KR20110054556A - A surface treating method of use rf-sputtering process for dental implant fixture - Google Patents
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Abstract
Description
도 1 은 본 발명에 의한 치과용 임플란트 픽스츄어의 표면 처리 방법에 따라 표면 처리된 픽스츄어의 외관을 보인 실물 사진.1 is a real picture showing the appearance of the surface treated fixture according to the surface treatment method of the dental implant fixture according to the present invention.
도 2 는 본 발명에 의한 치과용 임플란트 픽스츄어의 표면 처리 방법을 순서대로 나타낸 공정 순서도.2 is a process flow chart sequentially showing the surface treatment method of a dental implant fixture according to the present invention.
도 3 은 본 발명에 의한 치과용 임플란트 픽스츄어의 표면 처리 방법에서 블라스팅과정에 사용되는 이산화티타늄 분말 및 HAp 분말 특성을 나타낸 표.Figure 3 is a table showing the properties of titanium dioxide powder and HAp powder used in the blasting process in the surface treatment method of the dental implant fixture according to the present invention.
도 4 는 본 발명에 의한 치과용 임플란트 픽스츄어의 표면 처리 방법에서 HAp코팅단계에 사용되는 HAp 타겟의 외형을 보인 실물 사진.Figure 4 is a real picture showing the appearance of the HAp target used in the HAp coating step in the surface treatment method of the dental implant fixture according to the present invention.
도 5 는 본 발명에 의한 치과용 임플란트 픽스츄어의 표면 처리 방법에서 HAp코팅단계에 사용되는 HAp 타겟의 XRD 결과.Figure 5 is an XRD results of the HAp target used in the HAp coating step in the surface treatment method of the dental implant fixture according to the present invention.
도 6 은 본 발명에 의한 치과용 임플란트 픽스츄어의 표면 처리 방법에서 HAp코팅단계에서 사용되는 HAp 타겟의 경도를 나타낸 표.Figure 6 is a table showing the hardness of the HAp target used in the HAp coating step in the surface treatment method of the dental implant fixture according to the present invention.
도 7 은 본 발명에 의한 치과용 임플란트 픽스츄어의 표면 처리 방법에서 HAp코팅단계에서 사용되는 HAp 타겟의 EDX 결과를 나타낸 표.Figure 7 is a table showing the EDX results of the HAp target used in the HAp coating step in the surface treatment method of the dental implant fixture according to the present invention.
도 8 은 본 발명에 의한 치과용 임플란트 픽스츄어의 표면 처리 방법에서 HAp코팅단계에서 사용되는 RF 스퍼터링장치의 구성을 나타낸 개략도.Figure 8 is a schematic diagram showing the configuration of the RF sputtering apparatus used in the HAp coating step in the surface treatment method of the dental implant fixture according to the present invention.
도 9 는 본 발명에 의한 치과용 임플란트 픽스츄어의 표면 처리 방법에서 HAp코팅단계의 조건을 나타낸 표.Figure 9 is a table showing the conditions of the HAp coating step in the surface treatment method of the dental implant fixture according to the present invention.
도 10 은 본 발명에 의한 치과용 임플란트 픽스츄어의 표면 처리 방법에서 일 단계인 블라스팅과정이 완료된 픽스츄어의 외면을 나타낸 확대 사진.10 is an enlarged photograph showing an outer surface of a fixture in which a blasting process of one step is completed in the method for treating a surface of a dental implant fixture according to the present invention;
도 11 은 본 발명에 의한 치과용 임플란트 픽스츄어의 표면 처리방법에서 일 단계인 에칭과정이 완료된 픽스츄어의 외면을 나타낸 확대 사진.11 is an enlarged photograph showing an outer surface of a fixture in which an etching process is completed as a step in the surface treatment method of a dental implant fixture according to the present invention;
도 12 는 본 발명에 의한 치과용 임플란트 픽스츄어의 표면 처리 방법에서 일 단계인 에칭과정을 실시하지 않고 HAp코팅단계를 실시한 실시예의 외면을 나타낸 확대 사진.12 is an enlarged photograph showing an outer surface of an embodiment in which a HAp coating step is performed without performing an etching process as a step in the surface treatment method of a dental implant fixture according to the present invention.
도 13 은 도 12의 성분분석표.13 is a component analysis table of FIG.
도 14 는 본 발명의 실시예의 외관을 보인 확대 사진.Figure 14 is an enlarged photograph showing the appearance of an embodiment of the present invention.
도 15 는 도 14의 성분분석표.15 is a component analysis table of FIG. 14.
