KR101703255B1 - 치과 cad/cam용 코발트크롬계합금 금속블록 및 그 제조방법 - Google Patents

치과 cad/cam용 코발트크롬계합금 금속블록 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

치과 CAD/CAM용 코발트크롬계합금 금속블록의 제조방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 치과 CAD/CAM용 코발트크롬계합금 금속블록의 제조방법은, 코발트, 크롬 및 니켈 함량 85wt% ~ 90wt%를 포함하는 치과 CAD/CAM용 금속블록 원재료를 혼합하는 단계; 원재료를 용해하는 단계; 및 용해된 원재료를 주조하여 치과용 금속블록을 제조하는 단계를 포함한다.
이에 의하여, 치과금속주조관보철물의 주조결함을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 우수한 미세조직을 갖는 치과보철물을 제조 할 수 있다.

Description

치과 CAD/CAM용 코발트크롬계합금 금속블록 및 그 제조방법{Cobalt chromium alloy metal block for dental CAD/CAM and its manufacturing method}
본 발명은, 치과 CAD/CAM용 코발트크롬계합금 금속블록 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 기존 코발트계 치과용비귀금속합금의 화학적 성분과 기계적 특성을 동시에 만족시키며 최종보철물 제작에 적용되는 기존 치과용비귀금속합금과 상호 호환성이 우수한 치과 CAD/CAM용 코발트크롬계합금 금속블록 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 치과도재소부용금속은 치과보철물의 심미성과 강도가 요구되는 치과보철물을 제조하는 기본 소재로 널리 사용되고 있다. 특히 치과도재소부용비귀금속합금인 코발트크롬계합금은 심미성 및 내부식성을 요구하는 치과보철물 중에서 금관계속가공의치 및 금관을 제조하는 재료로 많이 이용되고 있다.
최근에는 귀금속합금재료의 가격이 상승하여 일반적으로 가격이 저렴하고 심미성 및 강도는 그대로 유지되는 치과도재소부용비귀금속합금재료를 치과보철물의 재로로 요구하는 경향이 특히 많아졌다.
그리고, 최근 치과보철물의 치과디지털제작방법에 의한 치과 CAD/CAM의 보급으로 이들 보철물의 제작 가공을 치과 CAD/CAM의 밀링 머신(milling machine)이 담당함으로써 치과보철물이 치과 CAD/CAM의 밀링 머신(milling machine)에 의해 대부분 만들어지는 경우가 많다.
그런데 치과 CAD/CAM의 밀링 머신(milling machine)에 사용되는 종래 기술에 따른 치과도재소부용비귀금속합금은 기계적 가공성이 부족하고 요구하는 소정의 물리적 기계적 성능을 발휘하는 치과보철물 제작이 어렵다는 단점이 있다.
즉, 치과 CAD/CAM의 밀링 머신(milling machine)에 사용되는, 종래 기술에 따른 치과도재소부용비귀금속합금은 심미성이 떨어지고 치과용 도재와의 결합력이 떨어진다는 단점이 있고, 특히 치과보철물 중에서 금관계속가공의치 및 금관의 제조시에 요구되는 소정의 물리적 기계적 성질을 만족시키지 못하는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허 제10-2014-0014614호 (2014.02.06.)
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 보철물 제작시에 주조결함을 최소화할수 있을 뿐만 아니라 우수한 미세조직을 갖는 치과보철물을 제조할 수 있어 치과보철물의 수명과 성능을 향상시킬 수 있는 치과 CAD/CAM용 코발트크롬계합금 금속블록 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 코발트, 크롬 및 니켈 함량 85wt% ~ 90wt%를 포함하는 치과 CAD/CAM용 금속블록 원재료를 혼합하는 단계; 상기 원재료를 용해하는 단계; 및 용해된 상기 원재료를 주조하여 치과용 금속블록을 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 치과 CAD/CAM용 코발트크롬계합금 금속블록의 제조방법이 제공될 수 있다.
