KR100419340B1 - 전기방전소결에 의한 다공성 생체 임플랜트의 표면개질시스템 및 그 방법 - Google Patents

전기방전소결에 의한 다공성 생체 임플랜트의 표면개질시스템 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기방전소결에 의한 다공성 생체 임플랜트의 표면개질 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 전기방전에 의해 소결된 성형체의 표면강도 증가, 부식 방지, 마찰강도 증가, 생체적합성 향상 등을 위해 전기방전시 소결분위기를 조절하여 제 2의 처리 공정 없이 표면이 원하는 성질로 개질됨으로써, 공정단가 절감 및 소결체의 수명향상을 해결할 수 있는 시스템 및 그 방법을 제공한다. 이를 위하여 가스의 양을 조절하는 질량유량계와, 가스가 투입되는 진공실과, 진공실의 공기를 배출하는 기계식 펌프와, 진공실을 배기하는 확산펌프와, 공기를 배출하는 배출구와, 가스의 유량을 표시하는 유량계 표시부와, 압력을 표시하는 압력계와, 온도를 표시하는 온도계와, 일단부에 고정되는 전면개폐부로 구성된다. 또한, 본 발명의 다공성 생체 임플랜트의 표면개질 방법은 파이렉스 튜브에 금속분말을 장입하는 공정, 상기 파이렉스 튜브의 상/하개방구에 구리전극을 각각 삽입하는 공정, 파이렉스 튜브를 다공성생체 임플랜트 표면개질장치에 위치후 진공상태 유지공정, 진공실에 가스투입후 진공도 유지공정, 콘덴서 방전시켜 금속분말 용융공정, 용융된 금속분말과 가스가 반응하는 공정으로 이루어진다.

Description

전기방전소결에 의한 다공성 생체 임플랜트의 표면개질 시스템 및 그 방법{SURFACE MODIFICATION SYSTEM AND METHOD OF POROUS BIOIMPLANT BY ELECTRO DISCHARGE SINTERING}
본 발명은 전기방전소결에 의한 다공성 생체 임플랜트의 표면개질 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기방전에 의해 소결된 성형체의 표면강도 증가, 부식 방지, 마찰강도 증가, 생체적합성 향상 등을 위해 전기방전시 소결분위기를 조절하여 제 2의 코팅처리 공정 없이 표면이 원하는 성질로 개질됨으로써, 공정단가 절감 및 소결체의 수명향상을 해결할 수 있는 전기방전소결에 의한 다공성 생체 임플랜트의 표면개질 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
종래의 주요 대표적인 코팅처리 방법으로는 물리기상증착법(physical vapor deposition), 화학기상증착법(chemical vapor deposition), sputtering, ion plating, plasma coating, thermal spray coating, electroplating, 침전법 등을 들 수 있다.
그러나, 상기와 같은 코팅처리 방법은 제조 단가를 상승시키는 주 요인으로 작용한다는 문제점이 있었다.
또한, 예로서, 대한민국공개특허공보 공개번호 특2000-0016704호(2000.3.25)에는 "안정성이 개선된 인조 치아 이식 시스템"가 개시되어 있는바, 인조치근은 통상 티타늄이나 합금으로 제조하고 있으며, 나사산이 형성된 후, 나사는 거의 순금으로 코팅하는 것을 제시하고 있다.또한, 나사는 합금으로의 금의 결속을 향상시키도록 금으로 도금되기 전에 플라티늄, 니켈 또는 구리와 같은 중간재료로 도금하기도 한다.
그러나, 이와 같은 종래기술에 의하면, 생체 임플랜트 등의 표면개질을 위해선 코팅처리가 제 2의 공정으로 수반됨으로써, 완제품을 만들기 위해서는 장시간이 소요되는 문제점이 있었다.
이에 따라, 단시간과 적은 비용으로 생체 임플랜트 등은 물론, 절삭공구, 부식방지용 내관을 코팅과 같은 제 2의 공정처리 없이 성형과 동시에 원하고자 하는표면을 개질시킬 수 있는 새로운 공정기술이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 기존의 생체 임플랜트는 물론, 절삭공구, 부식방지용 내관 등이 가지고 있는 결함과 제조공정의 복잡성의 한계를 극복하기 위해, 미세한 금속분말을 전기에너지를 이용하여 다양한 형상을 지닌 소결체로 성형시킴과 동시에 소결 분위기를 조절함으로써 표면을 개질시키는 전기방전소결에 의한 다공성 생체 임플랜트의 표면개질 시스템 및 그 방법을 제공하고자 하는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 전기방전소결에 의한 다공성 생체 임플랜트의 성형을 위한 회로도.
