等离子喷镀用材料的制作方法

本发明涉及即使在低火焰能量的等离子喷镀条件下也能够形成硬度高且不易磨损的羟基磷灰石覆膜的等离子喷镀用材料。

背景技术：

1、由于老龄化，以骨折、变形性髋关节病为主要原因而使用人工关节、脊椎内固定器具等植入体的情况在增加。以往，作为植入体的基材，多使用强度及稳定性高的钛合金、co-cr-ni合金等金属材料。但是，虽然金属材料具有高强度，但是存在由于弹性低因而对自身骨骼造成损伤、或由于x射线透射性低因而导致骨病变部位的诊断变得困难等缺点。

2、因此，为了消除金属材料的前述缺点，逐渐将具有与自身骨骼相似的强度、弹性、耐化学药品性及x射线透射性的聚醚醚酮(以下有时也记作peek)等树脂材料作为植入体的基材使用。但是，peek虽然具有优异的物性，但是没有生物活性，不能与生物组织直接结合，因此在以peek为基材的植入体中存在发生松动的问题。

3、为了解决以peek为基材的植入体的前述问题，进行了下述研究：通过在peek表面涂布生物活性材料的方法、将peek与生物活性材料进行混炼的方法，由此来赋予生物亲和性(与生物组织直接结合的性能)。但是，在混炼法中，为了将生物活性材料与peek进行混炼，不能保持peek本来的物性，而且不能使生物活性材料存在于整个表面。因此，为了保持peek本来的物性，并且使整个表面具备生物亲和性，认为优选涂布法。

4、以往，主要使用羟基磷灰石(以下也记作hap)作为生物活性材料，作为其涂布方法，研究了通过等离子喷镀法、浸渍法、电泳法、火焰喷镀法等方法来形成覆膜，但从生产效率、装置的普及率的观点考虑，最优选等离子喷镀法。以往公开了通过等离子喷镀法在peek等塑料材料上形成hap覆膜的方法(例如，参见专利文献1等)。

5、另一方面，在等离子喷镀法中，向在阴极和阳极间施加电压而产生的电弧供给氩气体等工作气体时，工作气体发生电离，通过向由此产生的等离子火焰中供给等离子喷镀材料，利用等离子火焰具有的温度及气流而使熔融的涂布材料粘接于基材，从而形成覆膜。由于等离子火焰达到约10000℃左右，因此基材成为高温。虽然在基材为金属的情况下不会因火焰热而分解，但是在基材为树脂制的情况下，有时会引起热分解、热变性。

6、现有技术文献

7、专利文献

8、专利文献1：日本特开平4-146762号公报

技术实现思路

1、发明所要解决的课题

2、在通过等离子喷镀法在peek等树脂制基材上形成hap覆膜的情况下，为了抑制树脂制基材的热分解、热变性，需要降低等离子喷镀时的火焰能量。但是，若降低火焰能量，则不能形成覆膜，或者所形成的覆膜的硬度不足而容易磨损。因此，存在下述问题：仅控制等离子喷镀的条件不能在peek等树脂制基材上形成高硬度的hap覆膜。

3、因此，本发明提供即使在低火焰能量的等离子喷镀条件下也能够形成硬度高且不易磨损的hap覆膜的等离子喷镀用材料。

4、用于解决课题的手段

5、本申请的发明人为了解决前述课题而进行了深入研究，结果发现，对于平均粒径(d50)为15～40μm、并且通过压汞法测定的细孔径2000nm以下的细孔容积为0.01～0.30cc/g的hap粉末而言，其即使在低火焰能量的等离子喷镀条件下也能够进行等离子喷镀，并且能够形成硬度高且不易磨损的hap覆膜，并能够在不使树脂制基材发生热分解、热变性的情况下形成hap覆膜。本发明是基于上述见解，通过进一步反复研究而完成的。

6、即，本发明提供下述所揭示的方式的发明。

7、项1.等离子喷镀用材料，其包含羟基磷灰石粉末，所述羟基磷灰石粉末的平均粒径(d50)为15～40μm、并且通过压汞法测定的细孔径2000nm以下的细孔容积为0.01～0.30cc/g。

