説明

義歯の製造法

【課題】良好な加工性を示すコバルト−クロム合金からなる義歯を提供すること。
【解決手段】
レーザ溶融法および/またはレーザ焼結法により義歯を製造するための
43〜68重量%のコバルト、
12〜30重量%のクロム、
8〜25重量%のタングステン、
0〜13重量%の鉄、
0〜30重量%のマンガン、
0〜10重量%のモリブデン、
0〜5重量%の元素アルミニウム、タンタル、レニウム、チタンのうちの少なくとも1つ、および
0.1重量%未満の炭素
からなるコバルト−クロム合金の使用。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、義歯を製造するためのコバルト−クロム合金の使用に関する。また本発明は、義歯を製造するための方法に関する。
【背景技術】
【0002】
いずれもの形状の義歯を安価で高精密に製造するために、義歯をレーザ溶融法またはレーザ焼結法を用いて製造することが知られている。この場合、特許文献1により基本的に知られている方法を使用することができる。粉末形態の材料の連続する層を支持体に付着させることにより製造を行い、各々の層を、次の層の付着前に集束したレーザビームによって加熱して、下にある粉末層に固定する。
【0003】
特許文献2からは、歯科用製品を製造するための、フリーフォーム(Freiform)焼結および/またはフリーフォーム溶融が見て取れる。ここでは、全体の製造時間を短縮するために、形成されるそれぞれの材料層の位置に繰り返してレーザビームまたは電子ビームを照射するようにレーザビームまたは電子ビームを導く。
【0004】
特許文献3からは、固定される、または取り外し可能な義歯用の焼付・鋳造合金として意図されるコバルト−クロム合金が知られている。ここで、この合金は、セラミックでの前装に必要な熱処理後に、300(HV5)未満の硬度を有する必要がある。コバルト−クロム合金は、42〜69.5重量%のコバルト、10〜35重量%のクロム、および5〜25重量%のタングステンから成る。さらに、この合金は、2〜10重量%の鉄、1〜4重量%のアルミニウム、0〜5重量%レニウム、および0〜2重量%のチタンを含み、ただし、クロム、タングステンおよびレニウムの量の合計は少なくとも27.5重量%、多くて45重量%であり、チタンおよびアルミニウムの合計は、多くて5重量%である。この合金による実験は、この合金が十分な量で流れ出ず、従って、フレームワークの微細な領域を製造できないことを示している。これは、アルミニウムが酸化し、生じる酸化物被膜が流出を妨げるためである。また、硬度に悪影響を及ぼす金属間コバルト−アルミニウム相の形成も不都合である。さらに、この合金は、DIN22674に従って測定して、7日間で約65μg/cm2の腐食速度を示す。DIN22674によるこの腐食速度は、歯科技術の分野での使用に対しては確かに許容されるが、基本的には、歯科分野で用いられる合金のメーカの要求には十分でない。むしろ、貴金属合金の腐食速度のオーダー、すなわち7日間で10μg/cm2より低い腐食速度を有するコバルト−クロム合金を使用することが努められる。上記したコバルト−クロム合金のこれらの負の特性のために、これらの合金は実際には使用されなかった。
【0005】
他のコバルト−クロム合金が、特許文献4から見て取れる。この合金は、アルミニウムを含まないが、2〜4重量%の範囲にあるガリウムを含む。
【0006】
特許文献5に記載の歯科用鋳造合金は、25〜32重量%のクロム、8〜12重量%のタングステン、それぞれ0.05〜0.4重量%の周期表の第4および/または第5亜族(subgroup)の元素の1つまたは複数の元素、製造に因る不純物、および残部としてコバルトとを有する。
【0007】
特許文献6の主題は、20〜35重量%のクロム、4〜8重量%のモリブデン、3重量%までのケイ素、0.05〜1.2重量%のタンタル、ニオブおよび/またはタングステン(ただし、各々の元素タンタル、ニオブおよび/またはタングステンの割合は、0.5重量%未満)、0.3重量%までの炭素、0.05〜0.4重量%の窒素、3重量%までの鉄、3重量%までのマンガン、1重量%未満の考えられる不純物、および残部としてのコバルトからなる歯科用鋳造製品のための合金である。
【0008】
フリーフォーム焼結および/またはフリーフォーム溶融による義歯の製造のためにコバルト−クロム合金を用いる場合、実際の用途において鋳造合金として適当であると実証されたコバルト−クロム合金のみをもっぱら用いる。文献において知られる他の合金は用いない。というのは、レーザ焼結および/またはレーザ溶融により負の特性が強まるとの想定による。さらに、コバルト−クロム材料からレーザ焼結および/またはレーザ溶融によって製造された義歯は高いひずみ傾向を示し、従って必要な熱処理工程により脆さが生じて、これは非常に低い破損点伸び率をもたらすということが想定される。また、機械的な仕上げ加工において不都合である極端に高い硬度をもたらすことも想定される。
