活体组织用超弹性锆合金、医疗用器具和眼镜的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种活体组织用超弹性合金，其由下述的活体组织用超弹性锆合金构成，在该活体组织用超弹性锆合金由下述的组分构成，即，含量在27mol%～54mol%的范围内的钛；使锆的β相稳定的β相稳定元素的铌的含量在5mol%～9mol%的范围内的铌；总含量在1mol%～4mol%的范围内的抑制锆的ω相的ω相抑制元素的锡和铝中的至少一者；剩余部分的锆；不可避免的不纯物，该活体组织用超弹性合金的活体组织相溶性高，加工性高，具有超弹性。
【专利说明】活体组织用超弹性锆合金、医疗用器具和眼镜
【技术领域】
[0001]本发明涉及活体组织用超弹性锆合金和采用活体组织用超弹性锆合金的医疗用器具和眼镜。
【背景技术】
[0002]在医疗领域，手术，人工骨(implant)采用各种的活体组织用的合金。
[0003]比如，T1-Ni系合金具有强度，耐磨耗性，耐腐蚀性优良，与活体组织的相容性良好等的特征，作为活体组织用材料，用于各种各样的医疗器械。
[0004]但是，由于Ti一Ni轻合金的加工性缺乏，冷加工率具有界限，在30%~40%的范围内，故必须要求加入中间退火等的加工工艺，加工成本高，在具有复杂的形状的高难度的应用方面具有限制。另外，由于采用Ti一Ni系合金的活体组织用材料中所包含Ni可能导致过敏症状，因此开始研究，不包含可能对活体组织，产生毒性，过敏危险的元素，更加安全的活体组织用材料。 [0005]关于这样的活体组织用材料，专利文献I~4中记载的技术在过去是公知的。
[0006]在专利文献I (JP特许第3521253号文献)中的图3中，记载有由铌(Nb)的含量在10at%~20at%的范围内，锡(Sn)的含量在3at%~8at%的范围内，剩余部分(74at%~86at%)为钛(Ti)构成的Ti 一 Nb — Sn系的活体组织用的形状记忆合金。在专利文献I记载的技术中，如图10的应力一形变曲线所示，最大恢复形变量(形变的最大值——卸载后的残余形变)只具有稍高的3.5%的弹性。
[0007]在专利文献2 (JP特许第3884316号文献)中，记载有由2at%~12at%的钥(Mo)，小于14at%的镓(Ga)，以及剩余部分的钛(Ti)构成的Ti 一 Mo — Ge系的活体组织用超弹性钛合金；由2at%~12at%的钥(Mo)，小于8at%的锗(Ge)，剩余部分的钛(Ti )构成的Ti 一Mo — Ge系的活体组织用超弹性钛合金。
[0008]在专利文献3 (JP特许第4128975号文献)中，记载有T1- Nb - (Au, Pt, Pd, Ag)系的活体组织用超弹性钛合金，其由下述的组分构成，即，铌(Nb)的含量在5mol%~40mol%的范围内，金(Au)，白金(Pt)，钯(Pd)，银(Ag)的含量分别小于10mol%，并且它们的总含量小于20mol%，剩余部分的钛(Ti)。
[0009]在专利文献4 (JP特许第4302604号文献)中，记载有Ti 一(Ta，Nb) — Zr — Mo系的活体组织用超弹性钛合金，该合金由下述的组分构成，即，xmol%的钽(Ta)和ymol%的铌(Nb)满足 15mol ^ 1.5x + y ^ 45mol%，锆(Zr)在 lmol% ~20mol% 的范围内，钥(Mo)的含量在I~6mol%的范围内，Ta，Nb，Zr，Mo的总量小于60mol%，剩余部分的钛(Ti )。另外，在专利文献4中，如图2，图3所示，在应力一形变曲线中，最多具有4%的弹性。
[0010]已有技术文献
[0011]专利文献
[0012]专利文献I JP特许第3521253号文献(权利要求书，第0009段，图3，图10)；
[0013]专利文献2 JP特许第3884316号文献(权利要求1，2，第0013~0022段，第0042 ~0047 段，图 2，图 3);
[0014]专利文献3 JP特许第4128975号文献(权利要求1，第0023~0039段)；
[0015]专利文献4 JP特许第4302604号文献(权利要求1，第0030~0058段，图2，图3)。
【发明内容】
[0016]发明要解决的课题
[0017](现有技术的问题)
[0018]在专利文献1，4中记载的超弹性钛合金中，弹性只达到5%，很难在必须要求高弹性的部位，比如，血管扩张的手术中所采用的支架等部位中采用。
[0019]另外，在专利文献I~4中记载的方案中，具有超弹性或者冷加工性不充分的问题。
[0020]还有,在专利文献3中记载的方案中，采用Au, Pt, Ag等价格较高的贵金属元素,故具有成本高的问题。
[0021]本发明的技 术课题在于提供活体组织适合性高，加工性高，并且具有超弹性的活体组织用超弹性合金。
[0022]用于解决课题的技术方案
[0023]为了解决上述技术课题，权利要求1所述的活体组织用超弹性锆合金的特征在于其由下述的组分构成，即，
[0024]含量在27mol%~54mol%的范围内的钛；