도 2는 본 발명에 따른 전기방전소결에 의한 다공성 생체 임플랜트 표면개질 장치도.
도 3은 본 발명에 따른 전기방전소결에 의한 다공성 생체 임플랜트의 표면개질 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 전기방전소결에 의한 다공성 생체 임플랜트 표면의 압력 증가에 따른 막질 두께의 변화를 도시한 그래프도.
도 5는 본 발명에 따른 전기방전소결에 의한 다공성 생체 임플랜트의 표면개질 방법의 과정을 도시한 흐름도.
<도면의 주요부분에 대한 설명>
100 : 다공성 생체 임플랜트 성형장치 110,110a : 금속분말
120,120a : 파이렉스 튜브 130,130a : 구리전극
140 : 전원공급부 150 : 승압기
160 : 제 1 스위치 170 : 콘덴서
180 : 진공 스위치
200 : 다공성 생체 임플랜트 표면개질장치 210 : 가스 인입구
220 : 질량 유량계 230 : 가스관
240,240a : 진공실 241 : 배출구
242 : 질량 유량계 표시부 243 : 압력계
244 : 온도계 245 : 전면 개폐부
250 : 기계식 펌프 260 : 확산펌프
상기 기술적 과제들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전기방전소결에 의한 다공성 생체 임플랜트의 표면개질 시스템의 특징은,
가스 인입구로부터 주입되는 가스의 양을 제어하는 질량 유량계와, 상기 질량 유량계 및 가스관을 통해서 전달되는 상기 가스가 투입되는 진공실과, 상기 진공실의 공기를 배출시키는 기계식 펌프와, 상기 기계식 펌프에 의해 배출되는 공기로 인하여 상기 진공실의 진공도가 일정상태 이하로 저하될 경우 동작되어 상기 진공실을 배기시키는 확산펌프와, 상기 기계식 펌프와 상기 확산펌프에 의해 배기되는 공기를 상기 진공실의 외부로 송출하는 배출구와, 상기 가스의 유량을 표시하는 질량 유량계 표시부와, 상기 진공실 내부의 압력을 표시하는 압력계와, 상기 진공실의 내부 온도를 표시하는 온도계와, 상기 진공실의 전면에 일단부가 개폐가 되는 전면 개폐부, 및 상기 진공실 내부에 위치하고 상/하부에 형성된 개방구에 구리전극이 각각 삽입되는 파이렉스 튜브로 구성한다.
상기 기술적 과제들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전기방전소결에 의한 다공성 생체 임플랜트의 표면개질 방법의 특징은,
다공성 생체 임플랜트 성형장치의 파이렉스 튜브에 금속분말을 장입하는 공정; 상기 파이렉스 튜브의 상,하부에 형성된 개방구에 구리전극을 각각 삽입하는공정; 진공실의 내부에 상기 금속분말이 장입된 상기 파이렉스 튜브를 위치시킨 후, 기계식 펌프와 확산펌프를 작동시켜 상기 진공실을 고도의 진공상태로 유지하는 공정; 일정한 유량의 단일 가스 또는 혼합 가스를 상기 진공실의 내부에 투입하여 일정한 진공상태를 유지하는 공정; 상기 금속분말이 장입된 상기 파이렉스 튜브에 진공 스위치를 통하여 고전압을 방전하는 콘덴서에 의해서 상기 금속분말이 용융되는 공정; 및 상기 용융되는 금속분말과 상기 진공실의 단일 가스 또는 혼합 가스가 반응하는 공정으로 이루어진다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.도 1은 본 발명에 따른 전기방전소결에 의한 다공성 생체 임플랜트의 성형을 위한 회로도이고, 도 2는 본 발명에 따른 전기방전소결에 의한 다공성 생체 임플랜트 표면개질 장치도이며, 도 3은 본 발명에 따른 전기방전소결에 의한 다공성 생체 임플랜트의 표면개질 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 전기방전소결에 의한 다공성 생체 임플랜트 표면의 압력 증가에 따른 막질 두께의 변화를 도시한 그래프 도이며, 도 5는 본 발명에 따른 전기방전소결에 의한 다공성 생체 임플랜트의 표면개질 방법의 과정을 도시한 흐름도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 구성요소는 크게 다공성 생체 임플랜트를 소결 성형하는 다공성 생체 임플랜트 성형장치(100)와 상기 다공성 생체 임플랜트 성형장치(100)로부터 생성되는 다공성 생체 임플랜트의 표면 개질을 위한 다공성 생체 임플랜트 표면개질장치(200)로 구성된다.
