(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳接する鋳接部材において、鋳接をされる表面が、クロムリッチ層のステンレス鋼であって、該表面に、耐高温酸化性被覆層が施されていることを特徴とする耐高温酸化性被覆鋳接部材。
【請求項２】
歯科用合金にて鋳接される耐高温酸化性被覆鋳接部材が歯科用アタッチメントである請求項１記載の耐高温酸化性被覆鋳接部材。
【請求項３】
耐高温酸化性被覆層が貴金属であり耐高温酸化性被覆鋳接部材が歯科用磁性アタッチメント用キーパーである請求項１〜２記載の耐高温酸化性被覆鋳接部材。
【請求項４】
表面に被覆する耐高温酸化性被覆層が０．２〜２０μｍの金メッキ層である請求項１〜３記載の耐高温酸化性被覆鋳接部材。
【請求項５】
表面に被覆する耐高温酸化性被覆層が０．２〜１５μｍの金合金メッキ層である請求項１〜３記載の耐高温酸化性被覆鋳接部材。
【請求項６】
表面に被覆する耐高温酸化性被覆層が６μ以下の金粉を０．５〜２０μｍの厚さに塗布した被覆層である請求項１〜３記載の耐高温酸化性被覆鋳接部材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋳接を行う際に鋳接界面に生成する酸化被膜の発生を防ぎ、接着力、接着耐久性を増大させ、耐腐蝕性を向上させる方法及びその鋳接部材に関する。特に口腔内で使用する歯科用アタッチメントに関するものである。さらに好ましい技術分野は、本発明は全部床義歯及び部分床義歯などの可撤性義歯に用いる歯科用磁性アタッチメント用キーパーの鋳接に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、金属の鋳接技術が発達してきたが、単なる現行の鋳接方法では融着を行うことができなかった。金属の鋳接は鋳接部材の鋳接部分に酸化被膜を有し、酸化被膜が鋳接を阻害して高強度に接着させることができず、更に接着不良による界面剥離や歪み、割れ、ヒビ、錆、腐食の原因になっていた。鋳接部分に応力が集中することにより、耐久性に問題が残ることも少なくなかった。
【０００３】
また、鋳接部材の表面が耐酸化性に劣る金属などでは、鋳接時に鋳接温度により表面の酸化が進み酸化被膜が増大し、鋳接を阻害する傾向にあった。それどころか、耐酸化性に劣る金属は、鋳接温度による酸化に起因する変形、欠除がおこることもあり、不具合時にも再度使用することができなかった。
【０００４】
また歯科分野への応用については歯の欠損を生じた場合咀嚼機能などに支障を生じ、消化不良などを誘引し、健康に害を及ぼしたり発音不良、審美性などに悪影響を及ぼすことになる。歯の欠損は義歯などの歯科補綴物の装着により機能回復を図ることができるが、良好な機能回復を行うためには義歯などの補綴物を患者に適切な状態で装着し、機能の回復を行うことが重要であることから、次の技術が発達した。
【０００５】
一般に機能回復の目的で使用される義歯は、全部床義歯と部分床義歯であり、無歯顎の患者に適用される全部床義歯は、粘膜との吸着によって維持されていることが多かった。一方部分床義歯は残存歯に維持を求めることが多く、これらの維持装置として金属クラスプ、アタッチメント、コーヌスクローネなどが使用される。
【０００６】
クラスプは残存歯に取り付ける金属鈎であり、比較的製作が容易であるが咀嚼時に残存歯に対して過大な力が掛かることから歯根に対する負担が大きく、歯周組織を損傷することが多い。
一方アタッチメントなどはほぼ完成されている技術であるものの健康な残存歯を多量に切削加工して使用するために患者に対して身体的負担を強いることになりがちである。
【０００７】
更に、技術料が高価であるために経済的負担も強いることになりがちである。
また、全部床義歯においても、残存歯の歯冠部を削除し、歯根部を残し、その部分に維持装置を取り付けることもあった。
【０００８】
しかし近年アタッチメントとして磁石構造体とキーパーから構成されている磁性アタッチメントが周辺技術の発達により、強力な磁力を持つ超小型の磁石などの開発が進み急速に普及してきている。
【０００９】
前記磁石構造体は、永久磁石をコアー型構造として磁力を一方向に集中できる構造とし、この磁石構造体の磁極面を義歯床から露出して埋設して使用する。キーパーは、口腔内の支台歯に装着された鋳造ポスト内の根面板に嵌合固定されている。磁石構造体が設置された義歯床を口腔内に装着した際には、磁石構造体と鋳造ポスト内のキーパーとが接触し磁力により磁着固定され、咀嚼時における離脱などを防止する構造となっている。
