線図から降伏点を割り出す。
【実施例】
【００３１】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
【００３２】
（粉末の混合）
マグネシウム粉末（株式会社レアメタリック製、純度９９．９％、１００ｍｅｓｈ）と、鉄粉末（株式会社高純度化学研究所製、純度９９．９％以上、〜５３μｍ）を、表１に記載した混合比に従い、混合した。
【００３３】
【表１】
2016194095.tif 000002
【００３４】
（メカニカルアロイング法による合金化）
混合した粉末約３０ｇを、メカニカルアロイング装置（株式会社レッチェ製、遊星型ボールミルＰＭ１００型）にて合金化処理を行った。ボールミル容器及びボールはステンレス製のものを用い、混合した粉末試料／ボールの重量比を１／１０とした。容器内をＡｒ雰囲気に置換し、容器の回転速度は、２５０、３５０、６５０ｒｐｍ、固相反応時間は４５時間まで或いは合金化が認められるまでとした。
【００３５】
図２は、実施例３の試料（Ｍｇ30Ｆｅ70粉末）をメカニカルアロイング法（回転速度３５０ｒｐｍ、固相反応時間３７．５ｈ）により合金化した、マグネシウム・鉄合金粉末の走査型電子顕微鏡写真である。走査型電子顕微鏡（株式会社日立ハイテクノロジーズ製Ｓ−４８００形電界放出形走査電子顕微鏡）の測定条件は、加速電圧：１０ｋＶ、エミッション電流：１０μＡである。
この走査型電子顕微鏡写真から、実施例３の混合粉末のメカニカルアロイング法による合金粉末は１−３μｍ程度の均質な形状であることが分かった。
図３〜５は、実施例３の試料（Ｍｇ30Ｆｅ70粉末）をメカニカルアロイング法（回転速度はそれぞれ２５０ｒｐｍ、３５０ｒｐｍ、６５０ｒｐｍ）により合金化したマグネシウム・鉄合金粉末のＸ線回折スペクトル（Ｘ線回折パターン）の経時変化である。Ｘ線回折装置（株式会社リガク製、ビルドアップ型多機能Ｘ線回折装置、ＲＩＮＴ−ＵｌｔｉｍａIIIｓｐ）の測定条件は、管電圧：４０ｋＶ、管電流：４０ｍＡである。
これらのＸ線回折スペクトルから、メカニカルアロイング前に観察された回折ピークは固相反応時間の経過とともにブロードになって消滅していくことが分かる。回折ピークの消滅は、混合粉末が合金化されていくことを示すため、実施例３の混合粉末は、回転速度３５０ｒｐｍであれば３７．５時間、回転速度６５０ｒｐｍであれば１７時間の固相反応時間で合金化されていることが分かった。
【００３６】
（放電プラズマ焼結法による焼結）
走査型顕微鏡写真及びＸ線回折スペクトルの解析により合金化されていることが確認された、実施例１〜３、比較例１及び２のマグネシウム・鉄合金粉末（回転速度３５０ｒｐｍ、固相反応時間３７．５時間メカニカルアロイング法で処理したもの）について、放電プラズマ焼結法により焼結を行った。
放電プラズマ焼結装置は、ＳＰＳシンテックス株式会社製ＳＰＳ−３．２０ＭＫ−IVを用いた。
図７は、放電プラズマ焼結法によるマグネシウム・鉄合金焼結体作製時の温度と加圧力プロセスである。本実施例及び比較例においては、加圧力を６００ＭＰａ、保持時間を１０分に設定し、焼結温度を４００、４５０、５００、５５０℃に振って、マグネシウム・鉄合金粉末の焼結を行った。
【００３７】
図８は、放電プラズマ焼結法により作製したマグネシウム・鉄合金焼結体の形状を示し、図９は、焼結体の外観を示す。
図１０は、実施例３の試料について、メカニカルアロイング法により合金化したマグネシウム・鉄合金粉末及び該合金粉末から放電プラズマ焼結法により作製したマグネシウム・鉄合金焼結体の走査型電子顕微鏡写真を比較したものである（回転速度３５０ｒｐｍ、固相反応時間３７．５ｈ、Ｍｇ30Ｆｅ70粉末、焼結温度５００℃）。焼結前後の走査型電子顕微鏡写真を比較すると、焼結前のマグネシウム・鉄合金粉末には存在した粒子の隙間は、焼結後のマグネシウム・鉄合金焼結体にはほぼなくなり、該焼結体は均質性を有していることが分かった。
図１１は、実施例３の試料について、メカニカルアロイング法により合金化したマグネシウム・鉄合金粉末及び該合金粉末から放電プラズマ焼結法により作製したマグネシウム・鉄合金焼結体のＸ線回折スペクトルを比較したものである（回転速度３５０ｒｐｍ、固相反応時間３７．５ｈ、Ｍｇ30Ｆｅ70粉末、焼結温度５００℃）。焼結前後のＸ線回折スペクトルを比較すると、両者にほとんど差はなく、微細構造は保たれたまま焼結体を形成していることが分かった。
【００３８】
