KR101967289B1 - 치과 주조용 팔라듐 합금 - Google Patents

Abstract

본 발명은 치과 주조용 팔라듐 합금에 관한 것으로, 보가 구체적으로는 금, 팔라듐, 은, 인듐 및 아연이 소정의 중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하며, 본 발명은 팔라듐을 포함하여 치과 주조용 합금을 제조함으로써 금의 사용량을 줄여 경제적이면서도 물리적, 화학적, 기계적 및 생체친화적 장점은 그대로 유지되는 우수한 효과가 있다.

Description

치과 주조용 팔라듐 합금{The palladium alloy for dental casting}

본 발명은 치과 주조용 팔라듐 합금에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 팔라듐을 포함하여 치과 주조용 합금을 제조함으로써 금의 사용량을 줄여 경제적이면서도 물리적, 화학적, 기계적 및 생체친화적 장점은 저하되지 않는 치과 주조용 팔라듐 합금에 관한 것이다.

치과 주조용 합금은 인레이, 온레이 및 브릿지 및 계속가공 의치에 사용되며 주조용 합금은 융점이 비교적 낮아야 하고, 산화되어 성분변화를 발생시키지 않아야 하며 주조수축이 적어야 한다.

또한, 녹으면 유동성이 좋아야 하고 기체의 흡수가 적어야 하는 특성이 요구된다.

주조용 귀금속 합금의 합금화 성분 가운데 주성분은 금(Au), 백금(Pt), 은(Ag)이며 그 외에도 비귀금속인 동(Cu), 철(Fe), 주석(Sn) 등이 소량 함유될 수 있다.

치과 주조용 합금이 이렇게 다양한 원소로 구성되는 이유는 구강 내 교합력에 견디기 위해 적절한 강도와 경도, 연성, 전성을 위해서이다.

한편, 합금은 조성에 따라 합금 각각의 특성이 달라진다.

이때, 상기 금(Au)은 합금의 변색 저항성을 높여 주고 합금의 연성을 높여주며 또한, 컬러를 우수하게 한다.

상기 금은 대부분 합금의 주성분으로 황금색을 띄며 변색과 부식에 대한 저항성을 증가시킨다.

한편, 동(Cu)은 열처리 후의 금 합금의 강도와 경도를 높여주고 은(Ag)은 합금의 색을 하얗게하고 연성을 약간 증가시킨다.

아울러, 백금(Pt)은 변색과 부식에 대한 저항성을 증가시키고 강도 및 경도를 높여주며 흰색을 띈다.

이러한 성분의 차이로 인해 치과용 합금의 다양성과 시술에 따른 각각의 합금 종류를 선택할 수 있다.

한편, 종래 기술에 따른 치과 주조용 합금의 경우, 상술한 바와 같이 금을 주로 사용하기 때문에 이에 대한 경제적 부담이 큰 문제점으로 작용하였다.

이러한 문제점을 어느 정도 해결하고자 치과 주조용 합금으로 Zirconia나 Co-Cr등 비귀금속 합금이 사용되기도 하였다.

그러나 상기 비귀금속 합금의 경우, 상술한 경제적 부담에 대한 문제점은 어느 정도 해결하였으나, 금 합금에 비해 강도와 탄성 그리고 생체친화성이 떨어지는 문제점이 있었다.

[선행기술문헌]
한국공개특허 제10-1986-0002586호, "치과용 팔라듐 주재합금"

본 발명은 상술한 문제점들을 해결하기 위해 창안된 것으로, 팔라듐을 포함하여 치과 주조용 합금을 제조함으로써 금의 사용량을 줄여 경제적이면서도 물리적, 화학적, 기계적 및 생체친화적 장점은 저하되지 않는 치과 주조용 팔라듐 합금의 제공을 목적으로 한다.

한편, 본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위하여 먼저, 금, 팔라듐, 은, 인듐 및 아연이 소정의 중량%로 이루질 수 있다.

바람직하게는 상기 치과 주조용 팔라듐 합금은 금 1.5중량%, 팔라듐 20중량%, 은 75중량%, 인듐 1.5중량% 및 아연 2중량%로 이루어질 수 있다.

바람직하게는 상기 치과 주조용 팔라듐 합금은 금 3중량%, 팔라듐 22중량%, 은 71.5중량%, 인듐 1.5중량% 및 아연 2중량%로 이루어질 수 있다.

바람직하게는 상기 치과 주조용 팔라듐 합금은 진공아크용해로 멜팅법으로 제조될 수 있다.

바람직하게는 상기 진공아크용해로 멜팅법은 챔버 내의 진공상태가 1.1 ~ 1.3x10^-2 torr 일때 아르곤 가스를 0.02 MPa까지 주입할 수 있다.