상기 치과 CAD/CAM용 금속블록 원재료는, 코발트 55wt% ~ 65wt%, 크롬 22wt% ~ 27wt%, 니켈 4wt% ~ 6wt%, 몰리브덴 4wt% ~ 6wt%, 실리콘 0.1wt% ~ 0.9wt%, 티타늄 1wt% ~ 3wt%를 포함할 수 있다.
상기 치과 CAD/CAM용 금속블록 원재료는, 코발트(Co) 60.5wt%, 크롬(Cr) 25.6wt%, 니켈(Ni) 5.1wt%, 몰리브덴(Mo) 4.8wt%, 텅스텐(W) 1.5wt%, 망간(Mn) 1.2wt%, 티타늄(Ti) 1.1wt%, 실리콘(Si) 0.2wt%로 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 코발트, 크롬 및 니켈 함량 85wt% ~ 90wt%를 포함하는 치과 CAD/CAM용 금속블록 원재료를 혼합하여 용해하고 주조하여 제조되는 것을 특징으로 하는 치과 CAD/CAM용 코발트크롬계합금 금속블록이 제공될 수 있다.
상기 치과 CAD/CAM용 금속블록 원재료는, 코발트 55wt% ~ 65wt%, 크롬 22wt% ~ 27wt%, 니켈 4wt% ~ 6wt%, 몰리브덴 4wt% ~ 6wt%, 실리콘 0.1wt% ~ 0.9wt%, 티타늄 1wt% ~ 3wt%를 포함할 수 있다.
상기 치과 CAD/CAM용 금속블록 원재료는, 코발트(Co) 60.5wt%, 크롬(Cr) 25.6wt%, 니켈(Ni) 5.1wt%, 몰리브덴(Mo) 4.8wt%, 텅스텐(W) 1.5wt%, 망간(Mn) 1.2wt%, 티타늄(Ti) 1.1wt%, 실리콘(Si) 0.2wt%로 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시 예는, 보철물 제작시에 주조결함을 최소화할수 있을 뿐만 아니라 우수한 미세조직을 갖는 치과보철물을 제조할 수 있어 치과보철물의 수명과 성능을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 치과 CAD/CAM용 코발트크롬계합금 금속블록의 시편을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 치과 CAD/CAM용 코발트크롬계합금 금속블록의 조직사진이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 실시예에 따른, 치과비귀금속합금재료인 코발트크롬계합금 금속블록은 치과용 도재와 결합력이 뛰어나고 고유한 색상을 발휘하여 심미성이 양호하고 보철물의 유지력인 적절한 강도를 나타내는 치과보철물 제조에 이용된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 치과 CAD/CAM용 코발트크롬계합금 금속블록의 제조방법은, 코발트, 크롬 및 니켈 함량 85wt% ~ 90wt%를 포함하는 치과 CAD/CAM용 금속블록 원재료를 혼합하는 단계와, 원재료를 용해하는 단계와, 용해된 원재료를 주조하여 치과용 금속블록을 제조하는 단계를 포함한다.
여기서 코발트, 크롬 및 니켈함량이 85wt%이상에서 90wt% 이하로 하는 이유는, 코발트, 크롬 및 니켈이 내식성과 심미성에 기여하는 역할을 하기 때문이다.
본 발명에 따른 치과 CAD/CAM용 금속블록 원재료는, 코발트 55wt% ~ 65wt%, 크롬 22wt% ~ 27wt%, 니켈 4wt% ~ 6wt%, 몰리브덴 4wt% ~ 6wt%, 실리콘 0.1wt% ~ 0.9wt%, 티타늄 1wt% ~ 3wt%를 포함한다.
