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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-02-17
(45)【発行日】2022-02-28
(54)【発明の名称】生体分解性マグネシウム合金及びその製造方法
(51)【国際特許分類】
C22C 23/04 20060101AFI20220218BHJP
C22F 1/06 20060101ALI20220218BHJP
A61L 27/02 20060101ALI20220218BHJP
A61L 27/50 20060101ALI20220218BHJP
A61L 27/58 20060101ALI20220218BHJP
C22F 1/00 20060101ALN20220218BHJP
【ＦＩ】
C22C23/04
C22F1/06
A61L27/02
A61L27/50 300
A61L27/58
C22F1/00 602
C22F1/00 604
C22F1/00 612
C22F1/00 630A
C22F1/00 630K
C22F1/00 640A
C22F1/00 675
C22F1/00 681
C22F1/00 682
C22F1/00 683
C22F1/00 691B
C22F1/00 691C
C22F1/00 694B
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2019522705
(86)(22)【出願日】2016-12-05
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2020-01-30
(86)【国際出願番号】 KR2016014172
(87)【国際公開番号】W WO2018079923
(87)【国際公開日】2018-05-03
【審査請求日】2019-04-25
(31)【優先権主張番号】10-2016-0143642
(32)【優先日】2016-10-31
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
【前置審査】
(73)【特許権者】
【識別番号】504080618
【氏名又は名称】ユー アンド アイ コーポレーション
(74)【代理人】
【識別番号】100112737
【弁理士】
【氏名又は名称】藤田 考晴
(74)【代理人】
【識別番号】100136168
【弁理士】
【氏名又は名称】川上 美紀
(74)【代理人】
【識別番号】100196117
【弁理士】
【氏名又は名称】河合 利恵
(72)【発明者】
【氏名】ユ チャン キム
(72)【発明者】
【氏名】ヒョン カン ソク
(72)【発明者】
【氏名】ヒョン ソプ ハン
(72)【発明者】
【氏名】ジ ヨン ビュン
(72)【発明者】
【氏名】ホジョン ジョン
(72)【発明者】
【氏名】ミョン リュル オク
(72)【発明者】
【氏名】ジミン パク
(72)【発明者】
【氏名】ソク ジョ ヤン
【審査官】立木 林
(56)【参考文献】
【文献】特表２０１６－５１９２０９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１５－５２６５９２（ＪＰ，Ａ）
【文献】中国特許出願公開第１７９２３８３（ＣＮ，Ａ）
【文献】特表２０１５－５２６５９１（ＪＰ，Ａ）
【文献】中国特許出願公開第１７９２３８４（ＣＮ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１３／０１４４２９０（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特表２０１５－５３２６８５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ２２Ｃ ２３／００－２３／０６
Ｃ２２Ｆ １／０６
Ａ６１Ｌ ２７／００－２７／１２
