KR101829711B1

KR101829711B1 - 치과보철용 동 합금

Info

Publication number: KR101829711B1
Application number: KR1020170111056A
Authority: KR
Inventors: 박동한
Original assignee: 박동한
Priority date: 2017-08-31
Filing date: 2017-08-31
Publication date: 2018-02-19
Also published as: WO2019045285A1; US10900101B2; US20200354814A1

Abstract

본 발명은 치과보철용 동 합금으로서 금합금 대용으로 사용될 수 있는 색상과 광택을 가지며 부식에 대한 저항성이 우수한 치과보철용 동 합금에 관한 것으로, 중량 %로, Al ; 7~10%, In : 1~2.5%, Sn : 1~2.5%, Fe : 2~4%, Ni : 2~3.5%, Mn : 2.5~4%, Zn : 2~5%, 잔부 Cu로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

치과보철용 동 합금{Copper Alloy For Detal Prosthesis}

본 발명은 치과보철용 동 합금에 관한 것으로, 보다 상세하게는 치과보철용 동 합금으로서 금합금 대용으로 사용될 수 있는 색상과 광택을 가지며 부식에 대한 저항성이 우수한 치과보철용 동 합금에 관한 것이다.

치과보철용 합금으로는 귀금속 합금과 비 귀금속 합금이 사용된다. 귀금속 합금으로는 금(Au)을 주성분으로 하는 금 합금이 많이 사용된다.

금(Au)은 생체 적합성이 좋지만, 순금 자체로는 치과용으로 사용하기에 너무 연하고 약하여 다른 금속과 합금하여 사용하게 된다.

금 합금은 구강 내에서 부식 저항성이 높고 광택이 오래 보전되며 주조 정밀성이 높고, 강도, 연성 등이 우수하며 특히 모서리 부위의 파절 저항성이 높다. 금 합금은 백금(Pt), 은(Ag), 팔라듐(Pd) 등과 함께 사용되는 경우가 많으며, 그 외에 동(Cu), 철(Fe), 주석(Sn)등이 소량 함유되어 구강 내 교합력을 견디기에 적합한 강도, 경도, 연성, 전성을 확보하게 된다.

금 합금으로는 대한민국 등록특허 10-1133677호에 개시된 소량의 티타늄을 금 합금에 첨가하여 금속조직을 미세화할 수 있게 한 것을 그 예로 들 수 있다. 이 종래 기술에서 나타난 바와 같이 귀금속 합금의 경우 귀금속에 해당하는 금(Au),은(Ag), 백금(Pt), 팔라듐(Pd)의 조성비가 92.9 wt%에서 96.85 wt%까지 차지하게 되는 것으로 귀금속의 비중이 매우 높아 그 가격이 비쌀 수 밖에 없는 실정이다.

값비싼 귀금속 합금을 대체하기 위한 비 귀금속 합금으로는 가볍고 이물감이 적은 니켈-크롬(Ni-Cr) 합금이 사용되기도 하지만, 색상이 흰 색(백금색)에 가깝기 때문에, 사용자들이 거부감을 느껴 기피하는 경우가 많다.

동(Cu)은 자체의 색상이 노란 색(황금색)에 가깝고 전연성이 풍부하여 가공하기 쉽고, 융접이 1083℃로 낮아 용융이 용이하며, 가격이 싼 장점이 있다. 그러나 강도가 부족하고 주조성이 나쁘며 구강 내에서 산화되면 변색이 일어나는 등 부식저항성이 매우 좋지 않다.

동 합금 중 동-아연(Cu-Zn) 합금, 즉 황동 계열의 합금은 아연에 의해 강도가 증가하고 주조성이 우수한 것으로 알려져 있다. 30~35 wt%의 아연을 첨가하면 황금색을 나타내며, 용융온도가 낮아진다. 그러나 부식 및 변색저항성이 낮고 주조 수축이 큰 문제점이 있다.