【００１０】
キーパーは軟磁性材料からなり、磁着し易く、磁気を帯びにくく、耐食性に優れた合金組成から成り、表面に磁気で吸着固定され易いように構成されている。
【００１１】
磁石構造体は根面板が鋳ぐるみ鋳造されたキーパーに対して垂直方向に強い磁力で吸着する。義歯に側方力が作用した時の吸着面に平行な力に対しては比較的弱い力で離脱することになるので支台歯や歯根膜への悪影響は少ない。
【００１２】
そのため磁性アタッチメントの接合構造はコーヌスクローネなどのように高精度の加工が要求されず、製作が容易であると共に患者も義歯の取り扱いが簡便である。また磁性アタッチメントは歯冠部が崩壊したり、クラスプやアタッチメントなどの補綴物が適応できない時その残存する歯根を利用して患者の機能回復を図るための有効な手段である。
【００１３】
従来は、この鋳造ポストを作製するにあたり、ロストワックス法を利用し、埋没材の中で鋳接部材表面の酸化を防止するための何らかの処置を行なわずに鋳造を行っていた。しかし、この様に鋳接部に対して前処置を講じないでそのまま鋳造し、嵌合だけの維持に依存している場合は、使用時に脱落することが多いばかりではなく、鋳造後、鋳型から取り出す時に脱落することも多かった。ここで、前記のように鋳造により鋳ぐるみ嵌合している現象を、通常、文献では鋳接と表現している。
【００１４】
その文献や実験によると単に鋳造しただけでは鋳接は起こらず、界面に酸化膜を介在した隙間があることは明確である。一見鋳接に見なされているが、実状は表面酸化膜の粗造により機械的嵌合による維持であることは明確である。
【００１５】
そのため、従来の歯科分野で使用されている鋳接と言う言葉は、単に鋳ぐるみ鋳造による嵌合維持であり、この鋳接では、口腔内での使用には十分利用できるものでなく、鋳接界面で腐食が進み脱落が発生したり、キーパーの変色、歯垢の付着による細菌の増殖などの問題も指摘されている。そればかりか、鋳造体の酸洗いなどを行なった後、水洗が不十分である場合は、隙間に付着した洗浄液が鋳接界面に残り、口腔内へ運ばれるおそれがあった。
【００１６】
磁性アタッチメントが使用されている臨床の現場においては、口腔内に装着した後、鋳接されたキーパーに腐食や変色が生じるという問題が提起されている。一方この磁性アタッチメントのキーパーに使用している磁性ステンレス鋼は化学的に安定で口腔内における耐変色性は非常に優れている。
【００１７】
しかしキーパーは根面板を歯科用金銀パラジウム合金などで鋳造し、鋳ぐるみにより嵌合して製作される。このように鋳ぐるみ嵌合法により製作されたキーパー付き根面板に使用する個々の材料は、口腔内に装着後の化学的安定性に優れるものであるが、この鋳接作業はロストワックス鋳造法で行われるためにワックス焼却時の高温加熱による熱影響を避けることができない。
【００１８】
そのためステンレス鋼製のキーパーは表面に酸化皮膜を形成する結果となる。磁石に対向し、吸着面となるキーパーの露出部に生成する酸化被膜は、サンドブラスト処理、化学研磨などにより容易に除去することが可能である。
【００１９】
しかしキーパーと合金の鋳接界面に形成された酸化皮膜は除去が不可能であり、口腔内の環境下で徐々に崩壊し隙間を生じる。その結果鋳接した歯科用金属とキーパーの電位の差から隙間腐食が起こり、電位的に卑な金属側になるステンレス鋼製のキーパーに変色や腐食が発生し、場合によっては根面板との離脱を引き起こす原因になることもある。
【００２０】
従って現行の鋳接は、歯科用合金の鋳造根面板が酸化被膜を介してキーパーを鋳ぐるんでいる状態を形成している。ミクロ的にはステンレス鋼製キーパーの表面は高温で生成した酸化皮膜を有し、最良な条件で鋳接しても、キーパーの表面には常に酸化被膜が介在し、鋳接界面に微細な隙間を生じることは避けられない。
【００２１】
すなわち、現在行われているロストワックス鋳造法における鋳造技術において、真の鋳接である酸化被膜の介在していない状態で歯科用合金と鋳接することは理論的にも不可能である。
【００２２】
歯科技工Ｖ．２７ＮＯ．１０  １９９９．１０には、磁性アタッチメントの使用方法が詳しく記載されている。キーパーの設置についても通法でおこなわれているロストワックス法を利用し、埋没材の中で鋳接部材の表面酸化を防止するための何らかの処置をおこなわずに鋳造を行っている。