상기 다공성 생체 임플랜트 성형장치(100)는 금속분말(110,110a)이 장입되는파이렉스 튜브(120,120a)와 상기 파이렉스 튜브(120,120a)의 상,하 양방향의 개방구에 삽입되는 구리전극(130,130a)이 각각 삽입된다.
상기 구리전극(130,130a)에 전원공급부(140)로부터 100[V] 또는 200[V]의 전원이 공급되면, 승압기(150)에 의해서 1000~5000[V]의 고전압으로 승압된다. 바람직하게는 2500[V]로 승압된다.
상기 승압기(150)에 의해 승압된 상기 고전압은 제 1 스위치(160)를 통과하여 콘덴서(170)에 충전된다.
상기 콘덴서(170)에 충전된 상기 고전압은 진공 스위치(180)를 통하여 한순간에 방전됨으로써, 상기 파이렉스 튜브(120,120a)의 내부에 장입된 금속분말(110,110a)이 소결 성형된다.
상기 파이렉스 튜브(120,120a) 내부의 상기 금속분말(110,110a)이 소결 성형되어 생성되는 다공성 생체 임플랜트의 내부는 솔리드 조직을 가지며, 외부는 다공성의 층으로 이루어진 구조를 가지게 된다.
상기 솔리드 조직은 상기 다공성 생체 임플랜트의 기계적 강도를 높이고, 상기 외부의 다공성 층은 골섬유조직의 내부로의 침투 및 성장을 가능케 하여 골유착 강도를 향상시킬뿐 아니라, 치유 후, 치아 운동시 발생하는 응력을 완화시켜 고정강도의 증가 및 상기 다공성 생체 임플랜트의 수명을 향상시킨다.
상기 다공성 생체 임플랜트 외부의 다공성 층의 이상적인 기공의 크기는 100~200[㎛]가 바람직하다.
상기 파이렉스 튜브(120,120a) 내부에 장입된 상기 금속분말(110,110a)이 소결 성형되는 매카니즘을 좀 더 구체적으로 설명하면, EDS(Electro Discharge Sintering)에 의해서 상기 다공성 생체 임플랜트의 외부는 기공을 가지면서, 내부는 솔리드 코어를 형성하는데, 이러한 매카니즘은 상기 금속분말(110,110a)을 변형시키고, 스퀴즈(squeeze)시키는데 충분한 핀치 압력(pinch pressure)과 상기 금속분말(110,110a)을 용접시키는데 충분한 열 에너지가 조합되어 이루어진다.
상기 열 에너지와 상기 솔리드 코어의 크기와의 관계를 실험 데이터에 의하여 분석해 본 결과, 상기 열 에너지가 973[J]일 경우에 상기 솔리드 코어의 크기는 2.24[㎛]로 측정되었으며, 상기 열 에너지가 1340[J]일 경우에는 상기 솔리드 코어의 크기가 2.47[㎛]로 측정되었다.
이와 같이, 상기 열 에너지가 증가됨에 따라, 상기 솔리드 코어의 크기도 증가되어 상호간에 비례 관계가 성립된다.
그리고, 상기 다공성 생체 임플랜트의 형상은 상기 파이렉스 튜브(120,120a)의 형상에 따라 달라지게 된다. 따라서, 상기 파이렉스 튜브(120,120a)의 형상을 다양하게 제조함으로써, 신체의 부위에 따라 적용되는 복잡한 형태의 다공성 생체 임플랜트를 용이하게 성형할 수 있다.