【特許文献1】独国特許発明第196 49 865号明細書
【特許文献2】欧州特許出願公開 1 568 472号明細書
【特許文献3】独国特許発明第33 19 457号明細書
【特許文献4】欧州特許出願公開 1 696 044号明細書
【特許文献5】国際公開2004/042098号パンフレット
【特許文献6】独国特許出願公開第198 15 091号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明は、良好な加工性を示すコバルト−クロム合金からなる義歯を提供するという目的に基づく。破損傾向を最小限にすると同時に、問題のない仕上がりを可能にする硬度値を達成することを意図する。また、貴金属合金の範囲にある腐食速度を達成することを意図する。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記の目的は、本発明によれば、レーザ溶融法および/またはレーザ焼結法により義歯を製造するための、
43〜68重量%のコバルト、
12〜30重量%のクロム、
8〜25重量%のタングステン、
0〜13重量%の鉄、
0〜30重量%のマンガン、
0〜10重量%のモリブデン、
0〜5重量%の元素アルミニウム、タンタル、レニウム、チタンのうちの少なくとも1つ、および
0.1重量%未満の炭素
からなるコバルト−クロム合金の使用によって解決される。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
好ましくは、上記コバルト−クロム合金は0.5〜5重量%のアルミニウムを含むこととする。
【0012】
とりわけ、コバルト−クロム合金が、50〜65重量%のコバルト、15〜22重量%のクロム、15〜22重量%のタングステン、3〜11重量%の鉄、および1〜3重量%のアルミニウムを含むことが意図される。
【0013】
好ましくは、コバルト−クロム合金は、50〜60重量%のコバルト、15〜22重量%のクロム、15〜22重量%のタングステン、4〜10重量%の鉄および1〜3重量%のアルミニウムを含む。
【0014】
驚くべきことに、レーザ溶融法および/またはレーザ焼結法によって、従ってフリーフォーム焼結および/またはフリーフォーム溶融によって製造される、実際には使用されていなかった上記組成のコバルト−クロム合金は、鋳造合金について知られているものと等しい破損点伸び特性を示す義歯をもたらした。しかしながら、同時に、驚くべきことに、DIN22674に従って測定して、7日間で10μg/cm2未満の腐食速度が得られ、この腐食速度は、同様の組成の歯科用鋳造合金の腐食値よりも6倍以上低い。
【0015】
DIN22674による腐食速度は、鋳造により、またはレーザ溶融法および/若しくはレーザ焼結法によって製造された合金の薄板をISO10271に対応する試験溶液に曝し、次いで薄板(薄板の表面積は知られている)から溶け出した物質の量を7日後に測定することによって定められる。
【0016】
優れた耐腐食性に加えて、良好な機械特性も驚くべきものである。これら双方とも、おそらく、金属間相はレーザ溶融および/またはレーザ焼結によって影響を受けるが、鋳造プロセスとは対照的に、負の特性が認められるようになるほどには前記相が形成されないというキネティクス(Kinetik)により説明することができる。
【0017】
さらに、続く熱処理前に350(HV10)未満の硬度を示し、適切な仕上げ加工を可能とする義歯が得られる。しかしながら、ひずみを補正するために熱処理が必要な場合にも、測定は、硬度が400(HV10)以上に上昇しても、問題のない仕上げ加工がなお可能であり、これは予期することができない特性であることを示した。
【0018】
特に、レーザ溶融による製造がなされる、すなわち、個々の粉末層が順次溶融されることにより付着される場合に、義歯、例えばフレームワークの好ましい特性が発現する。それぞれ溶着し続いて硬化した層にさらなる粉末層が付着し、この粉末層は同様に溶融して、その際、その下にある層に溶着する。これらの処理ステップを連続的に行って、フリーフォーム溶融により、製造される義歯、例えばフレームワークの所望の形状を得る。
【0019】
さらなる展開として、コバルト−クロム合金はさらに、0〜0.2重量%の元素ホウ素、イットリウムのうちの少なくとも1つ、0〜2重量%の元素バナジウム、ケイ素、銅、亜鉛、ニオブの元素のうちの少なくとも1つ、0〜10重量%のガリウム、0〜5重量%のゲルマニウム、および0〜1重量%の元素セリウム、ランタンのうちの少なくとも1つを含んでいてもよい。
【0020】
このこととは別に、クロム、タングステンおよびレニウム並びに/またはアルミニウムの合計は、50重量%を超えないほうがよい。