【００２３】
ＤＥ  Ｎｏ．１２７  １９９８  ｐ５においては、キーパーの腐食について、ステンレス鋼は、他の歯科用金属と比べて電位が極度に低いため腐食が生じやすいと指摘している。更に２種金属間あるいは同一金属においても微細な隙間がある場合では溶存酸素量の違いから腐食が生成され易いことも指摘をし、鋳接界面面は微細な隙間を生じやく、実質的な鋳接が行われていないことを示している。更に、現行の鋳接技術において隙間無く異種金属を鋳接することは不可能とまで報告をしている。
また、ロストワックス鋳造法による鋳造時の、加熱による影響として、ヌープ硬さの低下、結晶粒の拡大化等による耐食性の低下も示しており、加熱による金属の物性に対する悪影響が避けられないと示している。
【００２４】
ＤＥ  Ｎｏ．１２７  １９９８  ｐ９においては、鋳接部の隙間腐食やキーパーの不用な加熱などによる耐蝕性の低下があることを示す。さらに、異種金属の接着により異種金属の接触腐食についても示されている。
【００２５】
【発明の解決しようとする課題】
本発明は、前記のような実状に鑑み鋭意研究の結果発明されたものであり、表面が酸化膜で覆われ易い金属は事実上鋳接することが困難であったが、本発明により容易に鋳接ができるようになり、鋳接界面に隙間が発生しない為数々の応用分野が期待できる。
【００２６】
歯科分野においては、本発明の鋳接法により、従来のロストワックス鋳造法を使用して、磁性ステンレス鋼製のキーパーに歯科用合金を鋳接して、根面板を製作する時、界面で互いに隙間無く、酸化被膜の介在もなく本来の目的である鋳接を行うことができる。
【００２７】
従来であれば機械的嵌合による密着を意識して、鋳接後腐食の起点となりうる鋳接界面で隙間が発生しない様に、意識的に余分にワックスを盛り上げるなどの技工操作を心掛けることが不可欠であったが、本発明ではそのようなことを考える必要もなく形態にとらわれずに自由にワックスアップを行える。
【００２８】
更に、本発明の鋳接では、口腔内での使用に適しており、鋳接界面の腐食が進みキーパーの変色や脱落が発生したり、歯垢の付着などによる細菌の増殖などの問題も発生しない。そればかりか、洗浄が不十分である場合は隙間に付着した酸などの洗浄液が鋳接界面に残り口腔内へ運ばれる恐れがあったが、これらの心配も無くなった。
更に、歯科分野においては、歯科用金属と本発明の相性がよく容易に鋳接を行うことができた。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は鋳接部材の鋳接表面に耐高温酸化性被覆層が施されていることを特徴とする耐高温酸化性被覆鋳接部材である。耐高温酸化性被覆鋳接部材とは、鋳接する鋳接部材において、鋳接される表面に耐高温酸化性被覆層が施されているものをいう。歯科分野においてはアタッチメント、特に磁性アタッチメント用キーパーを鋳接固定するために、キーパー表面に耐高温酸化性被覆層が施されていることを特徴とする。
【００３０】
本発明は、鋳接前に鋳接部材表面に耐高温酸化性被覆層を設け、鋳接の準備を行う。ここでは歯科分野で利用されているロストワックス法による磁性アタッチメントのキーパーの鋳接について説明を行う。歯科用磁性アタッチメントは、下部構造体の根面板及びキーパーと、根面板に磁気吸着する永久磁石を備えた上部構造体である磁気構造体からなる。
【００３１】
磁性アタッチメントキーパーを装着するため、口腔内に装着をし易いように支台歯を形成する。形成後、歯科用印象材にて印象を採得し、口腔内の石膏模型を作製する。口腔内の石膏模型に歯科用ワックスにてワックスアップを行い根面板の形状を作製する。
【００３２】
ワックスアップ時に鋳接部材表面に耐高温酸化性被覆層を施したキーパーを任意の位置に装備する。キーパーは補綴物に埋設される磁石構造体に接することが必要であるため、補綴物との界面に容易に接するように設けなければならない。本発明を使用する場合は、機械的嵌合を意識して、キーパーを囲う様にワックスアップをおこなう必要がなく、自由にワックスアップを行える。
【００３３】
鋳型を作製するために、ワックスパターンにスプルーを植立し湯口を決定する。更に石膏模型から、キーパーを付与した根面板付のワックスパタンーを離脱させ、クルシブルフォーマーに装着し、歯科用埋没材にて埋没する。埋没時には気泡の混入やワックスパターンの変形に注意が必要である。