Ａ６１Ｌ ２７／５０
Ａ６１Ｌ ２７／５８
Ａ６１Ｌ ３１／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ｘ重量％のカルシウム、ｙ重量％の亜鉛、残部のマグネシウム及び不可避不純物からなる生体分解性マグネシウム合金であって、前記ｘとｙは、数式１（ｙ＝４４．８９４ｘ２－２５．１２３ｘ＋５．１９２）による軌跡の下部と数式２（ｙ＝－１０．６１８ｘ２＋７．８７８４ｘ＋０．１６３７）による軌跡の上部とがｘｙ平面で互いに重畳される領域に該当し、
前記ｘは、０．００１７５以上、かつ０．２より小さい範囲を有し、
前記マグネシウム合金の微細組織は、前記マグネシウム合金の溶湯を自然冷却する過程で相変態によってなり、
前記マグネシウム合金の微細組織は、α－Ｍｇ相の母材と、前記母材に分散析出された粒子状の亜鉛化合物相とを含み、
前記亜鉛化合物相は、前記亜鉛化合物相を全体重量とするとき、９０重量％以上のＣａ２Ｍｇ６Ｚｎ３を含む生体分解性マグネシウム合金。
【請求項2】
前記マグネシウム合金の前記微細組織は、α－Ｍｇ相の母材と、前記母材に分散析出されたＣａ２Ｍｇ６Ｚｎ３相のみからなる請求項１に記載の生体分解性マグネシウム合金。
【請求項3】
請求項１または２に記載の前記生体分解性マグネシウム合金を含む、整形外科用、歯科用、形成外科用または血管用であるインプラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、マグネシウム合金及びその製造方法に係り、さらに詳細には、生体分解性マグネシウム合金及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
マグネシウム合金は、成形が容易であるが、耐蝕性と強度とに優れていないという短所がある。マグネシウム合金の耐蝕性と強度とを改善するために、マグネシウム合金の組成を適切に変化させるための研究が続けられている。そして、研究を通じて、添加元素量が増加するほど、機械的強度が向上することが分かった。しかし、添加元素量が増加すれば、多様な相（ｐｈａｓｅ）が作られるが、これら間の電気的ポテンシャル差が大きいほど、腐蝕速度を増加させるガルバニ回路（ｇａｌｖａｎｉｃ ｃｉｒｃｕｉｔ）が形成されやすい条件に変わる。したがって、腐蝕特性を制御しながら、優れた耐蝕性と強度及び延伸率とを有するマグネシウム合金についての研究が要求されている。
関連先行技術としては、特許文献１に開示した技術がある。
関連先行技術としては、特許文献１に開示した技術がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】大韓民国特許出願公開公報第２０１２００６２２４３号（２０１２年０６月１４日公開、発明の名称：生体分解性マグネシウムの分解速度の制御方法及びそれを利用した医療機器用の生体分解性マグネシウム）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明は、優れた耐蝕性と強度及び延伸率とを有する生体分解性マグネシウム合金及びその製造方法を提供することを目的とする。このような課題は、例示的なものであって、これにより、本発明の範囲が限定されるものではない。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の第１の態様は、生体分解性マグネシウム合金であって、前記生体分解性マグネシウム合金は、ｘ重量％のカルシウム、ｙ重量％の亜鉛、残部のマグネシウム及び不可避不純物からなる生体分解性マグネシウム合金であり、前記ｘとｙは、数式１（ｙ＝４４．８９４ｘ２－２５．１２３ｘ＋５．１９２）による軌跡下部と数式２（ｙ＝－１０．６１８ｘ２＋７．８７８４ｘ＋０．１６３７）による軌跡上部とがｘｙ平面で互いに重畳される領域に該当し、前記ｘは、０．００１７５以上、かつ０．２よりも小さい範囲を有し、前記マグネシウム合金の微細組織は、前記マグネシウム合金の溶湯を自然冷却する過程で相変態によってなり、前記マグネシウム合金の微細組織は、α－Ｍｇ相の母材と、前記母材に分散析出された粒子状の亜鉛化合物相とを含み、前記亜鉛化合物相は、前記亜鉛化合物相を全体重量とするとき、９０重量％以上のＣａ２Ｍｇ６Ｚｎ３を含む。