코발트(Co)의 함량은 55wt% 이상에서 65wt% 이하로 한다. 코발트크롬계 비귀금속합금의 주성분인 코발트(Co) 내식성이 뛰어나고 전연성이 우수하여 가공이 용이하다는 특성을 가지고 있다. 융점은 1,493℃로서 크롬(Cr)보다 융점이 낮다. 연성이나 전성이 좋아 가공성이 우수하나 탄소(C), 망간(Mn)을 함유시키면 약해지는 경향이 있다. 주로 내열성 합금의 성분으로 사용되고 있다.
크롬(Cr)의 함량은 22wt% 이상에서 27wt% 이하로 한다. 크롬(Cr)은 코발트크롬계 비귀금속합금의 주성분으로서 내식성과 내변색성이 양호하고 비교적 가공하기 쉽다. 니켈-크롬합금에서 크롬을 첨가하면 내식성이 증가하며 강한 합금이 된다. 또한 니켈의 용융점은 1,455℃이고, 크롬의 용융점은 1,875℃이지만 크롬을 50wt%까지 첨가시키면 합금의 용융점을 니켈의 용융점보다 낮출수 있다는 보고도 있다.
니켈(Ni)의 함량은 4wt% 이상에서 6wt% 이하로 한다. 니켈(Ni)은 주성분으로서 기계적 성질이 양호하고 크롬(Cr)을 첨가하면 내식성이 증가하고 강한 합금이 된다. 니켈은 융점이 코발트계 합금보다도 낮고 내식성이 뛰어나고 열전도성이 우수하며 적당한 인장강도, 연신율, 경도, 인성을 가지고 있다.
몰리브덴(Mo)의 함량은 4wt% 이상에서 6wt% 이하로 한다. 몰리브덴(Mo)은 용융점은 높지만 첨가원소로서 첨가할 경우에 합금의 열팽창계수를 낮추고 기계적 성질이 개선된다. 주로 내열성 합금의 성분으로 사용되고 있다.
실리콘(Si)의 함량은 0.1wt% 이상에서 0.9wt% 이하로 한다. 실리콘(Si)의 용융점은 높지만 실리콘(Si)을 첨가원소로서 첨가할 경우에 합금의 탈산제로 사용되며 합금의 용융점을 낮추고 유동성을 향상시킨다. 주로 내열성 합금의 성분으로 사용되고 있다.
티타늄(Ti)의 함량은 1wt% 이상에서 3wt% 이하로 한다. 티타늄(Ti)은 결정미세화원소로서 작용하며 용탕의 주조성과 청쟁 효과를 얻는 데에 효과적이다.
한편 본 실시예에서 치과 CAD/CAM용 금속블록 원재료는, 코발트(Co) 60.5wt%, 크롬(Cr) 25.6wt%, 니켈(Ni) 5.1wt%, 몰리브덴(Mo) 4.8wt%, 텅스텐(W) 1.5wt%, 망간(Mn) 1.2wt%, 티타늄(Ti) 1.1wt%, 실리콘(Si) 0.2wt%의 조성을 갖는다.
본 실시 예에서 코발트(Co)의 함량은 내식성과 내변색성이 양호하고 비교적 가공하기 쉬운 점을 고려하여 60.5wt%로 하였다.
그리고 크롬(Cr)의 함량은 내식성과 내변색성이 양호하고 비교적 가공하기 쉬운 점을 고려하여 25.6wt%로 하였다.
니켈(Ni)의 함량은 내식성과 내변색성이 양호하고 비교적 가공하기 쉬운 점을 고려하여 5.1wt%로 하였다.
몰리브덴(Mo)의 함량은 내식성과 내변색성이 양호하고 비교적 가공하기 쉬운 점을 고려하여 4.8wt%로 하였다.
실리콘(Si)의 함량은 내식성과 내변색성이 양호하고 비교적 가공하기 쉬운 점을 고려하여 0.2wt%로 하였다.
티타늄(Ti)의 함량은 1.1wt%로 하였고, 텅스텐(W)의 함량은 1.5wt%로, 망간(Mn)의 함량은 1.2wt%로 하였다.