또한 동-알루미늄(Cu-Al) 합금도 많이 사용되는데, 5~12 wt%의 알루미늄을 사용하면 황금색을 띄게 되며, 산 및 알카리 부식 저항성이 좋다.

동 합금의 여러 가지 성분과 비율을 조절하여 금 합금과 유사한 성질을 갖도록 하는 연구가 많이 진행되고 있는데, 그 일례로 대한민국 등록특허 10-1480611호과 같이 구리를 주성분으로 하는 노란 색(황금색)의 동 합금의 개발이 시도되고 있지만 여전히 귀금속인 팔라듐을 일부 사용하여야만 하므로 제조 단가를 낮게 하는데 어려움이 있다.

알바덴트 사(Aalbadent Inc, USA)의 NPG와 같이 시판되는 치과보철용 동 합금의 경우에도 부식에 대한 저항이 약해 색변이나 녹이 발생하는 문제점이 있다.

KR 10-1133677 B, 2012.4.12., 청구범위 KR 10-1480611 B, 2015.1.9., 청구범위

본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 고가의 귀금속을 첨가하지 않고도 금 합금과 유사한 색상을 보이며, 부식 및 변색에 대한 저항성이 강한 동 합금을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명의 치과보철용 동 합금은 중량 %로, Al ; 7~10%, In : 1~2.5%, Sn : 1~2.5%, Fe : 2~4%, Ni : 2~3.5%, Mn : 2.5~4%, Zn : 2~5%, 잔부 Cu로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 귀금속을 함유하지 않고도, 색상이 노란색(황금색)을 가지며 부식저항성이 뛰어난 치과보철용 동 합금을 얻을 수 있고 이에 따라 제작 비용을 낮게 할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명 일 실시예 시편의 사진
도 2는 비교예 시편의 사진

본 발명은 구리를 주 성분으로 하여, 알루미늄, 인듐, 주석, 철, 니켈, 망간 아연을 필수 구성으로 첨가하여 제작되는 치과보철용 동 합금에 관한 것으로 구체적인 내용은 다음과 같다.

알루미늄(Al)의 경우, 7 wt%이하인 경우 치과보철용 합금의 색상이 황금색이 되지 않고, 10 wt%이상인 경우 색상이 희게 되며, 인듐(In)은 1~2.5 wt%의 범위에서 주조의 유동성이 가장 원활하였으며 상한치 이상에서는 부식저항성이 저하된다.

주석(Sn)의 경우 부식저항성을 향상시키는 것으로 1 wt%이하에서는 첨가 효과를 얻을 수 없고 2.5 wt%이상인 경우 합금의 연성이 감소되게 되며, 철(Fe)의 경우 2 wt%이하인 경우 치과보철용 합금의 강도가 낮아져 사용하기 곤란하고 4 wt%이상인 경우 경도가 높아져 저작시 불쾌감을 유발하게 된다.

니켈(Ni)은 2 wt%이하인 경우 유동성이 감소하고 3.5 wt% 이상인 경우 탄성이 감소하게 된다. 또한 망간(Mn)의 경우 2.5 wt%이하 첨가되면 기화점이 낮아져 융탕이 끓으면서 타는 현상이 발생하고, 4 wt%를 초과하면 치과보철용 합금이 취성을 나타내게 된다.

아연(Zn)의 경우 2~5 wt%로 사용되는데, 하한치 이하에서는 유동성이 감소하여 주조성이 나빠지며, 상한치 이상에서는 경도 및 강도가 감소할 뿐만 아니라 합금이 적색을 나타내게 된다.