【0021】
特に、クロム:タングステン+レニウムの比が約2:3〜約2:1であり、特に約2:3〜約3:2であるとよい。
【0022】
さらに、クロム+タングステンの含有量が少なくとも30重量%、多くて50重量%であり、クロム:タングステンの比が約3:4〜約4:3であるとよい。
【0023】
しかしながら、本発明は、コバルト−クロム合金の粉末からの層状の築造によって義歯を製造するための方法を特徴とし、この方法では、複数の粉末層を順次互いに重ねて付着させ、各粉末層を、その後の粉末層の付着前に、製造される義歯の選択した断面領域に対応する所定の領域において集束したレーザビームによって所定の温度にまで加熱し、粉末層をその下の粉末層に、粉末層の溶融および/または焼結によって固定することを含み、上記コバルト−クロム金属として、
43〜68重量%のコバルト、
12〜30重量%のクロム、
8〜25重量%のタングステン、
0〜13重量%の鉄、
0〜30重量%のマンガン、
0〜10重量%のモリブデン、
0〜5重量%の元素アルミニウム、タンタル、レニウム、チタンのうちの少なくとも1つ、および
0.1重量%未満の炭素
を有するものを使用する。
【0024】
この場合、義歯には、レーザ焼結法および/またはレーザ溶融法による義歯の製造後に、事前の熱処理なしに、セラミックまたはプラスチックの前装を設けることが特に提案される。
【0025】
驚くべきことに、相当するコバルト−クロム合金を用いると、フリーフォーム焼結法および/またはフリーフォーム溶融法によって製造される義歯が、いずれの場合にも前装前に、鋳造合金については通常である硬度を有することが見出された。あらゆるひずみ傾向に関連する欠点は存在しない。
【0026】
さらに、レーザ溶融工程および/またはレーザ焼結工程の前または後の熱処理を伴わない、本発明によるコバルト−クロム合金の使用は、鋳造材料に典型的な硬度、および前装後にも十分な延性を有するひずみのないフレームワークを生ずることが判明した。
【0027】
特に、コバルト−クロム合金がさらに、0〜0.2重量%の元素ホウ素、イットリウムのうちの少なくとも1つ、0〜2重量%の元素バナジウム、ケイ素、銅、亜鉛、ニオブのうちの少なくとも1つ、0〜10重量%のガリウム、0〜5重量%のゲルマニウム、および0〜1重量%の元素セリウム、ランタンのうちの少なくとも1つを含むことが意図される。その際、この合金は、50重量%を超えないクロム、タングステンおよびレニウム並びに/またはアルミニウムを含むほうがよい。さらに、本発明は、クロム:タングステン+レニウムの比が約2:3〜約2:1であり、特に約2:3〜約3:2であることを特徴とする。
【0028】
本発明の態様によれば、クロム+タングステンの含有量は少なくとも30重量%、多くて50重量%であり、クロム:タングステンの比が約3:4〜約4:3である。
【0029】
特に、本合金は、50〜65重量%のコバルト、15〜22重量%のクロム、15〜22重量%のタングステン、4〜11重量%の鉄、および1〜3重量%のアルミニウムを含むことができる。
【0030】
本発明は、また、コバルト−クロム合金から成る義歯が、レーザ焼結法および/またはレーザ溶融法を用いて製造され、前装前の熱処理を伴わないで、硬度HV(HV10)≦350を有することを特徴とする。
【0031】
驚くべきことに、熱処理を前装の前にする場合には、本発明による義歯、例えばフレームワークの硬度が上昇する(400よりも大きい値(HV10))ことが見出された。引っ張り強度および引っ張り降伏強度も同様に上昇する。しかしながら、硬度の上昇にもかかわらず、仕上げ加工には問題がない。続く義歯、例えばフレームワークの前装においては、顕著な硬度の上昇を認めることはなかった。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
レーザ溶融法および/またはレーザ焼結法を用いて義歯を製造するための、
43〜68重量%のコバルト、
12〜30重量%のクロム、
8〜25重量%のタングステン、
0〜13重量%の鉄、
0〜30重量%のマンガン、
0〜10重量%のモリブデン、
0〜5重量%の元素アルミニウム、タンタル、レニウム、チタンのうちの少なくとも1つ、および
0.1重量%未満の炭素
からなるコバルト−クロム合金の使用。
【請求項2】
アルミニウムの割合が0.5〜5重量%であることを特徴とする請求項1に記載のコバルト−クロム合金の使用。
【請求項3】
50〜65重量%のコバルト、15〜22重量%のクロム、15〜22重量%のタングステン、3〜11重量%の鉄、および1〜3重量%のアルミニウムを含む請求項1に記載のコバルト−クロム合金の使用。
【請求項4】
50〜60重量%のコバルト、15〜22重量%のクロム、15〜22重量%のタングステン、4〜10重量%の鉄、および1〜3重量%のアルミニウムを含む請求項1に記載のコバルト−クロム合金の使用。