도 16 은 본 발명에 의한 치과용 임플란트 픽스츄어의 표면 처리 방법에서 블라스팅과정과 에칭과정이 선택적으로 실시되었을 때 표면적 변화를 나타낸 실험 데이터.16 is experimental data showing the surface area change when the blasting process and the etching process are selectively performed in the surface treatment method of the dental implant fixture according to the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
100. RF 스퍼터링장치 120. 진공챔버100.
140. 가스주입수단 160. 전원인가수단140. Gas injection means 160. Power supply means
D . 증착대상물 S100. 세척단계 D. Deposition Object S100. Washing steps
S120. 제1세척과정 S140. 제2세척과정S120. First washing process S140. 2nd washing process
S220. 블라스팅과정 S240. 에칭과정S220. Blasting process S240. Etching Process
S400. HAp코팅단계 S320. 분말제조과정S400. HAp coating step S320. Powder manufacturing process
S340. 타겟형성과정 S400. HAp코팅단계S340. Target formation process S400. HAp coating step
T . HAp 타겟 T. HAp target
본 발명은 표면처리단계를 선택적으로 실시하여 표면적을 증가시킨 후 HAp 을 증착하여 골융합성이 향상되도록 한 RF-스퍼터링 공정을 이용한 치과용 임플란트 픽스츄어의 표면 처리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a surface treatment method of a dental implant fixture using an RF-sputtering process to selectively perform a surface treatment step to increase the surface area and then to deposit HAp to improve bone fusion.
임플란트는 인체조직이 상실되었을 때 회복시켜 주는 대치물을 의미하지만 치과에서는 인공으로 만든 치아를 이식할 수 있도록 하는 인공 치근을 의미한다.Implant means a substitute that recovers when human tissue is lost, but in the dentist, it means an artificial root that allows implantation of artificial teeth.
즉, 임플란트는 상실된 치아의 치근을 대신할 수 있도록 인체에 거부반응이 없는 티타늄 등으로 만들어지며, 이가 빠져나간 뼈에 픽스츄어(하부고정체)가 고정되고, 픽스츄어 위에는 상부지대부가 체결되며, 상부지대부 위에 인공치관(크라운)가 고정되어 치아의 기능이 회복될 수 있도록 하여준다.That is, the implant is made of titanium, etc., which has no rejection reaction to the human body to replace the tooth root of the missing tooth, the fixture (lower fixation) is fixed to the bone from which it is removed, and the upper zone part is fastened on the fixture. An artificial crown (crown) is fixed above the upper zone so that the function of the tooth can be restored.
따라서, 일반 보철물이나 틀니의 경우 시간이 지나면 주위 치아와 뼈가 상하지만 임플란트는 주변 치아조직을 상하지 않게 하며, 자연치아와 비교할 때 기능이 나 모양이 거의 동일하고, 충치가 발생되지 않으므로 반영구적으로 사용할 수 있는 장점으로 많은 연구 및 개발이 진행되고 있다.Therefore, in the case of a general prosthesis or denture, the surrounding teeth and bones will be damaged over time, but the implant will not damage the surrounding dental tissue, and compared with natural teeth, the function or shape will be almost the same, and dental caries will not occur. Many researches and developments are underway.
임플란트의 구성 중 픽스츄어는 치조골에 나사체결되어 뼈와 골융합됨으로써 고정되는데, 이러한 픽스츄어는 치조골에 시술된 후 빠른 기간 내에 뼈와 융합될 수 있도록 다양한 표면 처리 기술이 적용되고 있다.The fixture is fixed by being screwed into the alveolar bone and fused with the bone during the construction of the implant. The fixture is applied to various surface treatment techniques to be fused with the bone within a short period of time after being treated on the alveolar bone.
즉, 기존에 알려진 표면처리 기법은, RBM (Resorbable Blast Media) 기법으로 칼슘 포스페이트 입자나, 뼈조직 입자, HAp 입자를 사용하여 임플란트 표면에 블라스팅하여 임플란트를 제조하는 방법과, SLA(Sandblast Large grit Acid etch) 임프란트 표면을 블라스팅으로 표면처리한 후, HF, HCl, H2SO4 등의 에칭액으로 에칭하여 임플란트를 사용하는 방법, 티타늄의 표면을 양극산화(Anodizing)하여 거칠기를 주는 방법이 있으며, 이외에 치골의 성장을 돕기 위한 다양한 방법으로 뼈조직이나, 칼슘포스페이트 입자, HAp 입자를 코팅하는 방법이 있다. In other words, conventionally known surface treatment techniques include a method of manufacturing an implant by blasting the implant surface using calcium phosphate particles, bone tissue particles, or HAp particles using a resorbable blast media (RBM) technique, and sandblast large grit acid (SLA). etch) The surface of the implant is blasted and then etched with etching solution such as HF, HCl, H 2 SO 4 to use the implant, and the method of anodizing the surface of titanium to give roughness. Various methods to help the growth of the pubic bone, or calcium phosphate particles, there is a method of coating the HAp particles.