상기와 같은 비율의 각 성분은 다음과 같은 용융공정을 거치게 된다. 먼저 도가니에 제일 하측으로부터 동-(철/니켈/망간)-동 순으로 적층하여 약 1400℃로 가열하여 전체적으로 융해시킨 다음, 전체적으로 융해된 것을 확인한 후 가열을 중단하고 알루미늄/주석/인듐/아연을 투입하여 다시 1200℃로 가열한다. 이때 가열 온도가 높게 되면 가스가 발생할 수 있으므로 온도조절에 유의하여야 하며, 융해가 완료되는 것을 확인하면 원하는 형태의 몰드에 주입하여 잉곳, 봉 등의 형상으로 제조하게 되며 필요에 따라 압연를 거쳐 판재로 제조되기도 한다.

이하, 본 발명을 그 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다.

실시예

다음 표 1과 같은 합금 조성으로 치과보철용 동 합금을 제작한 뒤, 도 1과 같은 크라운 형태로 시편을 제작하였다. 도 1은 실시예 2 조성으로 제작된 크라운 형태의 시편의 사진이다.

본 발명 실시예 합금의 조성비(wt%)

	Cu	Al	In	Sn	Fe	Ni	Mn	Zn
실시예 1	74.3	8.9	2.0	1.8	3.5	3.0	2.5	4
실시예 2	76.8	7.8	1.9	2.0	2.9	2.9	2.8	2.9

비교예

비교예는 시판되는 알바덴트 사(Aalbadent Inc., USA)의 치과보철용 동 합금인 NPG로, 그 성분은 표 2와 같다. 비교예 역시 도 2와 같은 크라운 형태로 시편을 제작하였다.

비교예 합금의 조성비(wt%)

	Cu	Al	Fe	Ni	Mn	Zn
비교예	80.7	7.8	2.9	4.3	2.3	2.0

<색상 비교>

본 발명의 실시예 2 시편와 비교예 시편을 동일 조명하의 동일 장소에서 동일 각도로 촬영한 도 1과 도 2를 대비하였을 때 그 색상이 황금색에 가깝게 나타남을 알 수 있다. 따라서 본 발명의 색상은 금 대체 합금으로 시판 중인 제품과 극히 유사함을 알 수 있다.

<부식 저항성>

실시예 1,2 시편 5 개씩과 비교예 시편 5 개에 대하여 부식 저항성을 시험한 결과는 표 3과 같다.

부식저항성을 시험한 방법은 다음과 같다. 증류수 1000 ± 3 ㎖에 35% 황화나트륨(Na2S)을 22.3 ± 0.1 g 용해시킨 용액을 제조한 후, 용액에 1 분당 10~15초씩 시편을 침지시키는 과정을 72시간 동안 반복하였다. 용액은 24시간에 한번씩 교체하였다. 용액 교체시 육안 관찰에 의해 부식 및 변색 여부를 판정하였다.

육안 관찰에 의해 녹이 관찰될 경우 부식이 발생한 것으로 판정하고, 색상의 변화가 있다고 관찰되면 변색이 발생한 것으로 판정하였다.

비교예 시편은 72시간 경과후에도 녹 발생은 없었지만 색상이 황금색에 붉은 빛이 약간 섞인 형태로 변색되는 시편이 3개 관찰된 반면, 본 발명 실시예 시편 중 실시예 시편 1에서 변색된 시편이 1개 관찰되었다. 실시예 2 시편에서는 녹 발생 및 변색이 일어나지 않았다. 따라서 본 발명의 합금은 시판되는 비교예 합금에 비하여 부식저항성이 우수한 효과를 나타내는 것으로 판정되었다.

부식저항성 실험결과

	녹 발생			변색
	24시간후	48시간후	72시간후	24시간후	48시간후	72시간후
실시예 1	없음	없음	없음	없음	없음	1개 변색
실시예 2	없음	없음	없음	없음	없음	없음
비교예	없음	없음	없음	없음	없음	3개 변색

Claims

중량 %로, Al ; 7~10%, In : 1~2.5%, Sn : 1~2.5%, Fe : 2~4%, Ni : 2~3.5%, Mn : 2.5~4%, Zn : 2~5%, 잔부 Cu로 구성되는 것을 특징으로 하는 치과보철용 동 합금.