【請求項5】
さらに、0〜0.2重量%の元素ホウ素、イットリウムのうちの少なくとも1つ、0〜2重量%の元素バナジウム、ケイ素、銅、亜鉛、ニオブのうちの少なくとも1つ、0〜10重量%のガリウム、0〜5重量%のゲルマニウム、および0〜1重量%の元素セリウム、ランタンのうちの少なくとも1つを含む請求項1に記載のコバルト−クロム合金の使用。
【請求項6】
クロム、タングステンおよびレニウム並びに/またはアルミニウムの合計が、50重量%を超えない請求項1に記載のコバルト−クロム合金の使用。
【請求項7】
クロム:タングステン+レニウムの比が約2:3〜約2:1であり、特に約2:3〜約3:2である請求項1に記載のコバルト−クロム合金の使用。
【請求項8】
クロム+タングステンの含有量が少なくとも30重量%、多くて50重量%であり、クロム:タングステンの比が約3:4〜約4:3である請求項1に記載のコバルト−クロム合金の使用。
【請求項9】
事前のアニールなしに前装される義歯を製造するための請求項1に記載のコバルト−クロム合金の使用。
【請求項10】
コバルト−クロム合金の粉末からの層状の築造によって義歯を製造するための方法であって、複数の粉末層を順次互いに重ねて付着させ、各粉末層を、その後の粉末層の付着前に、製造される義歯の選択した断面領域に対応する所定の領域において、集束したレーザビームによって所定の温度にまで加熱して、粉末層をその下にある粉末層に、粉末層の溶融および/または焼結によって固定することを含み、前記コバルト−クロム合金として、
43〜68重量%のコバルト、
12〜30重量%のクロム、
8〜25重量%のタングステン、
0〜13重量%の鉄、
0〜30重量%のマンガン、
0〜10重量%のモリブデン、
0〜5重量%の元素アルミニウム、タンタル、レニウム、チタンのうちの少なくとも1つ、および
0.1重量%未満の炭素
からなるものを使用する義歯を製造するための方法。
【請求項11】
アルミニウムの割合が0.5〜5重量%であることを特徴とする請求項10に記載の方法。
【請求項12】
前記合金が、50〜65重量%のコバルト、15〜22重量%のクロム、15〜22重量%のタングステン、4〜11重量%の鉄、および1〜3重量%のアルミニウムを含むことを特徴とする請求項10に記載の方法。
【請求項13】
前記合金が、50〜60重量%のコバルト、15〜22重量%のクロム、15〜22重量%のタングステン、4〜10重量%の鉄、および1〜3重量%のアルミニウムを含むことを特徴とする請求項10に記載の方法。
【請求項14】
前記合金が、さらに、0〜0.2重量%の元素ホウ素、イットリウムのうちの少なくとも1つ、0〜2重量%の元素バナジウム、ケイ素、銅、亜鉛、ニオブの元素のうちの少なくとも1つ、0〜10重量%のガリウム、0〜5重量%のゲルマニウム、および0〜1重量%の元素セリウム、ランタンのうちの少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項10に記載の方法。
【請求項15】
前記合金が、50重量%を超えないクロム、タングステンおよびレニウム並びに/またはアルミニウムを含むことを特徴とする請求項10に記載の方法。
【請求項16】
クロム:タングステン+レニウムの比が約2:3〜約2:1であり、特に約2:3〜約3:2である請求項10に記載の方法。
【請求項17】
クロム+タングステンの含有量が少なくとも30重量%、多くて50重量%であり、クロム:タングステンの比が約3:4〜約4:3であることを特徴とする請求項10に記載の方法。
【請求項18】
前記義歯またはそのフレームワークをレーザ溶融法によって製造することを特徴とする請求項10に記載の方法。
【請求項19】
前記製造される義歯を、事前のアニールなしに前装することを特徴とする請求項10に記載の方法。
【請求項20】
請求項1〜10の少なくとも一項に記載のコバルト−クロム合金からレーザ溶融法および/またはレーザ焼結法により製造される義歯のためのフレームワークであって、7日間で10μg/cm2未満の腐食速度を示すフレームワーク。
【請求項21】
レーザ溶融法および/またはレーザ焼結法によりコバルト−クロム合金から製造され、前装および事前の熱処理なしに硬度HV(HV10)≦350を有する義歯であって、前記コバルト−クロム合金は請求項1〜10の少なくとも一項に記載の組成物を有する義歯。

【公開番号】特開2008−266310(P2008−266310A)
【公開日】平成20年11月6日(2008.11.6)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−71193(P2008−71193)
【出願日】平成20年3月19日(2008.3.19)
【出願人】(504013395)デグデント・ゲーエムベーハー (22)
【Fターム(参考)】