【００３４】
埋没材の硬化後、約７００℃に温度設定をしたワックス焼却用の電気炉の中で、脱鑞及びワックス焼却を行い、ワックス焼却が終了した時点で通法により歯科用金属を鋳造する。鋳造後は自然冷却により、室温まで冷却し、埋没材からキーパー付き根面板を取り出す。その後、酸洗いを行い、水洗をおこなう。水洗時には、従来ほどには洗浄液の残留に注意を払わなくてもよい、さらに機械的研磨などにより仕上げる。根面板を歯科鋳造用金銀パラジウム合金などで鋳造した時は、合金とキーパー界面に耐高温酸化性被覆層である金色の被膜が隙間無く介在していることが確認できる。
【００３５】
その後、石膏模型に装着し、磁石構造体を含む上部構造物である義歯を作製し、口腔内に装着することで実施される。
【００３６】
以下に実施の状態を示すが本発明は実施の形態によって限定されものではない。図１に本発明のキーパーを使用した磁性アタッチメントの１例を示す。キーパー（２）を包含する根面板（３）に対して上部構造の磁石構造体（４）を配置した状態である。
【００３７】
磁性ステンレス鋼製のキーパー（２）は磁石構造体（４）との吸着面が平滑面に仕上げられ、この状態では吸着面の耐高温酸化性被覆層である金メッキ層は研磨時に除去されているが、吸着面を除く鋳接した他の部分の表面は耐高温酸化性被覆層（１）がキーパー及び歯科用合金との間で隙間無く融着している。
【００３８】
磁石構造体（４）は磁力の作用面をキーパー側に配し、義歯床（６）にアクリル系レジンなどで固定されている。
【００３９】
キーパー（２）と根面板（３）の接着は歯科用合金の鋳接により作製したものである。該キーパー表面に金などの耐高温酸化性被膜層を施した本発明のステンレス鋼製キーパーに歯科用合金をロストワックス法により鋳接し、口腔内の支台歯に装着した一例を示している。図３に本発明のキーパーに鋳接した時にキーパー表面の耐高温酸化性被膜層と根面板とが鋳接したことを示す断面図である。
【００４０】
【発明の実施の形態】
耐高温酸化性被覆層とは厳密に高温で酸化皮膜を発生しない被覆層で有れば特に限定されるものではなく、好ましくは貴金属系の被覆層が良い、さらに好ましい貴金属系の被覆層は湿式メッキ法、乾式メッキ法、及び金粉の塗布固着があり、好ましくは湿式メッキ法である。湿式メッキ法は、一般的に金メッキと呼ばれる技術があり、電解メッキと無電解メッキがある。電解メッキの中には、簡易ペンメッキ法も含まれる。乾式メッキ法には、真空蒸着、スパッタ、イオンプレーティング等がある。乾式・湿式メッキ法にて、作製された層をメッキ層という。金粉の塗布固着する方法には、リッピング又は筆塗り法等がある。
【００４１】
また、乾式・湿式メッキ法による耐高温酸化性被覆層は純金又は金を主成分とした貴金属メッキ法によりキーパーの表面に形成させることが好ましい。更に金合金メッキ層の場合は成分として高温で比較的酸化されやすい成分はできるだけ含有しない組成が好ましく、さらに好ましくは、カラット数のより高いメッキ層がよい。
【００４２】
また鋳接した界面の電子顕微鏡による観察においてはステンレス鋼製キーパー、耐高温酸化性被覆層、歯科用合金の三者は各界面で相互に隙間の発生は認められない。また長期に渡る実験室的な耐変色性試験においても隙間腐食の発生は認められない。
【００４３】
金粉の塗布固着による耐高温酸化性被覆層の場合は純金粉末に有機バインダーを混合し塗布することによってキーパー表面に耐高温酸化性被覆層を施すこともできる。合金粉末を使用する時は高温で比較的酸化されやすい成分を多く含有しない方が好ましく、さらに好ましくは、純金を主成分として貴金属元素で構成される合金粉末がよい。
【００４４】
上記の耐高温酸化性被覆層とステンレス鋼製キーパーの界面はワックス焼却時の６５０〜７００℃の高温において相互拡散が誘引され、界面は合金化して金コーティング被覆層はキーパー表面に密着した被覆層を形成する。
【００４５】
耐高温酸化性被覆層をメッキ法により作製する場合の好ましい一例を示す。前処理工程として鋳接部材表面の脱脂を行い表面の油脂分を除去する。次に酸浴などで活性化処理を行った後水洗し、乾燥した後金メッキ法を行う。金メッキ法は種々の方法があるが、ステンレス鋼材に対する金メッキ法であれば特に限定されるものではない。