【0010】
本発明のさらに他の態様は、生体分解性マグネシウム合金であって、前記マグネシウム合金の微細組織は、α－Ｍｇ相の母材と、前記母材に分散析出されたＣａ
２
Ｍｇ
６
Ｚｎ
３
相のみからなりうる。
【0011】
本発明の参考例としては、生体分解性マグネシウム合金の製造方法を提供する。前記生体分解性マグネシウム合金の製造方法は、前述した前記マグネシウム合金の組成を有する溶湯を鋳造する段階；前記鋳造されたマグネシウム合金に対して３００℃～４００℃の範囲で溶体化処理を行う段階；及び、前記溶体化処理を行う段階以後に、３００℃～４００℃の範囲で熱間押出を行う段階；を含む。
【0012】
本発明の参考例に係る前記生体分解性マグネシウム合金の製造方法においては、前記熱間押出を行った後、１７時間～１９時間人工時効処理を行う段階をさらに含みうる。
【0013】
本発明のさらに他の態様は、インプラントを提供する。前記インプラントは、上記態様にかかる前記生体分解性マグネシウム合金を含み、整形外科用、歯科用、形成外科用または血管用である。
【発明の効果】
【0014】
前記のようになされた本発明の一実施例によれば、優れた耐蝕性と強度及び延伸率とを有する生体分解性マグネシウム合金及びその製造方法を具現することができる。しかし、このような効果は、例示的なものであって、これにより、本発明の範囲が限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】カルシウムの含量を可変的にしながら、１重量％の亜鉛及び残部のマグネシウムからなるＭｇ－１Ｚｎ－ｘＣａ ３元系合金の状態図の一部を図解する図面である。
【図2】カルシウムの含量を可変的にしながら、１．５重量％の亜鉛及び残部のマグネシウムからなるＭｇ－１．５Ｚｎ－ｘＣａ ３元系合金の状態図の一部を図解する図面である。
【図3】カルシウムの含量を可変的にしながら、１．６重量％の亜鉛及び残部のマグネシウムからなるＭｇ－１．６Ｚｎ－ｘＣａ ３元系合金の状態図の一部を図解する図面である。
【図4】カルシウムの含量を可変的にしながら、１．７重量％の亜鉛及び残部のマグネシウムからなるＭｇ－１．７Ｚｎ－ｘＣａ ３元系合金の状態図の一部を図解する図面である。
【図5】カルシウムの含量を可変的にしながら、１．８重量％の亜鉛及び残部のマグネシウムからなるＭｇ－１．８Ｚｎ－ｘＣａ ３元系合金の状態図の一部を図解する図面である。
【図6】カルシウムの含量を可変的にしながら、２．０重量％の亜鉛及び残部のマグネシウムからなるＭｇ－２Ｚｎ－ｘＣａ ３元系合金の状態図の一部を図解する図面である。
【図7】カルシウムの含量を可変的にしながら、３．０重量％の亜鉛及び残部のマグネシウムからなるＭｇ－３Ｚｎ－ｘＣａ ３元系合金の状態図の一部を図解する図面である。
【図8】カルシウムの含量を可変的にしながら、４．０重量％の亜鉛及び残部のマグネシウムからなるＭｇ－４Ｚｎ－ｘＣａ ３元系合金の状態図の一部を図解する図面である。
【図9】カルシウムの含量を可変的にしながら、５．０重量％の亜鉛及び残部のマグネシウムからなるＭｇ－５Ｚｎ－ｘＣａ ３元系合金の状態図の一部を図解する図面である。
【図10】カルシウムと亜鉛との組成範囲を限定する数式１を示すグラフである。
【図11】カルシウムと亜鉛との組成範囲を限定する数式２を示すグラフである。
【図12】本発明の一実施例による生体分解性マグネシウム合金でカルシウムと亜鉛との組成範囲を示す図面である。