바람직하게는 상기 진공아크용해로 멜팅법은 용접 전류 180A에서 멜팅될 수 있다.

본 발명은 팔라듐을 포함하여 치과 주조용 합금을 제조함으로써 금의 사용량을 줄여 경제적이면서도 물리적, 화학적, 기계적 및 생체친화적 장점은 그대로 유지되는 우수한 효과가 있다.

도 1은 광학현미경으로 관찰한 각군별 에칭 후, 미세조직을 보여주는 이미지다.(a는 배율 100, b는 배율 200)
도 2는 A군의 Mapping-EDS분석 결과를 보여주는 이미지이며, 도 3은 B군의 Mapping-EDS분석 결과를 보여주는 이미지다.
도 4는 각군별 XRD 분석결과를 보여주는 그래프이며, 도 5는 각 군별 동전위 분극시험 결과를 보여주는 그래프다.

본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.

이하, 첨부한 도면에 도시된 바람직한 실시 예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.

이와 관련하여 본 발명에 따른 치과 주조용 팔라듐 합금은 금, 팔라듐, 은, 인듐 및 아연이 소정의 중량%로 이루어진다.

이때, 본 발명의 일실시 예에 따른 치과 주조용 팔라듐 합금(A군(group))은 금 1.5중량%, 팔라듐 20중량%, 은 75중량%, 인듐 1.5중량% 및 아연 2중량%로 이루어진다.

한편, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 치과 주조용 팔라듐 합금(B군(group))은 금 3중량%, 팔라듐 22중량%, 은 71.5중량%, 인듐 1.5중량% 및 아연 2중량%로 이루어진다.

한편, 본 발명의 실시 예에 따른 치과 주조용 팔라듐 합금은 진공아크용해로 멜팅법으로 제조되는데 이에 대한 구체적인 제조과정은 다음과 같다.

먼저, 진공아크용해로의 배선차단기-Main Power-Arc Power 순서대로 ON한 후, Chamber 내에 CP-Ti와 Melting 할 합금을 넣는다.

이후, 합금을 넣고 Chamber를 올린 후 Rotary Pump Start를 누르고 5~10분 예열 후 진공 밸브를 연다.

이후, Chamber 내의 진공 상태가 1.1~1.3x10^-2 torr 까지 떨어지면 밸브를 다시 잠그고 Ar 가스를 0.02 MPa 까지 주입한 후, Arc를 켜고 용접 전류를 180A로 맞춘 후 CP-Ti를 Melting 시작한다.

그리고, CP-Ti를 대략 10회 (CP-Ti의 색이 은색으로 깨끗이 나올 때까지) 정도 Melting 후 본 합금을 Melting 한다.

아울러, 처음에 Round 모양으로 10회 실시한 후, ingot 모양으로 옮긴 후 다시 10회 정도 Melting을 실시하고, 다시 Round 모양으로 10회 정도 실시한다.

이는 합금 내의 기공을 없애고 합금이 한 곳으로 몰리는 것을 방지하기 위함이다.

마지막으로 ingot 모양을 만들기 위해 용접 전류를 내려가며 반듯한 ingot 모양으로 Melting을 한다.

이하에서는 본 발명의 실시 예들에 따른 치과 주조용 팔라듐 합금의 효과에 대해 상세히 설명한다.

이와 관련하여 본 발명의 실시 예들에 따른 치과 주조용 팔라듐 합금의 효과를 설명하기 위하여 대조군(C군(group)) 합금을 준비하였으며, 이때 상기 대조군은 금 3중량%, 팔라듐 22중량%, 은 66.5중량%, 인듐 1.5중량%, 아연 2중량% 및 구리 5중량%로 이루어진다.

1. 미세조직관찰

미세조직 관찰을 위해 준비된 시편을 H₂O 30ml : HCl 25ml : HNO₃ : 5ml 에칭 용액으로 5분간 에칭하여 광학현미경으로 X100배 및 X200배로 촬영하였다.

이와 관련하여 광학현미경으로 관찰한 각군별 에칭 후, 미세조직을 보여주는 이미지(a는 배율 100, b는 배율 200)인 도 1을 참조하면, 상기 도 1을 통해 알 수 있듯이 Pd-Ag가 합금 된 경우는 FCC 결정구조를 갖는 전연성이 풍부하도록 결정립계가 보이지 않아 전율고용체의 특징을 나타내고 있으며, 특히 주조에서 나타나는 수지상 조직도 관찰된 모습을 보인다.

2. Mapping-EDS분석 결과

이와 관련하여 A군의 Mapping-EDS분석 결과를 보여주는 이미지인 도 2 및 B군의 Mapping-EDS분석 결과를 보여주는 이미지인 도 3을 참조하면, 각 합금화된 원소가 EDS피크를 통하여 검출된 것으로 보아 전체적으로 균일하게 잘 분포되어 있어 합금이 잘 만들어 졌음을 확인 할 수 있다.