【００４６】
貴金属粉を塗布する場合の好ましい一例を示すと次のような工程となる。キーパーの脱脂処理を行い表面の油脂分を除去し乾燥する。次に平均粒径１μｍ以下の粒度の金粉を有機バインダーと混合し表面に塗布した後、自然乾燥、又は乾燥機などを使用して冷風乾燥、温風乾燥を行う。有機バインダーは金粉の塗布、被覆固着を目的とするものであり、乾燥、固化する物であれば特に限定されるものでないが環境汚染などに影響を及ぼす溶剤などは避ける。
【００４７】
耐高温性酸化性被覆層の厚さは、０．２μｍ〜２０μｍであり、好ましくは１μｍ〜１０μｍ、さらに好ましくは３μｍ〜８μｍである。
【００４８】
耐高温酸化性被覆層がメッキ法による場合の好ましい厚さは、０．２μｍ〜１５μｍであり、好ましくは１μｍ〜１０μｍ、さらに好ましくは３μｍ〜８μｍである。
【００４９】
耐高温酸化性被覆層が塗布法による場合の厚みは、０．２μｍ〜２０μｍが好ましく、１μｍ〜１０μｍがさらに好ましく、また更に好ましくは３μｍ〜８μｍである。
【００５０】
鋳造する金属の種類は、９００℃〜１４００℃の溶融温度範囲の合金が好ましく、９００℃〜１１００℃の溶融温度の合金がさらに好ましく、またさらに歯科鋳造用に使用される９００℃〜１０００℃の歯科用合金が好ましい。歯科用合金中においても、金合金、金銀パラジウム合金が好ましく、金合金がさらに好ましい。
【００５１】
鋳接部材の種類としては耐食性に優れるステンレス鋼材が好ましく、フェライト系ステンレス鋼がさらに好ましく、またさらに歯科用に使用される歯科用キーパー素材であるＳＵＳ４４４相当品，ＳＵＳ４４７Ｊ等が好ましい。
【００５２】
さらにキーパーの素材としては、磁性ステンレス鋼に例示されている金属材料を使用する。磁性ステンレス鋼の表面に１０〜１５μｍクロムコーティングを付加することが好ましいが、これらのキーパーの素材に限定されるものではない。磁性ステンレス鋼は、鋳接時の熱影響により、炭化物の析出、σ層の析出、結晶の粗大化などの物性の変質により、ステンレス鋼の耐食性をやや劣化することがある。これらの熱影響による耐食性の劣化を防止するために、クロムコーティングを付加し、耐食性、耐酸化性を更に向上することを期待している。
【００５３】
鋳造方法としては、高温鋳型が好ましく、さらに好ましくは鋳型温度が６００℃〜８００℃で保持することが好ましい。またさらに歯科のロストワックス鋳造法に使用される石膏型バインダーの鋳型を使用して鋳型温度６５０〜７００℃で鋳造することが好ましく、さらに好ましくは鋳型の加熱時間は、素材と被覆層の過剰な相互拡散を避けるために、６０分以下の短時間が好ましい。
【００５４】
【実施例】
次に実施例により本発明を説明する。
（実施例１〜実施例５）
金メッキ層：キーパー素材としてＳＵＳ４４４のステンレス鋼材を使用してφ６ｍｍ×５ｍｍの試料を各７個作製し、アルカリ脱脂処理を行った。さらに表面の活性化処理を行った後、電極を接続し金メッキ浴中に浸漬して各試料に約１、２、５、８、１０μｍの５種類の２４ｋ（純金）メッキ法を施した。メッキ層の厚さは予備試験結果から通電時間の制御により各被膜厚さを各目的厚さの近似に調整した。
【００５５】
耐高温酸化性被覆層として、各試料に約１、２、５、８、１０μｍの５種類の２４ｋ（純金）メッキ層を施し、歯科鋳造用金銀パラジウム合金を鋳接し、引張試験により鋳接強さの測定を行うと共に、断面の光学顕微鏡観察、鋳接界面の電子顕微鏡による組織観察、及びエネルギー分散分析により鋳接界面の線分析を行ない拡散状態などについて調べた。結果は表１に示す通りである。
【００５６】
（実施例６〜実施例１１）
キーパー素材にクロムコーティングを施し、更に金被覆層を施した場合の効果を確認するために、前述のＳＵＳ４４４のステンレス鋼材を、アルカリ脱脂を行ない、活性化処理後、各試料に約５μｍクロムメッキ層を施した後、さらに各試料表面に被膜厚さが０．５、１、２、５、８、１０μｍの６種類の金メッキ層を施した。メッキ層の厚さは通電時間の制御により被膜厚さを調整した。
【００５７】
（実施例１２〜実施例１４）
金合金メッキ層の耐高温性酸化の効果を確認するために、市販キーパーであるＡＵＭ２０のクロムコーティング層表面を脱脂、活性化処理後各試料に１８ｋ金合金の簡易ペンメッキ法を使用して約１、２、３μｍの２種類の金合金メッキ層を形成した。
【００５８】