【図13】本発明の他の実験例による生体分解性マグネシウム合金の腐蝕特性を比較分析したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施例を詳しく説明する。しかし、本発明は、以下で開示される実施例に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態として具現可能なものであって、以下の実施例は、本発明の開示を完全にし、当業者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものである。また、説明の便宜上、図面では、少なくとも一部の構成要素が、その大きさが誇張または縮小されうる。図面で、同じ符号は、同じ要素を表す。
【0017】
図１は、カルシウムの含量を可変的にしながら、１重量％の亜鉛及び残部のマグネシウムからなるＭｇ－１Ｚｎ－ｘＣａ ３元系合金の状態図の一部を図解する図面である。図１によれば、Ｐ１とＰ２とを連結する境界線は、α－Ｍｇ単相のみからなる組織（図１において、‘ＨＣＰ’と表示された領域に対応）が、α－Ｍｇ相の母材と、前記母材に分散析出された粒子状のＣａ２Ｍｇ６Ｚｎ３相のみからなる組織（図１において、‘ＨＣＰ＋ＣＡ２ＭＧ６ＺＮ３’と表示された領域に対応）に変態される境界に該当する。すなわち、高温のＭｇ（ＨＣＰ）が、Ｐ１とＰ２とを連結する境界線を経ながら冷却（Ｑ）される場合、マグネシウム母材内にただＣａ２Ｍｇ６Ｚｎ３のみが析出される。したがって、カルシウムのＰ１重量％は、前記マグネシウム合金の溶湯を自然冷却する過程において、α－Ｍｇ単相のみからなる組織が、α－Ｍｇ相の母材と、前記母材にＣａ２Ｍｇ６Ｚｎ３のみ分散析出されてなされた組織に相変態する温度区間が存在できるようにするカルシウムの最大許容含量と理解することができる。本実施例の合金で、このようなＰ１は、０．１３１の値を有する。本発明者は、α－Ｍｇ相の母材に分散析出された粒子がＣａ２Ｍｇ６Ｚｎ３の単相のみからなる場合、耐腐蝕性及び強度が相対的にさらに良好であることを確認した。
【0018】
図２は、カルシウムの含量を可変的にしながら、１．５重量％の亜鉛及び残部のマグネシウムからなるＭｇ－１．５Ｚｎ－ｘＣａ ３元系合金の状態図の一部を図解する図面である。図２によれば、カルシウムのＰ１重量％は、前記マグネシウム合金の溶湯を自然冷却する過程において、α－Ｍｇ単相のみからなる組織が、α－Ｍｇ相の母材と、前記母材にＣａ２Ｍｇ６Ｚｎ３のみ分散析出されてなされた組織に相変態する温度区間が存在できるようにするカルシウムの最大許容含量と理解することができる。本実施例の合金で、このようなＰ１は、０．２６８の値を有する。本実施例でも、α－Ｍｇ相の母材に分散析出された粒子がＣａ２Ｍｇ６Ｚｎ３の単相のみからなる場合、耐腐蝕性及び強度が相対的にさらに良好であることを確認した。それ以外の残りの説明は、図１の説明と同様である。
【0019】
図３は、カルシウムの含量を可変的にしながら、１．６重量％の亜鉛及び残部のマグネシウムからなるＭｇ－１．６Ｚｎ－ｘＣａ ３元系合金の状態図の一部を図解する図面である。図３によれば、カルシウムのＰ１重量％は、前記マグネシウム合金の溶湯を自然冷却する過程において、α－Ｍｇ単相のみからなる組織が、α－Ｍｇ相の母材と、前記母材にＣａ２Ｍｇ６Ｚｎ３のみ分散析出されてなされた組織に相変態する温度区間が存在できるようにするカルシウムの最大許容含量と理解することができる。本実施例の合金で、このようなＰ１は、０．２９０７の値を有する。本実施例でも、α－Ｍｇ相の母材に分散析出された粒子がＣａ２Ｍｇ６Ｚｎ３の単相のみからなる場合、耐腐蝕性及び強度が相対的にさらに良好であることを確認した。それ以外の残りの説明は、図１の説明と同様である。
【0020】
図４は、カルシウムの含量を可変的にしながら、１．７重量％の亜鉛及び残部のマグネシウムからなるＭｇ－１．７Ｚｎ－ｘＣａ ３元系合金の状態図の一部を図解する図面である。図４によれば、カルシウムのＰ１重量％は、前記マグネシウム合金の溶湯を自然冷却する過程において、α－Ｍｇ単相のみからなる組織が、α－Ｍｇ相の母材と、前記母材にＣａ２Ｍｇ６Ｚｎ３のみ分散析出されてなされた組織に相変態する温度区間が存在できるようにするカルシウムの最大許容含量と理解することができる。本実施例の合金で、このようなＰ１は、０．２６６１の値を有する。本実施例でも、α－Ｍｇ相の母材に分散析出された粒子がＣａ２Ｍｇ６Ｚｎ３の単相のみからなる場合、耐腐蝕性及び強度が相対的にさらに良好であることを確認した。それ以外の残りの説明は、図１の説明と同様である。