3. XRD 분석결과

이와 관련하여 각군별 XRD 분석결과를 보여주는 그래프인 도 4를 참조하면, 각 A군, B군 및 C군 에서는 격자상수 a₂₀₀=3.96Å인 면심입방(face-centered cubic, f.c.c) 구조의 α₁상과 격자상수 a₂₀₀=4.15Å, c₀₀₂=3.53Å의 면심정방(face-centered tetragonal, f.c.t) 구조의 β상, 그리고 격자상수 a₂₀₀=3.99Å, c₁₁₁=3.83Å인 면심정방(face-centered tetrgonal, f.c.t)구조의 α₂상으로 이루어져 있었다.

또한, 각 군의 기본원소인 Pd-Ag에서 나오는 피크가 나왔으며, 대조군과 A군 및 B군을 비교하여 보았을 때, A군과 B군에서 전반적인 β상의 피크가 증가함을 알 수 있다.

4. 동전위 분극시험결과

이와 관련하여 각 군별 동전위 분극시험 결과를 보여주는 그래프(그래프 상의 표는 A군, B군 및 C군의 동전위 분극시험을 통한 부식전위, 구강 내 전위를 계산한 값)인 도 5를 참조하면, 부식전위가 대조군(C군)과 비교하여 B군의 증가를 보이며, 부동태영역에서의 전류밀도도 감소한 것으로 보아 내식성이 크게 향상되는 것을 확인할 수 있다.

귀금속의 내식성은 주로 표면에 형성되는 부동태피막의 형성으로 알 수 있는데 B군에서 부동태 영역이 가장 안정한 형태를 보임을 알 수 있다.

결과적으로 본 발명의 실시 예들에 따른 치과 주조용 팔라듐 합금은 상술한 기술적 구성들을 통해 금의 사용량을 줄여 경제적이면서도 물리적, 화학적, 기계적 및 생체친화적 장점은 그대로 유지되는 우수한 효과가 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능하다 할 것이다.

Claims (6)

1. 치과 주조용 팔라듐 합금은 금 1.5중량%, 팔라듐 20중량%, 은 75중량%, 인듐 1.5중량% 및 아연 2중량%로 이루어지며, 상기 치과 주조용 팔라듐 합금은 진공아크용해로 멜팅법으로 제조되되,
   상기 진공아크용해로 멜팅법은,
   진공아크용해로의 배선차단기-Main Power-Arc Power 순서대로 ON한 후, Chamber 내에 CP-Ti와 Melting 할 합금을 넣는 단계;
   상기 합금을 넣고 Chamber를 올린 후, Rotary Pump Start를 누르고 5~10분 예열 후 진공 밸브를 여는 단계;
   상기 Chamber 내의 진공 상태가 1.1~1.3x10^-2 torr 까지 떨어지면 밸브를 잠그고 Ar 가스를 0.02 MPa 까지 주입한 후, Arc를 켜고 용접 전류를 180A로 맞춘 후 CP-Ti를 Melting 시작하는 단계;
   CP-Ti를 10회 Melting 후 상기 치과 주조용 팔라듐 합금을 Melting 하는 단계; 및
   상기 치과 주조용 팔라듐 합금을 ingot 모양을 만들기 위해 용접 전류를 내려가며 반듯한 ingot 모양으로 Melting 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 치과 주조용 팔라듐 합금.
   
2. 치과 주조용 팔라듐 합금은 금 3중량%, 팔라듐 22중량%, 은 71.5중량%, 인듐 1.5중량% 및 아연 2중량%로 이루어지며, 상기 치과 주조용 팔라듐 합금은 진공아크용해로 멜팅법으로 제조되되,
   상기 진공아크용해로 멜팅법은,
   진공아크용해로의 배선차단기-Main Power-Arc Power 순서대로 ON한 후, Chamber 내에 CP-Ti와 Melting 할 합금을 넣는 단계;
   상기 합금을 넣고 Chamber를 올린 후, Rotary Pump Start를 누르고 5~10분 예열 후 진공 밸브를 여는 단계;
   상기 Chamber 내의 진공 상태가 1.1~1.3x10^-2 torr 까지 떨어지면 밸브를 잠그고 Ar 가스를 0.02 MPa 까지 주입한 후, Arc를 켜고 용접 전류를 180A로 맞춘 후 CP-Ti를 Melting 시작하는 단계;
   CP-Ti를 10회 Melting 후 상기 치과 주조용 팔라듐 합금을 Melting 하는 단계; 및
   상기 치과 주조용 팔라듐 합금을 ingot 모양을 만들기 위해 용접 전류를 내려가며 반듯한 ingot 모양으로 Melting 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 치과 주조용 팔라듐 합금.
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