그러나 이렇게 제조된 상용 제품의 경우, 치골과의 결합면적을 나타내는 표면적의 증가율은 200-300% 내외로 확인되고 알려져 있으며, 특히 SLA로 제작한 임플란트의 경우는 젖음성에 있어서도 낮은 수치를 나타내고 있어 치골과의 뼈 통합성에 있어 오랜 기간이 필요한 것으로 알려져 있다. However, in the case of a commercial product manufactured in this way, the increase rate of the surface area indicating the bonding area with the pubic bone is confirmed and known to be around 200-300%. In particular, the implant made of SLA has a low value even in wettability. Long bone integration is known to require a long time.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 표면처리단계를 선택적으로 실시하여 표면적을 증가시킨 후 HAp 성분을 증착함으로 써 골융합성이 향상되도록 한 RF-스퍼터링 공정을 이용한 치과용 임플란트 픽스츄어의 표면 처리 방법을 제공하는 것에 있다.An object of the present invention is to solve the conventional problems as described above, by using a surface treatment step to selectively increase the surface area and then deposit the HAp component by using the RF-sputtering process to improve the bone fusion An object of the present invention is to provide a surface treatment method for an implant fixture.
본 발명의 다른 목적은, 표면처리단계에서 블라스팅과정과 에칭과정을 선택적으로 실시하여 표면적 증가율을 제어할 수 있도록 한 RF-스퍼터링 공정을 이용한 치과용 임플란트 픽스츄어의 표면 처리 방법을 제공하는 것에 있다.Another object of the present invention is to provide a surface treatment method of a dental implant fixture using an RF-sputtering process to control the surface area increase rate by selectively performing a blasting process and an etching process in the surface treatment step.
본 발명에 의한 알에프(RF)-스퍼터링 공정을 이용한 치과용 임플란트 픽스츄어의 표면 처리 방법은, 기계 가공된 치과용 임플란트 픽스츄어의 외면에 부착된 오염물을 제거하는 세척단계와, 치과용 임플란트 픽스츄어의 외면에 HAp(Hydroxy Apatite)타겟을 RF-sputtering법으로 증착하는 HAp코팅단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The surface treatment method of a dental implant fixture using the RF (RF) -sputtering process according to the present invention, a washing step for removing contaminants attached to the outer surface of the dental implant fixture machined, and dental implant fixture It characterized in that the HAp coating step of depositing a HAp (Hydroxy Apatite) target on the outer surface by RF-sputtering method.
상기 세척단계는, 상기 기계 가공된 치과용 임플란트 픽스츄어를 유기용제에 담궈 유기 오염물을 제거하는 제1세척과정과, 유기 오염물이 제거된 치과용 임플란트 픽스츄어를 수용성 세척제에 담궈 초음파 세척하는 제2세척과정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The washing step may include a first washing process in which the machined dental implant fixture is immersed in an organic solvent to remove organic contaminants, and a second ultrasonic immersing process of the dental implant fixture in which the organic contaminants are removed in a water soluble cleaner. Characterized in that the washing process.
상기 세척단계와 HAp코팅단계 사이에는, 상기 치과용 임플란트 픽스츄어의 표면적을 증가시키는 표면처리단계가 실시됨을 특징으로 한다.Between the washing step and the HAp coating step, a surface treatment step of increasing the surface area of the dental implant fixture is carried out.
상기 표면처리단계에서는, 이산화티타늄(TiO2) 또는 HAp 분말을 치과용 임플란트 픽스츄어 외면에 블라스팅(blusting)하여 표면적을 증가시키는 블라스팅과정 과, 표면적이 증가된 치과용 임플란트 픽스츄어를 에칭하여 표면적을 증가시키는 에칭과정 중 하나 이상이 실시됨을 특징으로 한다.In the surface treatment step, a blasting process of increasing the surface area by blasting titanium dioxide (TiO 2 ) or HAp powder on the outer surface of the dental implant fixture, and the surface area by etching the dental implant fixture with an increased surface area At least one of an increasing etching process is carried out.