【0021】
図５は、カルシウムの含量を可変的にしながら、１．８重量％の亜鉛及び残部のマグネシウムからなるＭｇ－１．８Ｚｎ－ｘＣａ ３元系合金の状態図の一部を図解する図面である。図５によれば、カルシウムのＰ１重量％は、前記マグネシウム合金の溶湯を自然冷却する過程において、α－Ｍｇ単相のみからなる組織が、α－Ｍｇ相の母材と、前記母材にＣａ２Ｍｇ６Ｚｎ３のみ分散析出されてなされた組織に相変態する温度区間が存在できるようにするカルシウムの最大許容含量と理解することができる。本実施例の合金で、このようなＰ１は、０．２４３５の値を有する。本実施例でも、α－Ｍｇ相の母材に分散析出された粒子がＣａ２Ｍｇ６Ｚｎ３の単相のみからなる場合、耐腐蝕性及び強度が相対的にさらに良好であることを確認した。それ以外の残りの説明は、図１の説明と同様である。
【0022】
図６は、カルシウムの含量を可変的にしながら、２．０重量％の亜鉛及び残部のマグネシウムからなるＭｇ－２Ｚｎ－ｘＣａ ３元系合金の状態図の一部を図解する図面である。図６によれば、カルシウムのＰ１重量％は、前記マグネシウム合金の溶湯を自然冷却する過程において、α－Ｍｇ単相のみからなる組織が、α－Ｍｇ相の母材と、前記母材にＣａ２Ｍｇ６Ｚｎ３のみ分散析出されてなされた組織に相変態する温度区間が存在できるようにするカルシウムの最大許容含量と理解することができる。本実施例の合金で、このようなＰ１は、０．２０３６の値を有する。本実施例でも、α－Ｍｇ相の母材に分散析出された粒子がＣａ２Ｍｇ６Ｚｎ３の単相のみからなる場合、耐腐蝕性及び強度が相対的にさらに良好であることを確認した。それ以外の残りの説明は、図１の説明と同様である。
【0023】
図７は、カルシウムの含量を可変的にしながら、３．０重量％の亜鉛及び残部のマグネシウムからなるＭｇ－３Ｚｎ－ｘＣａ ３元系合金の状態図の一部を図解する図面である。図７によれば、カルシウムのＰ１重量％は、前記マグネシウム合金の溶湯を自然冷却する過程において、α－Ｍｇ単相のみからなる組織が、α－Ｍｇ相の母材と、前記母材にＣａ２Ｍｇ６Ｚｎ３のみ分散析出されてなされた組織に相変態する温度区間が存在できるようにするカルシウムの最大許容含量と理解することができる。本実施例の合金で、このようなＰ１は、０．１０５の値を有する。本実施例でも、α－Ｍｇ相の母材に分散析出された粒子がＣａ２Ｍｇ６Ｚｎ３の単相のみからなる場合、耐腐蝕性及び強度が相対的にさらに良好であることを確認した。それ以外の残りの説明は、図１の説明と同様である。
【0024】
図８は、カルシウムの含量を可変的にしながら、４．０重量％の亜鉛及び残部のマグネシウムからなるＭｇ－４Ｚｎ－ｘＣａ ３元系合金の状態図の一部を図解する図面である。図８によれれば、カルシウムのＰ１重量％は、前記マグネシウム合金の溶湯を自然冷却する過程において、α－Ｍｇ単相のみからなる組織が、α－Ｍｇ相の母材と、前記母材にＣａ２Ｍｇ６Ｚｎ３のみ分散析出されてなされた組織に相変態する温度区間が存在できるようにするカルシウムの最大許容含量と理解することができる。本実施例の合金で、このようなＰ１は、０．０４０１５の値を有する。本実施例でも、α－Ｍｇ相の母材に分散析出された粒子がＣａ２Ｍｇ６Ｚｎ３の単相のみからなる場合、耐腐蝕性及び強度が相対的にさらに良好であることを確認した。それ以外の残りの説明は、図１の説明と同様である。
【0025】