또한, 상기 다공성 생체 임플랜트의 표면의 거칠기는 상기 파이렉스 튜브(120,120a)의 내부에 장입되는 상기 금속분말(110,110a)의 크기를 조절함으로써, 제어가 가능하다.
또한, 솔리드 코어, 가공 크기, 가공률, 기계적 강도 등은 상기 콘덴서(170)의 용량과 상기 콘덴서(170)에 충전되는 입력전압의 조절로 전기에너지의 양을 변화시킴으로써, 제어가 가능하다.
상기 금속분말(110,110a)로는 Ti 또는 Ti합금 분말 등이 사용되고, 상기 파이렉스 튜브(120,120a)는 석영을 재료로 하며, 다양한 형상으로 제조될 수 있다.
상기 다공성 생체 임플랜트 표면개질장치(200)는 가스를 주입하기 위한 가스 인입구(210)와 상기 가스 인입구(210)로부터 주입되는 상기 가스의 양을 제어하는 질량 유량계(Mass Flow Controller)(220)와 상기 질량 유량계(220)의 제어에 의해 상기 가스를 전달하는 가스관(230)과 상기 가스관(230)을 통해서 전달되는 상기 가스가 투입되는 진공실(240,240a)과 상기 진공실(240,240a)내의 공기를 배출시키는 기계식 펌프(Mechanical Pump)(250)와 상기 기계식 펌프(250)에 의해 공기가 배출되어 상기 진공실(240,240a)의 압력이 낮아져 상기 진공실(240,240a)의 진공도가 10-3torr 이하에서 배기를 시키는 확산펌프(diffusion pump)(260)와 상기 기계식 펌프(250)와 상기 확산펌프(260)에 의해 배출되는 공기를 상기 진공실(240,240a) 외부로 송출하기 위한 배출구(241)와 상기 질량 유량계(220)에 의해 제어되는 상기 가스의 유량을 표시하는 질량 유량계 표시부(242)와 상기 기계식 펌프(250)와 상기 확산펌프(260)의 배기 작용과, 상기 진공실(240,240a)의 내부로 투입되는 상기 가스의 주입에 따라 변화하는 압력을 표시하기 위한 압력계(243)와 상기 진공실(240,240a)의 내부 온도를 표시하기 위한 온도계(244)와 상기 진공실(240,240a)의 전면에 일단부가 유동적으로 고정되어 개폐가 되는 전면 개폐부(245)로 구성된다.
상기 전면 개폐부(245)는 유리로 되어 상기 진공실(240,240a)의 내부를 육안으로 확인할 수 있도록 되어있다.
그리고, 상기 기계식 펌프(250)는 펌프 내에 부착된 날개가 피스톤에 의해 공기를 압축시켜 체크밸브가 설치된 구멍을 통하여 진공실내의 공기를 배출시키는 장치이다. 펌프가 작동할 때 잔류한 공기의 체적은 폐쇄된 장치 내에서는 팽창되어, 그 일부가 배기되며, 이런 과정은 계속적으로 반복하여 일어난다. 오일로 밀폐되는 회전 기계식 펌프(rotary mechanical pump)를 이용한 경우, 2.5 ×10-2torr까지 진공 배기시킬 수가 있다.
또한, 상기 확산펌프(260)는 상기 기계식 펌프(250)를 이용하여 1차 진공 배기 시키면 상기 진공실(240,240a)의 압력이 낮아져 가스분자가 희박하게 되므로, 상기 가스의 팽창력이 없어져서, 유체유동 기계식 펌프로 잔류가스를 더 이상 배기 할 수 없는 상태에 이른다. 이런 압력에서는 잔류가스의 분자들을 펌프의 노즐 목 부분에서 무거운 다른 분자들이 일정방향으로 이동하는 증기상흐름과 만나서 같이 이동하게 하여 제거한다. 10-3torr 이하의 진공도에서의 배기는 증기확산펌프(vapor diffusion pump)가 일반적으로 사용된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 기능 및 작용을 보다 상세히 설명한다.
상기 파이렉스 튜브(120,120a) 또는 세라믹 몰드에 미세한 상기 금속분말(110,110a)을 장입한다.
상기 파이렉스 튜브(120,120a) 또는 상기 세라믹 몰드의 상,하부에 형성된개방구에 구리전극(130,130a)을 각각 삽입한다.