（実施例１５〜実施例１７）
アセトン中にＰＭＭＡレジン（ダイヤナール）を溶解して有機バインダーを作製後、平均粒径１μｍ以下の純金粉を混合して耐高温酸化性の被覆層を形成するための純金属粉末コーティング材を作製した。このコーティング材を使用して、市販のキーパーであるＡＵＭ２０のクロムコーティング層の表面を脱脂した後、各試料に筆で塗布して約４、６、１０μｍの３種類の被覆層を施し温風にて乾燥を行なった。
【００５９】
（実施例１８〜実施例２１）
市販のキーパーであるＡＵＭ２０のクロムコーティング層表面をアルカリ脱脂処理、活性化処理を行い、電極を接続し金メッキ法浴中に浸漬して約１、２、５、８μｍの２４ｋ（純金）メッキ層を施した。メッキ層の厚さは予備試験結果から通電時間の制御により各被膜厚さを各目的厚さの近似に調整した。
【００６０】
前述の（実施例１）〜（実施例２１）に関して以下の工程で試験体を作製し、後述の確認試験を行った。即ち、（実施例１）〜（実施例１１）の試料は、引張試験による鋳接強さの測定、鋳接界面の組織観察、電子顕微鏡により組織観察、界面のエネルギー分散分析による拡散状態の確認、及びＪＩＳ  Ｔ  ６１０６に準拠した変色試験などを行なった。なお（実施例１２）〜（実施例２１）の試料については、試料の大きさが引張試験の供試体として適応できなかったので簡易的なたわみ試験により目視で確認した。
【００６１】
前記方法で金被覆層を施した各試料の一面にφ５ｍｍ×２７ｍｍの歯科用ワックスを接着し、石膏系の急速加熱タイプの鋳型材、及び徐加熱タイプの鋳型材を使用して各試料について２種類の鋳型を製作し、３０分間静置した。
【００６２】
石膏系の急速加熱タイプの鋳型は、ワックス焼却炉を７００℃に設定し、予め昇温しておいた炉内に鋳型を挿入し、３０分間係留してワックス焼却を行った。ワックス焼却後に遠心鋳造機に鋳型をセットして歯科用金銀パラジウム合金をバーナーで溶解し鋳造後室温まで放冷した。冷却後、鋳型から試料を取り出しガラスビーズを用いたサンドブラストで清掃した。清掃後、スプルーを切断し、後述の各試験に使用した。
【００６３】
一方、徐加熱タイプの鋳型はワックス焼却炉に鋳型を挿入し、室温から２時間で７００℃まで昇温後７００℃で３０分係留してワックス焼却を行った。その後遠心鋳造機に鋳型をセットして歯科用金銀パラジウム合金をバーナーで溶解し鋳造後室温まで放冷した。冷却後、鋳型から試料を取り出しガラスビーズを用いたサンドブラストで清掃した。清掃後、スプルーを切断し、後述の各試験に使用した。
【００６４】
鋳接強さの測定：実施例１〜実施例１１の試料について、引張試験を行い鋳接強さを測定した。判定基準は鋳型から取り出した時にすでに脱落している試料及び取り出し後、清掃などの試験に供する前に脱落したものは鋳接ができていないと判断した。引張試験において鋳接強さが数値的に確認されたものは、すべて鋳接ができていると判断した。結果は表１に示す。
【００６５】
実施例１〜実施例５のステンレス鋼材に金メッキ層を施した場合は、被覆層の厚さが１μｍの時顕微鏡での組織観察により融着は確認されたが鋳接強さはやや低い値を示した。これはワックス焼却時の温度で鉄と金の相互拡散が早く進行し、鉄の高温酸化による影響が部分的に現われためと思われる。しかしメッキ法条件等の制御で、より緻密なメッキ層を施すことにより、１μｍの被覆厚さであれば十分被覆層として使用できる。
【００６６】
メッキ厚さが１０μｍの時は金と鉄が十分拡散した部分で融点が下がり一部で半溶融している痕跡が認められる。ステンレス鋼に金メッキ法を行なった場合は鋼材の主成分である鉄と金が比較的拡散しやすいために母材成分の鉄の影響を受けやすい。しかし被覆層の厚さが１μｍ〜１０μｍ何れの場合も、互いに融着し引張試験により鋳接強さが認められる。
【００６７】
実施例６〜実施例１１のＳＵＳ４４４のステンレス鋼材の表面にクロムコーティングを施したキーパー素材に、金メッキ層を行なった試料の鋳接強さの判定結果を表１に示す。
クロムコーティングを行った場合はクロムリッチ層の影響を大きく受けるために金との相互拡散は鉄に比較して遅く、メッキ層の厚さが０．５μｍ〜１０μｍの範囲で何れも鋳接強さが数値的に認められる。
【００６８】
鋳接強さの測定結果から見ると実施例１〜実施例１１の何れの被覆層も融着による強さが認められ、テクニックエラーを無視すれば鋳接時に界面に酸化膜の介在がなく、界面で被覆層を介してキーパーと歯科用合金が融着し、隙間の発生がなく、本発明の要件を満たしている。