図９は、カルシウムの含量を可変的にしながら、５．０重量％の亜鉛及び残部のマグネシウムからなるＭｇ－５Ｚｎ－ｘＣａ ３元系合金の状態図の一部を図解する図面である。図９によれば、カルシウムのＰ１重量％は、前記マグネシウム合金の溶湯を自然冷却する過程において、α－Ｍｇ単相のみからなる組織が、α－Ｍｇ相の母材と、前記母材にＣａ２Ｍｇ６Ｚｎ３のみ分散析出されてなされた組織に相変態する温度区間が存在できるようにするカルシウムの最大許容含量と理解することができる。本実施例の合金で、このようなＰ１は、０．０１６７の値を有する。本実施例でも、α－Ｍｇ相の母材に分散析出された粒子がＣａ２Ｍｇ６Ｚｎ３の単相のみからなる場合、耐腐蝕性及び強度が相対的にさらに良好であることを確認した。それ以外の残りの説明は、図１の説明と同様である。
【0026】
前述した実施例によるマグネシウム合金は、生体分解速度が容易に制御され、強度及び耐腐蝕性に優れ、整形外科用、歯科用、形成外科用または血管用インプラント部材に適用可能である。このようなマグネシウム合金は、α－Ｍｇ相の母材と、前記母材に分散析出された粒子状の亜鉛化合物相とを含む。前記亜鉛化合物相は、前記亜鉛化合物相を全体重量とするとき、９０重量％以上のＣａ２Ｍｇ６Ｚｎ３を含みうる。厳密には、前記亜鉛化合物相は、前記亜鉛化合物相を全体重量とする時、９８重量％以上のＣａ２Ｍｇ６Ｚｎ３を含み、さらに厳密には、前記母材に分散析出された粒子状の亜鉛化合物相は、Ｃａ２Ｍｇ６Ｚｎ３のみからなることもある。
【0027】
本発明者は、耐腐蝕性及び強度が良好であって、整形外科用、歯科用、形成外科用または血管用インプラント部材に適用可能な生体分解性マグネシウム合金が、図１ないし図９から導出された値を境界とする所定の範囲内の組成を有する場合、具現可能であることを確認した。以下、これについて説明する。
【0028】
図１０及び図１１は、カルシウムと亜鉛との組成範囲を限定する数式１及び数式２を示すグラフであり、図１２は、本発明の一実施例による生体分解性マグネシウム合金でカルシウムと亜鉛との組成範囲を示す図面である。
【0029】
図１０によれば、カルシウムと亜鉛との組成範囲を限定する数式１（ｙ＝４４．８９４ｘ２－２５．１２３ｘ＋５．１９２）の軌跡が表われる。すなわち、１．６重量％以上の亜鉛の含量を固定した状態でマグネシウム合金の溶湯を自然冷却する過程において、α－Ｍｇ単相のみからなる組織が、α－Ｍｇ相の母材と、前記母材にＣａ２Ｍｇ６Ｚｎ３のみ分散析出されてなされた組織に相変態する温度区間が存在できるようにするカルシウムの最大許容含量を導出した後、カルシウムの最大許容含量をｘ座標値に、亜鉛の含量をｙ座標値にして、ｘｙ平面に配置すれば、亜鉛の含量ｙとカルシウムの最大許容含量ｘは、数式１（ｙ＝４４．８９４ｘ２－２５．１２３ｘ＋５．１９２）の関数関係を有することを確認することができる。数式１を具現するために提供された座標値（ｘ、ｙ）は、図１ないし図９で説明した方式で導出し、例えば、（０．０１６７、５）、（０．０４０１５、４）、（０．１２５、２．７）、（０．１４７４、２．５）、（０．１７１９、２．２）、（０．２０３６、２）、（０．２４３５、１．８）、（０．２６６１、１．７）、（０．２９０７、１．６）である。
【0030】
図１１によれば、カルシウムと亜鉛との組成範囲を限定する数式２（ｙ＝－１０．６１８ｘ２＋７．８７８４ｘ＋０．１６３７）の軌跡が表われる。すなわち、１．６重量％以下の亜鉛の含量を固定した状態でマグネシウム合金の溶湯を自然冷却する過程において、α－Ｍｇ単相のみからなる組織が、α－Ｍｇ相の母材と、前記母材にＣａ２Ｍｇ６Ｚｎ３のみ分散析出されてなされた組織に相変態する温度区間が存在できるようにするカルシウムの最大許容含量を導出した後、カルシウムの最大許容含量をｘ座標値に、亜鉛の含量をｙ座標値にして、ｘｙ平面に配置すれば、亜鉛の含量ｙとカルシウムの最大許容含量ｘは、数式２（ｙ＝－１０．６１８ｘ２＋７．８７８４ｘ＋０．１６３７）の関数関係を有することを確認することができる。数式２を具現するために提供された座標値（ｘ、ｙ）は、図１ないし図９で説明した方式で導出し、例えば、（０．００２６９、０．１）、（０．０１５７３、０．３）、（０．０３８９、０．５）、（０．０５２９３、０．６）、（０．０８２１、０．７）、（０．１０８６、０．９）、（０．１３１、１．０）、（０．１８０９、１．２）、（０．２３５１、１．４）、（０．２６８、１．５）、（０．２９０７、１．６）である。