이러한 조성을 가지고 제조된 치과 CAD/CAM용 금속블록은, 금관 및 금관계속가공의치의 보철물 제작시에 주조결함을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 우수한 미세조직을 갖는 치과보철물을 제조함으로써, 도재소부용 금관 및 금관계속가공의치의 치과보철물의 수명과 성능을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 치과 CAD/CAM용 코발트크롬계합금 금속블록의 시편을 도시한 도면으로서, 하기 표 1의 합금 조성을 가진 치과도재소부용금합금재료를 고주파용해주조기를 이용하여 인고트로 제조하고 이 인고트를 1200℃에서 1시간 동안 균질화 처리한 후에 판상으로 압연 및 프레스하여 필요한 시편을 채취하였다.
합금조성(중량%)
Co Cr Ni Mo W Mn Ti Si
60.5 25.6 5.1 4.8 1.5 1.2 1.1 0.2
하기 표 2는 치과CAD/CAM용 코발트크롬계합금 금속블록의 경도 및 항복강도 및 연신율의 물리적 성질을 나타내며 경도(VHN)은 200, 항복강도(MPa)는 360, 연신율은 2%이다.
물리적 성질
경도(VHN) 항복강도(MPa) 연신율(%)
200 360 2
한편, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 치과 CAD/CAM용 코발트크롬계합금 금속블록의 조직사진으로서 이에 의하면 우수한 미세조직을 가지고 있음을 알 수 있다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

Claims (6)

  1. 코발트, 크롬 및 니켈 함량 85wt% ~ 90wt%를 포함하는 치과 CAD/CAM용 금속블록 원재료를 혼합하는 단계;
    상기 원재료를 용해하는 단계; 및
    용해된 상기 원재료를 주조하여 치과용 금속블록을 제조하는 단계를 포함하며,
    상기 치과 CAD/CAM용 금속블록 원재료는,
    코발트 55wt% ~ 65wt%, 크롬 22wt% ~ 27wt%, 니켈 4wt% ~ 6wt%, 몰리브덴 4wt% ~ 6wt%, 실리콘 0.1wt% ~ 0.9wt%, 티타늄 1wt% ~ 3wt%를 포함하는 것을 특징으로 하는 치과 CAD/CAM용 코발트크롬계합금 금속블록의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 치과 CAD/CAM용 금속블록 원재료는,
    코발트(Co) 60.5wt%, 크롬(Cr) 25.6wt%, 니켈(Ni) 5.1wt%, 몰리브덴(Mo) 4.8wt%, 텅스텐(W) 1.5wt%, 망간(Mn) 1.2wt%, 티타늄(Ti) 1.1wt%, 실리콘(Si) 0.2wt%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 치과 CAD/CAM용 코발트크롬계합금 금속블록의 제조방법.
  4. 코발트, 크롬 및 니켈 함량 85wt% ~ 90wt%를 포함하는 치과 CAD/CAM용 금속블록 원재료를 혼합하여 용해하고 주조하여 제조되며,
    상기 치과 CAD/CAM용 금속블록 원재료는,
    코발트 55wt% ~ 65wt%, 크롬 22wt% ~ 27wt%, 니켈 4wt% ~ 6wt%, 몰리브덴 4wt% ~ 6wt%, 실리콘 0.1wt% ~ 0.9wt%, 티타늄 1wt% ~ 3wt%를 포함하는 것을 특징으로 하는 치과 CAD/CAM용 코발트크롬계합금 금속블록.
  5. 삭제
  6. 제4항에 있어서,
    상기 치과 CAD/CAM용 금속블록 원재료는,
    코발트(Co) 60.5wt%, 크롬(Cr) 25.6wt%, 니켈(Ni) 5.1wt%, 몰리브덴(Mo) 4.8wt%, 텅스텐(W) 1.5wt%, 망간(Mn) 1.2wt%, 티타늄(Ti) 1.1wt%, 실리콘(Si) 0.2wt%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 치과 CAD/CAM용 코발트크롬계합금 금속블록.
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