【００６９】
実施例１２〜実施例１４の１８ｋ金合金メッキ層の場合は、ペンシル型の簡易ペンメッキ法を使用したので１μｍ〜１０μｍ範囲全体の確認試験をできなかった。市販のＡＵＭ２０のクロムコーティング試料に約１〜３μｍの被膜厚に対する鋳接強さの測定は、試料の大きさが引張試験の供試材として適応できなかったので、簡易なたわみ試験を行ない、融着していることが確認できたことから純金以外の１８金メッキ層においても、合金元素の酸化による融着阻害は起こっていないことが実証された。
【００７０】
実施例１５〜実施例１７の市販のＡＵＭ２０のクロムコーティング試料に純金粉末を被覆した場合の鋳接試験結果を表１に示す。純金粉を有機バインダーと混合した場合、使用方法は非常に煩雑であるが、耐高温酸化被膜としては非常に有効であり、前述と同様に試料の大きさが引張試験の供試材として適応できなかったので、簡易なたわみ試験を行ない、融着していることが確認できた。しかし純金粉末の被覆厚さは粒度に依存するため、被膜厚さの下限は金粉の粒度で限定される。
【００７１】
実施例１８〜実施例２１の市販のＡＵＭ２０のクロムコーティング試料に各１、２、５、８μｍの金メッキ層を施した４種類のキーパーについて鋳接試験を行ない鋳接状態を確認した。前述と同様に試料の大きさが引張試験の供試材として適応できなかったので、簡易なたわみ試験を行ない、融着していることが確認できた。
【００７２】
光学顕微鏡による鋳接界面の観察結果：実施例１〜実施１１の試料について鋳接試料の断面の組織観察を行った結果、メッキ層の厚さが１μｍ〜１０μｍの範囲で何れも酸化膜の介在がなく正常な状態で融着している。
【００７３】
実施例１２〜実施例２１の市販のＡＵＭ２０のクロムコーティング試料に純金粉を塗布した被覆層を施した場合、鋳接界面も歯科用合金と融着し、酸化膜の介在は認められない。また塗布した粉末の脱落している様子も認められず、ワックス焼却時にバインダーが燃焼後、ステンレス製キーパー表面に拡散融着していることが確認された。
【００７４】
また市販のＡＵＭ２０のクロムコーティング試料に純金メッキ層を施した場合、及び１８ｋの金合金メッキを施した場合の何れの試料においても顕微鏡での組織観察結果によると本発明の目的を十分満たしていることが確認された。
【００７５】
電子顕微鏡による鋳接界面の観察：ＡＵＭ２０の表面にクロムコーティングを行なったキーパー表面に金メッキ層を施した試料について断面を観察した結果、被膜の厚さが１μｍ〜８μｍの範囲で何れも良好な状態で融着していることが確認された。
【００７６】
エネルギー分散分析の結果キーパー側では界面付近でステンレスを構成している主元素である鉄が減少し、クロムのピークが著しく高くなり、メッキ層の界面付近から低下している。金はキーパー側では全く観察されないが、メッキ層の界面付近では徐々に金のピークが高くなりメッキ層では著しくシャープなピークを示す。また鋳接した歯科用合金側の界面付近ではピークが急激に低下するが、金を含有している合金であり、ピーク高さは金の存在を示している。
【００７７】
鋳接根面板の作製：市販品キーパーの確認試験を行なうために、ＡＵＭ２０のクロムコーティング層表面を脱脂処理、活性化処理後、約３μｍの厚さの金メッキ層を行なった。このキーパーを使用して臨床模型上で根面板のワックスパターンを作製し、鋳造用のスプルーを付着後模型から取り外し急加熱タイプの石膏系鋳型材を使用して鋳造用鋳型を作製した。
【００７８】
前述の方法で７００℃の焼却炉内で３０分間ワックスを焼却した後、歯科用金銀パラジウム合金を鋳造して、キーパーに鋳接した根面板を作製した。これらの試験体の鋳接界面を光学顕微鏡で確認後、全体を歯科の研磨システムに従って研磨した後、ＪＩＳ  Ｔ  ６１０６歯科鋳造用金銀パラジウム合金の変色試験法に準じて変色試験を行なったが特に異常は認められなかった。
【００７９】
比較例として、市販キーパーであるＡＵＭ２０（比較例１〜比較例４）及びＡＵＭ２０に１０〜１５μｍのクロムコーティングを施したキーパー（比較例５〜比較例８）の二種類にφ３ｍｍ×１５ｍｍのワックスを突合わせ接着をし、前述の方法で急速加熱型クリストバライト鋳型を作製した。ワックス焼却後歯科用金銀パラジウム合金で鋳接し、貴金属被覆層を施さない場合の鋳接結果の確認を行なった。二種類の試料、各４個の何れも鋳型から取り出した時にすでに脱落していることが認められ、キーパーの鋳接面も表面が酸化して黒褐色を呈し、融着の痕跡は確認されなかった。