【0031】
図１２によれば、本発明の一実施例による生体分解性マグネシウム合金は、ｘ重量％のカルシウム、ｙ重量％の亜鉛、残部のマグネシウム及び不可避不純物からなり、前記ｘとｙは、数式１（ｙ＝４４．８９４ｘ２－２５．１２３ｘ＋５．１９２）による軌跡（Ｕ）下部と数式２（ｙ＝－１０．６１８ｘ２＋７．８７８４ｘ＋０．１６３７）による軌跡（Ｌ）上部とがｘｙ平面で互いに重畳される領域に該当する範囲を有しうる。この場合、前記亜鉛化合物相は、前記亜鉛化合物相を全体重量とするとき、９０重量％以上のＣａ２Ｍｇ６Ｚｎ３を含みうるので、耐腐蝕性及び強度が良好な生体分解性マグネシウム合金を具現することができる。
【0032】
図１２に示した点は、それを確認するために実験した合金の組成例であり、数式１による軌跡（Ｕ）以下と数式２による軌跡（Ｌ）以上とがｘｙ平面で互いに重畳される第１領域に対応するカルシウムと亜鉛組成を有する生体分解性マグネシウム合金は、析出相が単相を有することに対して、前記第１領域以外の領域に対応するカルシウムと亜鉛組成を有する生体分解性マグネシウム合金は、析出相が２個以上に表われた。本発明者は、析出相が２個以上である場合よりも単相である場合、生体分解性マグネシウム合金の耐腐蝕性及び強度に優れていることを確認した。
【0033】
一方、本発明の他の実施例によれば、前述した組成を有する溶湯を鋳造して、該鋳造されたマグネシウム合金に対して追加的な熱処理を行って、強度と延伸率とが増加することを確認することができた。例えば、以下の表１の実験例では、前述した組成を有する溶湯を鋳造して、該鋳造されたマグネシウム合金に対して３００℃～４００℃の範囲で溶体化処理を行う段階、及び前記溶体化処理を行う段階以後に、３００℃～４００℃の範囲で熱間押出を行った後、１７時間～１９時間人工時効処理を行う段階を行うことにより、強度と延伸率とが増加した。但し、本発明の技術的思想で人工時効処理を行う段階は、必須的な段階ではなく、選択的に省略することもできる。例えば、以下の表１において、非熱処理は、熱間押出前、約４００℃の温度で６時間溶体化処理を行った後に、クエンチング（ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ）する条件を含みうり、この場合には、人工時効処理を省略することができる（Ｔ４熱処理）。また、以下の表１において、熱処理は、熱間押出前、約３００℃～４００℃の温度で６時間溶体化処理を行った後に、クエンチングし、この場合には、熱間押出を行った後、再び２００℃の温度で１７時間～１９時間人工時効処理を行う条件をさらに含みうる（Ｔ６熱処理）。さらに、人工時効処理を行う場合でも、１７時間～１９時間進行する場合、強度と延伸率とが増加する現象が顕著であったが、本発明の技術的思想が、前述した特定時間のみに限定されるものではない。
【0034】
以下の表１では、本発明の実験例による生体分解性マグネシウム合金の強度及び延伸率の特性を、人工時効熱処理を行っていない場合（非熱処理）と、人工時効熱処理を行った場合（熱処理）に分けて、比較分析した結果を示した。
【0036】
表１において、ＵＴＳは、最大引張強度（Ｕｌｔｉｍａｔｅ Ｔｅｎｓｉｌｅ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ）を示し、材料が切断されるように引っ張った時、耐える最大荷重を材料の断面積で割った値を意味し、延伸率は、引張試験で材料が伸びる比率を意味する。一般的に、最大引張強度と延伸率は、互いに相反する傾向を有するので、表１では、最大引張強度と延伸率との積を１００で割って表現される第１パラメータを導入して、生体分解性マグネシウム合金の物性を評価した。