상기 구리전극(130,130a) 이외에 황동으로 이루어진 황동전극도 상기 파이렉스 튜브(120,120a)의 상,하 양방향의 개방구에 삽착되어 사용 가능하다.
이어서, 상기 밀폐된 진공실(240,240a)의 내부에 상기 금속분말(110,110a)이 장입된 상기 파이렉스 튜브(120,120a) 또는 상기 세라믹 몰드를 위치시킨 후, 상기 기계식 펌프(250)와 상기 확산펌프(260)를 작동시켜 상기 진공실(240,240a)을 진공상태로 유지시킨다. 이때의 진공상태의 기압은 10-6torr이 바람직하다.
이어서, 사용자가 원하고자 하는 표면개질의 형태에 따라 질소 가스 또는 산화칼슘(CaO2)또는 펜테인(P2O5)등의 한가지 또는 여러가지의 혼합 가스를 상기 가스 인입구(210)로 주입시켜 상기 가스관(230)을 통하여 상기 진공실(240,240a)의 내부에 일정한 유량이 투입되도록 하여 일정한 진공도를 유지시킨다. 이때, 상기 가스를 주입한 상태의 기압은 10-3torr~10torr이 유지되도록 한다.
이어서, 상기 전원공급부(140)으로부터 상기 다공성 생체 임플랜트 성형장치(100)로 공급되는 고전압에 의해 상기 제 1 스위치(160)를 통하여 상기 콘덴서(170)가 충전된다.
상기 콘덴서(170)에 충전된 상기 고전압은 상기 진공 스위치(180)에 의해 한 순간에 방전되어 상기 파이렉스 튜브(120,120a)의 내부에 장입된 상기 금속분말(110,110a)을 수 초 이내에 소결 성형시킨다. 이때, 상기진공실(240,240a)의 기압은 10-2torr일 경우에 방전하는 것이 바람직하다.
상기 순간 방전시 형성되는 높은 전기에너지는 상기 금속분말(110,110a)을 용융시켜 상기 파이렉스 튜브(120,120a)의 형상에 맞게 성형됨과 동시에 상기 진공실(240,240a) 내부에 투입되어 있는 상기 질소 가스 또는 Ca 또는 P 성분의 상기 산화칼슘(CaO2)또는 상기 펜테인(P2O5)또는 여러가지의 혼합 가스 분위기에 상기 용융상태의 티타늄 또는 티타늄합금 등의 금속분말(110,110a)이 반응을 하여 상기 다공성 생체 임플랜트 성형과 동시에 상기 다공성 생체 임플랜트의 표면층에 뼈와 마찰계수가 적은 TiN 또는 Ti+Ca 또는 Ti+P 막질이 형성되어 인공뼈에 가까운 HA(Hydroxy-apatite) 또는 바이오글라스 등의 코팅층이 형성된 상기 다공성 생체 임플랜트가 생성됨으로써, 골유착(osseointegration) 강도증가, 제조공정의 단순화, 재료의 수명향상 및 제조단가의 절감 효과를 얻을 수 있다.
상기 다공성 생체 임플랜트의 표면의 두께는 상기 진공실(240,240a)의 내부에 투입되는 가스 분위기를 변화시켜서 조절할 수 있다.
또한, 밀도는 상기 금속분말(110,110a)의 크기와 분포 및 외부에서 가하는 압력 등에 의해 결정되고, 기계적강도는 상기 콘덴서(170)의 용량과 충전되는 입력전압에 의한 전기에너지의 조절로 결정된다.
상기와 같은 본 발명의 다공성 생체 임플랜트의 소결성형과 동시에 이루어지는 코팅처리 방식은 절삭공구와 부식 방지관에도 적용된다.
상기 절삭공구와 같은 기계재료를 탄소 또는 질소 가스 분위기에서 전기방전소결법에 의해 형성시킴으로써, 내부는 장입한 금속분말의 기계적 성질을 보유하고, 외부는 경도가 높고, 마찰에 의한 강한 침탄층, 질화층, 또는 WC 및 WN와 같은 하드 코팅층을 동시에 형성시킴으로써, 제조공정의 단순화, 재료의 수명향상 및 제조단가의 절감 효과를 얻을 수 있다
또한, 부식 방지관과 같은 기능성 재료를 티타늄 및 알루미늄을 함유한 가스와 질소 또는 산소와 일정비율로 유지시킨 분위기에서 전기방전 소결법에 의해 성형시킴으로써, 내부는 장입한 금속분말의 기계적 성질을 보유하고, 외부는 부식방지에 우수한 TiN 또는 알루미나와 같은 하드 코팅층을 동시에 형성시킴으로써, 제조공정의 단순화, 재료의 수명향상 및 제조단가의 절감효과를 얻을 수 있다.