表２に、放電プラズマ焼結法によるマグネシウム・鉄合金焼結体の密度測定結果を示す。本実施例及び比較例において、密度測定には島津製作所製の島津分析天びんＡＵＷ−Ｄ／ＡＵＷ／ＡＵＸ／ＡＵＹシリーズ用簡易比重測定キット（ＳＭＫ−４０１）を用いた。
【００３９】
【表２】
2016194095.tif 000003
【００４０】
表２より、焼結温度を５００℃にして焼結した焼結体の密度が理論密度に近い傾向が見られた。
【００４１】
表３に、放電プラズマ焼結法によるマグネシウム・鉄合金焼結体の硬さ測定結果を示す。本実施例及び比較例において、硬さ測定には株式会社ミツトヨ製ＨＭ−２００型微小硬さ試験機を用いた。
【００４２】
【表３】
2016194095.tif 000004
【００４３】
表３より、実施例１及び３では焼結温度を５００℃にしたとき、実施例２では焼結温度を４００℃にしたときに、焼結体の硬さがいちばん硬いことが分かった。
【００４４】
図１２は、実施例１の試料について放電プラズマ焼結法により作製したマグネシウム・鉄合金焼結体の機械的特性（Ｍｇ70Ｆｅ30粉末焼結体の圧縮試験、焼結温度４００℃、４５０℃、５００℃、５５０℃）を示したものである。圧縮試験は、幅２ｍｍ、厚み２ｍｍ、高さ４ｍｍの四角柱形状の測定片を作製し、汎用機械式テスト機（島津製作所製、高温真空引張・圧縮試験機ＡＧ５０ＶＦ）を用い、一軸加圧下で５×１０-4ｓ-1の初期歪み速度に対応する一定のクロスヘッド速度で、圧縮強度と歪みとの関係を測定することで行った。
降伏点は、焼結温度４００℃の焼結体では４２０ＭＰａ、焼結温度４５０℃の焼結体では３８０ＭＰａ、焼結温度５００℃の焼結体では４５０ＭＰａ、焼結温度５５０℃の焼結体では２４０ＭＰａであり、焼結温度５００℃の焼結体の機械的特性すなわち加工性がいちばん優れていることが分かった。
【００４５】
（ホットプレス法による焼結）
走査型顕微鏡写真及びＸ線回折スペクトルの解析により合金化されていることが確認された、実施例１のマグネシウム・鉄合金粉末（Ｍｇ70Ｆｅ30、回転速度３５０ｒｐｍ、固相反応時間３７．５時間メカニカルアロイング法で処理したもの）について、ホットプレス法により焼結を行った。
ホットプレス法の焼結条件は、焼結温度５００℃、加圧力６００ＭＰａ、保持時間１０分とした。また、焼結体のサイズは直径１５ｍｍ、高さ６ｍｍとした。
【００４６】
ホットプレス法により作製された焼結体は、走査型顕微鏡写真及びＸ線回折スペクトルの解析により緻密で均質なものであることが確認された。
焼結体の密度は島津製作所製の島津分析天びんＡＵＷ−Ｄ／ＡＵＷ／ＡＵＸ／ＡＵＹシリーズ用簡易比重測定キット（ＳＭＫ−４０１）を用いて測定し、２．９６２ｇ・ｃｍ-3であった。
焼結体の硬さは株式会社ミツトヨ製ＨＭ−２００型微小硬さ試験機を用いて測定し、９７．７８ＶＨＮであった。
さらに圧縮試験は汎用機械式テスト機（島津製作所製、高温真空引張・圧縮試験機ＡＧ５０ＶＦ）を用いて行い、降伏点は４４０ＭＰａであった。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明のマグネシウム・鉄合金の製造方法により製造された合金は、均質性を有し理論密度に近く硬いため、加工性が高い上に両金属の配合割合を調製することで延性等を含めて機械的特性を制御可能であり、複雑な形状の医療用生体材料への応用が可能となる。
【００４８】
また、本発明のマグネシウム・鉄合金の製造方法は、粉末原料比を変えても、上記性質を有する合金を製造することができるものである。つまり、本発明により製造されたマグネシウム・鉄合金を医療用生体材料の原料とした場合、生体内での分解速度の制御が可能となり、埋入部位により変化する分解速度や治療内容により要求される分解速度に対応することが可能となる。
【００４９】
生体吸収性を有するマグネシウム合金は、非常に魅力的な材料であるにもかかわらず研究開発が進んでいなかった分野である。本発明を利用すれば、新規医療用生体吸収性マグネシウム・鉄合金による、ステント、骨片固定用プレート、固定用ネジ、歯科用メンブレン等、各種医療機器に対応した合金設計が可能となり、さまざまな医療分野への応用が期待できる。
【図１】
2016194095.tif 000005
【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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