表１によれば、０より大きく５重量％以下の亜鉛、０．０５重量％～０．３５重量％のカルシウム、残部のマグネシウム及び不可避不純物からなる生体分解性マグネシウム合金（実験例２、３、４、５、７、１２、１３、１４）は、人工時効熱処理を行っていない場合でも、第１パラメータの値が５０を超過し、人工時効熱処理を行った場合には、第１パラメータの値が６０を超過することが示された。一方、実験例１、９、１０、１１、１８によれば、カルシウムが存在しないか、０．０５重量％未満の極少量のみ存在する場合のマグネシウム合金では、人工時効熱処理を行っていない場合では、第１パラメータの値が５０未満の値を有し、人工時効熱処理を行った場合にも、第１パラメータの値は６０未満の値を有することを確認することができる。
表１によれば、０より大きく５重量％以下の亜鉛、０．０５重量％～０．３５重量％のカルシウム、残部のマグネシウム及び不可避不純物からなる生体分解性マグネシウム合金（実験例２、３、４、５、７、１２、１３、１４）は、人工時効熱処理を行っていない場合でも、第１パラメータの値が５０を超過し、人工時効熱処理を行った場合には、第１パラメータの値が６０を超過することが示された。一方、実験例１、９、１０、１１、１８によれば、カルシウムが存在しないか、０．０５重量％未満の極少量のみ存在する場合のマグネシウム合金では、人工時効熱処理を行っていない場合では、第１パラメータの値が５０未満の値を有し、人工時効熱処理を行った場合にも、第１パラメータの値は６０未満の値を有することを確認することができる。
【0037】
前述した実験例２、３、４、５、７、１２、１３、１４による生体分解性マグネシウム合金は、図１２に示された数式１による軌跡（Ｕ）以下と数式２による軌跡（Ｌ）以上とがｘｙ平面で互いに重畳される第１領域に対応するカルシウムと亜鉛組成を有すると確認した。したがって、マグネシウム母材内の析出相が２個以上である場合よりも単相（Ｃａ２Ｍｇ６Ｚｎ３）である場合、生体分解性マグネシウム合金の強度及び延伸率に優れていることを確認することができる。
【0038】
以下、本発明の他の実験例による生体分解性マグネシウム合金の腐蝕特性を比較分析した。図１３は、本発明の他の実験例による生体分解性マグネシウム合金の腐蝕特性を比較分析したグラフである。
【0039】
まず、表２によれば、実験例２１、実験例２２、実験例２４、実験例２５、実験例２７は、それぞれＭｇ－０．５６Ｚｎ－０．０３７Ｃａ、Ｍｇ－０．９９Ｚｎ－０．０２９Ｃａ、Ｍｇ－１．６３Ｚｎ－０．０５９Ｃａ、Ｍｇ－１．６１Ｚｎ－０．１４Ｃａ、Ｍｇ－２．９４Ｚｎ－０．００１７５Ｃａの組成を有する合金であって、カルシウムと亜鉛との組成は、前記数式１による軌跡下部と前記数式２による軌跡上部とがｘｙ平面で互いに重畳される領域に該当する範囲を有する。そのうち、実験例２１は、前記数式２による軌跡に非常に隣接した領域に位置する。一方、実験例２６及び実験例２８は、それぞれＭｇ－１．７Ｚｎ－０．３Ｃａ、Ｍｇ－３Ｚｎ－０．２Ｃａの組成を有する合金であって、カルシウムと亜鉛との組成は、前記数式１による軌跡下部と前記数式２による軌跡上部とがｘｙ平面で互いに重畳される領域外の領域に該当する範囲を有する。
【表2】
【0040】
図１３の縦軸は、腐蝕実験でマグネシウム溶出量を意味し、これは、腐蝕速度を示す指標と理解することができる。これによれば、実験例２６、実験例２８は、腐蝕速度において他の試片に比べて、格段に速いことを確認することができる。また、数式１と数式２とによって定義される軌跡に隣接した実験例２１では、中間程度の腐蝕速度が表われ、残りの実験例２２、実験例２３、実験例２４、実験例２５、実験例２７は、腐蝕速度が相対的に著しく遅いことを確認することができる。
【0041】
本発明は、図面に示された実施例を参考にして説明されたが、これは、例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これより多様な変形及び均等な他実施例が可能であるという点を理解できるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決定されるべきである。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】