8、项2.如项1所述的等离子喷镀用材料，其中，所述细孔容积为0.01～0.25cc/g。

9、项3.如项1或2所述的等离子喷镀用材料，其中，所述平均粒径(d50)为20～40μm。

10、项4.如项1～3中任一项所述的等离子喷镀用材料，其中，所述羟基磷灰石粉末的bet比表面积小于5m2/g。

11、项5.如项1～4中任一项所述的等离子喷镀用材料，其中，所述羟基磷灰石粉末通过压汞法测定的2000nm以上的细孔容积为0.20～0.80cc/g。

12、项6.如项1～5中任一项所述的等离子喷镀用材料，其用于将仅由1种以上的单原子分子组成的气体作为工作气体使用的等离子喷镀。

13、项7.如项1～6中任一项所述的等离子喷镀用材料，其用于在基材上形成覆膜。

14、项8.如项7所述的等离子喷镀用材料，其中，所述基材的材料为树脂、金属、或陶瓷。

15、项9.如项7或8所述的等离子喷镀用材料，其中，所述基材的材料为聚醚醚酮。

16、项10.如项7或8所述的等离子喷镀用材料，其中，所述基材的材料为钛合金。

17、项11.如项7～10中任一项所述的等离子喷镀用材料，其中，所述基材为植入体。

18、项12.羟基磷灰石覆膜的形成方法，其中，对项1～11中任一项所述的等离子喷镀用材料进行等离子喷镀，在基材上形成羟基磷灰石覆膜。

19、项13.如项12所述的羟基磷灰石覆膜的形成方法，其中，所述基材的材料为树脂、金属、或陶瓷。

20、项14.如项12或13所述的羟基磷灰石覆膜的形成方法，其中，所述基材的材料为聚醚醚酮。

21、项15.如项12或13所述的羟基磷灰石覆膜的形成方法，其中，所述基材的材料为钛合金。

22、项16.如项12～15中任一项所述的羟基磷灰石覆膜的形成方法，其中，所述基材为植入体。

23、项17.羟基磷灰石粉末作为等离子喷镀用材料的用途，其中，所述羟基磷灰石粉末的平均粒径(d50)为15～40μm、并且通过压汞法测定的细孔径2000nm以下的细孔容积为0.01～0.30cc/g。

24、发明的效果

25、根据本发明的等离子喷镀用材料，即使在低火焰能量的等离子喷镀条件下也能够进行等离子喷镀，并且能够形成硬度高且不易磨损的hap覆膜。因此，通过使用本发明的等离子喷镀用材料，以低火焰能量对peek等树脂制基材进行等离子喷镀，能够抑制该树脂制基材的热分解、热变性。

26、虽然不作限定性解释，但推测是在本发明的等离子喷镀用材料中，在所使用的hap粉末中，通过将平均粒径限定在较小的范围，能够利用低火焰能量将粒子整体熔融，并且由于将通过压汞法测定的细孔径2000nm以下的细孔容积限定在较小的范围，从而存在于粒子内的空隙少，因此向粒子内部的热传导不会被阻断，等离子火焰的热容易传导至粒子整体，进而对基材的碰撞能量变高。认为本发明的等离子喷镀用材料基于这样的特性，能够满足在低火焰能量的等离子喷镀条件下的性能要求。

技术特征：

1.等离子喷镀用材料，其包含羟基磷灰石粉末，所述羟基磷灰石粉末的平均粒径(d50)为15～40μm、并且通过压汞法测定的细孔径2000nm以下的细孔容积为0.01～0.30cc/g。

2.如权利要求1所述的等离子喷镀用材料，其中，所述细孔容积为0.01～0.25cc/g。

3.如权利要求1或2所述的等离子喷镀用材料，其中，所述平均粒径(d50)为20～40μm。

4.如权利要求1～3中任一项所述的等离子喷镀用材料，其中，所述羟基磷灰石粉末的bet比表面积小于5m2/g。

5.如权利要求1～4中任一项所述的等离子喷镀用材料，其中，所述羟基磷灰石粉末的通过压汞法测定的2000nm以上的细孔容积为0.20～0.80cc/g。

6.如权利要求1～5中任一项所述的等离子喷镀用材料，其用于将仅由1种以上的单原子分子组成的气体作为工作气体使用的等离子喷镀。

7.如权利要求1～6中任一项所述的等离子喷镀用材料，其用于在基材上形成覆膜。

8.如权利要求7所述的等离子喷镀用材料，其中，所述基材的材料为树脂、金属、或陶瓷。

9.如权利要求7或8所述的等离子喷镀用材料，其中，所述基材的材料为聚醚醚酮。

10.如权利要求7或8所述的等离子喷镀用材料，其中，所述基材的材料为钛合金。

11.如权利要求7～10中任一项所述的等离子喷镀用材料，其中，所述基材为植入体。

12.羟基磷灰石覆膜的形成方法，其中，对权利要求1～11中任一项所述的等离子喷镀用材料进行等离子喷镀，在基材上形成羟基磷灰石覆膜。

13.如权利要求12所述的羟基磷灰石覆膜的形成方法，其中，所述基材的材料为树脂、金属、或陶瓷。

14.如权利要求12或13所述的羟基磷灰石覆膜的形成方法，其中，所述基材的材料为聚醚醚酮。

15.如权利要求12或13所述的羟基磷灰石覆膜的形成方法，其中，所述基材的材料为钛合金。

16.如权利要求12～15中任一项所述的羟基磷灰石覆膜的形成方法，其中，所述基材为植入体。

17.羟基磷灰石粉末作为等离子喷镀用材料的用途，其中，所述羟基磷灰石粉末的平均粒径(d50)为15～40μm、并且通过压汞法测定的细孔径2000nm以下的细孔容积为0.01～0.30cc/g。

技术总结
本发明的课题在于提供即使在低火焰能量的等离子喷镀条件下也能够形成硬度高且不易磨损的HAp覆膜的等离子喷镀用材料。平均粒径(D50)为15～40μm、并且通过压汞法测定的细孔径2000nm以下的细孔容积为0.01～0.30cc/g的HAp粉末，即使在低火焰能量的等离子喷镀条件下也能够进行等离子喷镀，并且能够形成硬度高且不易磨损的HAp覆膜。

技术研发人员：北村直之,板东明人,津村勇多,栉木阳平
受保护的技术使用者：富田制药株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13