フィルタ-ケ-キの熱間等方圧焼結による水酸化アパタイト系生体用複合材料の合成

1990 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01550591
• 研究機関: 長岡技術科学大学
• 研究代表者: 植松 敬三 長岡技術科学大学, 工学部, 助教授 (00110726)
• 研究分担者: 内田 希 長岡技術科学大学, 工学部, 助手 (00193897)
• キーワード: 生体用セラミックス / 複合材料 / 水酸化アパタイト / 粉体 / 成形体 / 熱間等方圧焼結 / 強度 / 靭性

研究概要

本研究では、湿式合成水酸化アパタイト粉体のもつ優れた粉体特性、そのフィルタ-ケ-キ成形体の有するきわめて高い焼結活性、ならびに熱間等方圧焼結法の非常に優れた高密度達成能力に着目し、これら3者を組み合わせることにより焼結温度の著しい低温化を達成し、高性能生体用セラミックスの開発を行った。あわせて、高い信頼性を有する高性能材料を得るための指針も求めた。以下にその成果を記す。
まず、水酸化アパタイト粉体合成の再検討を行い、その化学的特性である化学量論性、ならびに重要な粉体工学的特性である粒径などを独立に制御するための方法を見いだした。次に、合成した粉体を熱間等方圧焼結することにより、その粉体が優れた焼結性をもつこと、および粉体の成形は優れたセラミックスを得るうえで非常に重要であることを示した。この方法で得られたセラミックスは透明であり、粉体の焼結性が非常に高いことが実証された。さらに、合成粉体にジルコニア粒子を分散させ、そのフィルタ-ケ-キ成形体を1100℃、100MPa、2hの条件で熱間等方圧処理することにより、高い強度と靭性をもつ材料が得られることを示した。得られた材料の靭性と強度は次のとおりである。強度190MPa、靭性2.3MPam^<1/2>。これらの値は生体用材料の実用化に要望される値を越えている。その他、本研究に関連して、熱間等方圧焼結における微細構造の理論的制御法、および成形体の新しい評価法の開発などの成果が得られた。

研究成果

• [文献書誌] T.Honda,M.Takagi,N.Uchida,K.Saito and K.Uematsu: "PostーComposition Control of Hydroxyapatite in an Aqueous Medium" Journal of Materials Science:Materials in Medicine. 1. 114-117 (1990)
• [文献書誌] K.Uematsu,M.Takagi,T.Honda,N.Uchida and K.Saito: "Transparent Hydroxyapatite Prepared by Hot Isostatic Pressing of Filter Cake" Journal of American Ceramic Society. 72. 1476-1478 (1989)
• [文献書誌] M.Takagi,M.Mochida,N.Uchida,K.Saito,K.Uematsu: "Filter Cake FormingーHot Isostatic Pressing for TZP Dispersed Hydroxyapatite Composite" Journal of Materials Science:Materials in Medicine.
• [文献書誌] K.Uematsu,K.Itakura,N.Uchida,and K.Saito: "Hot Isostatic Pressing of Alumina and Examination of the Hot Isostatic Pressing Map" Journal of American Ceramic Society. 73. 74-78 (1990)
• [文献書誌] 植松 敬三、金 鎭映、加藤 善二、内田 希、斎藤 勝一: "セラミックス成形体の内部構造の直接観察法ーアルミナ成形体を例として" 日本セラミックス協会学術論文誌. 98. 515-516 (1990)
• [文献書誌] K.Uematsu,J.ーK.Kim,M.Miyashita,N.Uchida,K.Saito: "Direct Observation of Internal Structure in Spray Dried Alumina Granules" Journal of American Ceramic Society. 73. 2555-2557 (1990)