【００８０】
【表１】
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【００８１】
【発明の効果】
以下に発明の効果について述べる。
この発明は、鋳接部材を使用して鋳接する際に、耐高温酸化性被覆層を設けることにより、鋳接が実質的に行われ、接着力が増大する。すなわち、本発明により、単なる鋳接では接着を行うことができなかったものが、界面に酸化膜が介在しないで隙間なく鋳接できるようになった。
【００８２】
従来は高強度に接着させることができず、更に酸化被膜の介在による接着不良に起因した界面剥離、腐食、歪み、割れ、ヒビ、錆の原因になっていたものが本発明により解消した。また鋳接部分に応力が集中することにより、耐久性に問題が残ることもなくなった。
【００８３】
歯科分野においては、耐高温酸化性被覆層を有する耐高温酸化性被覆鋳接部材の応用として歯科用磁性アタッチメント用キーパーがあり、表面が少なくとも耐高温酸化性被覆層が施されているため、歯科用合金を鋳接した時、界面で相互拡散を誘引し完全に融着して、酸化膜の介在がなく、隙間のない鋳接を行うことができる。
【００８４】
この技工操作は、耐高温酸化性被覆層が施されているキーパーの供給を受けるだけで従来の鋳接と同じ技工操作で、良好な結果が得られるために、特に熟練度を要求されるものではない。しかも患者に装着後、長期にわたる口腔内の使用においても隙間腐食の発生によるキーパーの変色や腐食の発生が認められない。
【００８５】
また、たとえ技工上のテクニックエラーで鋳接界面に融着していない隙間が部分的に発生しても、貴金属コーティング層は、ワックス焼却時にキーパー表面に拡散融着しているために、鋳接した歯科用貴金属と金コーティング層との電位差は非常に近似しているために隙間腐食の発生がほとんどない。
【００８６】
従ってキーパーの表面は腐食による面荒れが生じないためにキーパーの吸着面と義歯床に埋設された磁石構造体との密着は長期に亘って非常に安定である。また従来の鋳接においては、ステンレス鋼製のキーパー表面はワックス焼却時の高温で酸化膜が生成して、吸着面を平面に仕上げるために非常に労力を要したが、本発明のキーパーは酸化膜の生成がなく、表面の貴金属被覆層が拡散融着をした状態で平面を保持しているので鏡面に研磨仕上げをするだけで使用に供することができる。
【００８７】
従って本発明は従来使用のキーパーのように酸化や隙間腐食により吸着力の低下を招いたり脱落を引き起こす恐れは解消され、臨床的に優れた磁性アタッチメント用キーパーを提供できるものである。
【００８８】
本発明の耐高温酸化性被覆鋳接部材は、特に口腔内での使用に適しており、鋳接界面の腐食が進み脱落が発生したり、キーパーの変色、歯垢の付着による細菌の増殖、などの問題も発生しない。そればかりか、鋳造体の酸洗いなどを行なった後、水洗が不十分である場合、鋳接界面の隙間に付着した洗浄液が鋳接界面に残り口腔内へ運ばれることも無くなった。
【００８９】
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のキーパーを使用した義歯床の磁性アタッチメントを装着する直前の断面図
【図２】  本発明のキーパーを使用した磁性アタッチメントを装着した義歯床の装着状態を示す断面図
【図３】  本発明の貴金属被覆層を施したキーパーを使用した時の鋳接根面板の断面図
【図４】  鋳接強さを測定した試験体の断面図
【符号の説明】
１  耐酸化性被覆層（貴金属被覆層）                ８  ステンレス鋼
２  キーパー                                      ９  貴金属被覆層
３  根面板                                        １０  歯科用合金
４  磁石構造体
５  支台歯
６  義歯床
７  人工歯
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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