[0025]使锆的β相稳定的含量在5mol%~9mol%的范围内的β相稳定元素的铌；
[0026]总含量在I~4mol%的范围内的抑制锆的ω相的ω相抑制元素的锡和铝中的至少一者；
[0027]剩余部分的锆；
[0028]不可避免的杂质。
[0029]为了解决上述技术课题，权利要求2所述的医疗用器具的特征在于该医疗用器具由权利要求1所述的活体组织用超弹性锆合金而构成。
[0030]为了解决上述技术课题，权利要求3所述的眼镜的特征在于该眼镜具有由权利要求I所述的活体组织用超弹性锆合金而构成的眼睛框架。
[0031]发明的效果
[0032]按照权利要求1所述的发明，可提供活体组织相溶性高，加工性高，并且具有超弹性的活体组织用超弹性锆合金。
[0033]按照权利要求2所述的发明，可提供由活体组织相溶性高，加工性高，并且具有超弹性的活体组织用超弹性锆合金构成的医疗用器具。
[0034]按照权利要求3所述的发明，可提供由活体组织相溶性高，加工性高，并且具有超弹性的活体组织用超弹性锆合金构成的眼镜。
【专利附图】
【附图说明】
[0035]图1为实施例的合金5的室温状态的应力一形变曲线；[0036]图2为比较例的合金15的室温状态的应力一形变曲线。
【具体实施方式】
[0037]下面对本发明的实施方式的具体例子进行说明，但是，本发明并不限于下述的实施例。
[0038]本发明的合金为以锆(Zr)为主合金的锆系合金。另外，本发明的合金具有降低从作为错的室温下的马氏体(martensite)转变的母相的β相到α相的转变温度的作用，即，包含使锆的β相稳定的β相稳定元素的钛(Ti)和铌(Nb)，该合金进行热弹性马氏体(martensite)转变。
[0039]另外，Ti和Nb溶解于Zr中，还承担溶解强化的作用，使滑动变形的临界应力提高，难以产生滑动变形，实现良好的超弹性。另外，对于Ti，由于减小相对组分变化的转变温度的变化减小，故容易控制转变温度，有助于制造稳定性。
[0040]此外，本发明的合金包含抑制锆的ω相形成的ω相抑制元素锡(Sn)和铝(Al)中的至少一者，通过作为锆的脆化相的ω相的抑制或者α相析出的析出硬化，提高超弹性的特性。
[0041 ] 下面通过实施例对本发明进行具体说明。
[0042](合金的制造方法)
[0043]制作作为本发明实施例的在下述的表1中给出的合金组分的合金I~合金13，21~26及作为比较 例的合金14~合金20，27的试样来进行实验。对于用于实验的试验片，计量各金属元素的mol%，通过非消耗钨电极型氩弧溶解炉而熔融，制作合金的铸块(incot)。即，合金 I (Zr — 54Τ? — 9Nb — 2Sn)为 54mol% 的 Ti，9mol% 的 Nb，2mol% 的 Sn,剩余部分(35mol%)的Zr的合金组分的合金。
[0044](冷加工性的评价方法)
[0045]接着，对已制作的铸块进行冷轧，直至铸块断裂，以其最大加工率评价冷加工性。轧制前的试样的厚度为10mm，通过一次性进行压下率为5%的冷轧。
[0046]另外，在不进行中间退火的情况下，使最大加工率大于80%的时候，冷加工性良好，被评价为“ O ”，通过在轧制的中途，进行中间退火(800°C，10分钟)，使加工率达到80%以上的时候，冷加工性稍差，被评价为“Λ”，其他的被评价为“ X ”。
[0047](超弹性的评价方法)
[0048]另外，在超弹性的特性的评价中，针对进行冷轧的试样，进行下述的张拉试验，其中，针对进行800°C，30分钟的热处理的试样，在室温下，按照形变2.0%，2.5%，3.0%，……的方式，每次增加0.5%，同时，在恢复形变量饱和或断裂之前，反复进行负荷一除荷，通过其最大恢复形变量来进行评价。另外，还针对各合金，进行杨氏模量的测定。
[0049]作为Zr — Ti — Nb — (Sn，Al)的合金的实施例的合金I一合金13，21~26和作为比较例的合金14~20，27在表1，表2中给出。
[0050](超弹性的评价方法)
[0051](表1)
[0052]
【权利要求】
1.一种活体组织用超弹性锆合金，其特征在于其由下述的组分构成，即， 含量在27 mol%~54mol%的范围内的钛； 使锆的β相稳定的含量在5 mol%~9mol%的范围内的β相稳定元素的铌； 总含量在I mol%~4mol%的范围内的抑制锆的ω相的ω相抑制元素的锡和铝中的至少一者； 剩余部分的锆； 不可避免的杂质。
2.一种医疗用器具，其特征在于该医疗用器具由权利要求1所述的活体组织用超弹性错合金构成。
3.—种眼镜，其 特征在于该眼镜具有由权利要求1所述的活体组织用超弹性锆合金构成的框架。
【文档编号】G02C5/14GK103797140SQ201280043156
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2012年8月28日 优先权日:2011年9月5日
【发明者】宫崎修一, 金熙荣, 佐藤阳祐 申请人:国立大学法人筑波大学