도 16은 본 발명에 따른 전기방전소결에 의한 다공성 생체 임플랜트의 표면개질 방법의 과정을 도시한 흐름도이다.
도시된 바와 같이, 상기 파이렉스 튜브(120,120a) 또는 세라믹 몰드에 미세한 상기 금속분말(110,110a)을 장입(S100)하고, 상기 파이렉스 튜브(120,120a) 또는 상기 세라믹 몰드의 상,하부에 형성된 개방구에 구리전극을 각각 삽입(S200)한다.
이어서, 상기 밀폐된 진공실(240,240a)의 내부에 상기 금속분말(110,110a)이 장입된 상기 파이렉스 튜브(120,120a) 또는 상기 세라믹 몰드를 위치시킨 후, 상기 기계식 펌프(250)와 상기 확산펌프(260)를 작동시켜 상기 진공실(240,240a)을 진공상태로 유지(S300)시킨다.
이어서, 사용자가 원하고자 하는 표면개질의 형태에 따라 질소 가스 또는 산화칼슘(CaO2)또는 펜테인(P2O5)등의 한가지 또는 여러가지의 혼합 가스를 상기 가스 인입구(210)로 주입시켜 상기 가스관(230)을 통하여 상기 진공실(240,240a)의 내부에 일정한 유량이 투입되도록 하여 일정한 진공도를 유지(S400)시킨다.
이어서, 상기 전원공급부(140)으로부터 상기 다공성 생체 임플랜트 성형장치(100)로 공급되는 고전압에 의해 상기 제 1 스위치(160)를 통하여 상기 콘덴서(170)가 충전되고, 상기 콘덴서(170)에 충전된 상기 고전압은 상기 진공 스위치(180)에 의해 한 순간에 방전되어 상기 파이렉스 튜브(120,120a)의 내부에 장입된 상기 금속분말(110,110a)을 용융(S500)시킨다.
상기 순간 방전시 형성되는 높은 전기에너지는 용융된 상기 금속분말(110,110a)을 상기 파이렉스 튜브(120,120a)의 형상에 맞게 성형됨과 동시에 상기 진공실(240,240a) 내부에 투입되어 있는 상기 질소 가스 또는 Ca 또는 P 성분의 상기 산화칼슘(CaO2)또는 상기 펜테인(P2O5)또는 여러가지의 혼합 가스 분위기에 상기 용융 상태의 티타늄 또는 티타늄 합금 등의 금속분말(110,110a)이 반응을 하여 상기 다공성 생체 임플랜트 성형과 동시에 상기 다공성 생체 임플랜트의 표면층에 뼈와 마찰계수가 적은 TiN 또는 Ti+Ca 또는 Ti+P 막질이 형성되어 인공뼈에 가까운 HA(Hydroxy-apatite) 또는 바이오글라스 등의 코팅층이 형성된 상기 다공성 생체 임플랜트가 생성(S700)된다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 전기방전소결에 의한 다공성 생체 임플랜트의 표면개질 시스템 및 그 방법에 의하면, 생체 임플랜트는 물론, 복잡하고 다양한 형상의 절삭공구, 부식방지용 내관 등을 단 한번의 전기방전소결에 의해 성형함과 동시에 표면개질이 이루어짐으로써, 제조공정의 단순화 및 효율성, 생산성 향상, 제조단가 절감 등의 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 가스 인입구(210)로부터 주입되는 가스의 양을 제어하는 질량 유량계(220);
    상기 질량 유량계(220) 및 가스관(230)을 통해서 전달되는 상기 가스가 투입되는 진공실(240);
    상기 진공실(240)의 공기를 배출시키는 기계식 펌프(250);
    상기 기계식 펌프(250)에 의해 배출되는 공기로 인하여 상기 진공실(240)의 진공도가 일정상태 이하로 저하될 경우 동작되어 상기 진공실(240)을 배기시키는 확산펌프(260);
    상기 기계식 펌프(250)와 상기 확산펌프(260)에 의해 배기되는 공기를 상기 진공실(240)의 외부로 송출하는 배출구(241);
    상기 가스의 유량을 표시하는 질량 유량계 표시부(242);
    상기 진공실(240) 내부의 압력을 표시하는 압력계(243);
    상기 진공실(240)의 내부 온도를 표시하는 온도계(244);
    상기 진공실(240)의 전면에 일단부가 유동적으로 고정되어 개폐가 되는 전면 개폐부(245); 및
    상기 진공실(240) 내부에 위치하고, 상/하부에 형성된 개방구에 구리전극(130,130a)이 각각 삽입되는 파이렉스 튜브(120,120a)로 구성되는 것을 특징으로 하는 전기방전소결에 의한 다공성 생체 임플랜트의 표면개질 시스템.
  2. 다공성 생체 임플랜트 성형장치(100)의 파이렉스 튜브(120,120a)에 금속분말(110,110a)을 장입하는 공정(S100);
    상기 파이렉스 튜브(120,120a)의 상,하부에 형성된 개방구에 구리전극(130,130a)을 각각 삽입하는 공정(S200);
    진공실(240)의 내부에 상기 금속분말(110,110a)이 장입된 상기 파이렉스 튜브(120,120a)를 위치시킨 후, 기계식 펌프(250)와 확산펌프(260)를 작동시켜 상기 진공실(240)을 고도의 진공상태로 유지하는 공정(S300);
    일정한 유량의 단일 가스 또는 혼합 가스를 상기 진공실(240)의 내부에 투입하여 일정한 진공상태를 유지하는 공정(S400);
    상기 금속분말(110,110a)이 장입된 상기 파이렉스 튜브(120,120a)에 진공 스위치(180)를 통하여 고전압을 방전하는 콘덴서(170)에 의해서 상기 금속분말(110,110a)이 용융되는 공정(S500); 및
    상기 용융되는 금속분말(110,110a)과 상기 진공실(240)의 단일 가스 또는 혼합 가스가 반응하는 공정(S600)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기방전소결에 의한 다공성 생체 임플랜트의 표면개질 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 금속분말(110,110a)과 상기 진공실(240)의 단일 가스 또는 혼합 가스의 반응에 의해 코팅층이 형성된 다공성 생체 임플랜트가 소결 성형되는 공정(S700)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기방전소결에 의한 다공성 생체 임플랜트의 표면개질 방법.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100701756B1 (ko) 2004-09-13 2007-03-29 현대산업개발 주식회사 난방온수 분배 시스템 및 난방온수 분배 방법
KR20240059664A (ko) 2022-10-25 2024-05-08 안병록 연속형 접착 식품 포장지

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100447822B1 (ko) * 2001-03-23 2004-09-22 주식회사 이산바이오텍 공구의 성형 및 표면개질 장치 및 그 방법
KR100755950B1 (ko) * 2005-11-21 2007-09-06 주식회사 이산바이오텍 임플란트용 픽스쳐
US9895229B2 (en) 2011-01-04 2018-02-20 Corentec Co., Ltd. Method for manufacturing implant having porous layer on surface thereof
KR101109086B1 (ko) * 2011-01-04 2012-01-31 주식회사 코렌텍 포러스코팅층이 형성된 생체삽입용 임플란트

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0531168A (ja) * 1991-07-30 1993-02-09 Isuzu Motors Ltd 生体用埋没材の製造方法
KR20000057987A (ko) * 1999-02-12 2000-09-25 미쯔이 고오헤이 통전소결 방법, 통전소결 장치, 및 통전소결용 몰드

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0531168A (ja) * 1991-07-30 1993-02-09 Isuzu Motors Ltd 生体用埋没材の製造方法
KR20000057987A (ko) * 1999-02-12 2000-09-25 미쯔이 고오헤이 통전소결 방법, 통전소결 장치, 및 통전소결용 몰드

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100701756B1 (ko) 2004-09-13 2007-03-29 현대산업개발 주식회사 난방온수 분배 시스템 및 난방온수 분배 방법
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