상기 블라스팅과정에서, 상기 이산화티타늄은 50 내지 200㎛ 의 입경크기를 가지며, 상기 HAp 분말은 50 내지 400㎛의 입경크기를 갖는 것을 특징으로 한다.In the blasting process, the titanium dioxide has a particle size of 50 to 200㎛, the HAp powder is characterized in that it has a particle size of 50 to 400㎛.
상기 에칭과정은, 상기 치과용 임플란트 픽스츄어를 황산, 염산, 불산 중 하나 이상을 포함하는 에칭용액에 담궈 표면적을 증가시키는 과정임을 특징으로 한다.The etching process is characterized in that the dental implant fixture is a process of increasing the surface area by immersing in an etching solution containing one or more of sulfuric acid, hydrochloric acid, hydrofluoric acid.
상기 HAp코팅단계와 표면처리단계 사이에는, HAp 타겟을 형성하게 될 분말을 제조하는 분말제조과정과, 상기 분말을 가열 및 가압하여 HAp 타겟을 형성하는 타겟형성과정을 포함하는 타겟형성단계가 구비됨을 특징으로 한다.Between the HAp coating step and the surface treatment step, there is provided a target forming step including a powder manufacturing process for producing a powder to form a HAp target, and a target forming process for forming a HAp target by heating and pressing the powder It features.
상기 분말제조과정은, 탄산칼슘(CaCO3)와 산화칼슘(CaO3) 중 하나 이상을 포함하는 분말에 인산을 첨가하고 교반 및 반응시켜 침전물이 생긴 상태에서 상부의 용액이 pH 5.5 내지 5.6을 유지하도록 인산을 첨가하고, 60 내지 90℃로 가열하여 수분을 증발시켜 분말을 만드는 과정임을 특징으로 한다.In the powder manufacturing process, the upper solution is maintained at pH 5.5 to 5.6 in the form of a precipitate by adding phosphoric acid to the powder containing at least one of calcium carbonate (CaCO 3 ) and calcium oxide (CaO 3 ) and stirring and reacting. Phosphoric acid is added so as to be heated to 60 to 90 ° C. to evaporate moisture, thereby producing a powder.
상기 타겟형성과정은, 상기 분말제조과정에서 제조된 분말을 가압하여 소정의 형태를 형성한 후, 진공 상태의 아르곤 분위기에서 열처리하여 HAp 타겟을 형성하는 과정임을 특징으로 한다.The target forming process is characterized in that the process of forming a HAp target by pressing the powder produced in the powder manufacturing process to form a predetermined shape, then heat treatment in a vacuum argon atmosphere.
상기 HAp코팅단계는, 상기 RF 스퍼터링장치를 예열하고, HAp 타겟을 진공 상태의 아르곤 분위기에서 플라즈마로 세척한 후, 스퍼터링하는 과정임을 특징으로 한다.The HAp coating step is a process of preheating the RF sputtering apparatus, washing the HAp target with plasma in an argon atmosphere in a vacuum state, and then sputtering.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 표면적이 증가하고, 외면에 HAp이 증착되어 골융합성이 향상되는 이점이 있다.According to the present invention as described above, there is an advantage that the surface area is increased, HAp is deposited on the outer surface to improve bone fusion.
이하에서는 본 발명에 의한 치과용 임플란트 픽스츄어의 표면 처리 방법에 따라 제조된 픽스츄어에 대하여 설명한다.Hereinafter, a fixture manufactured according to the method for treating a surface of a dental implant fixture according to the present invention will be described.
도 1에는 본 발명에 의한 치과용 임플란트 픽스츄어의 표면 처리 방법에 따라 표면 처리된 픽스츄어의 외관을 보인 실물 사진이 도시되어 있다.Figure 1 is a real picture showing the appearance of the surface treated fixture according to the surface treatment method of the dental implant fixture according to the present invention.
먼저, 픽스츄어는 크게 해면골(Sponge Bone)과 치밀골(Cortical Bone)로 이루어진 치조골에 삽입되어 고정되는 것으로, 상부는 잇몸 상측에 위치하고 인광치관을 지지하는 상부지대부와 결합하게 된다.First, the fixture is largely inserted into and fixed to the alveolar bone consisting of sponge bone and sponge (Cortical Bone), and the upper part is located above the gum and coupled with the upper zone supporting the phosphorescent crown.
따라서 상기 픽스츄어의 표면은 치조골과의 골융합성이 향상될 수 있도록 표면적이 넓어야 하며, 치조골과 유사한 성분을 가져야 한다.Therefore, the surface of the fixture should have a wide surface area and have similar components to the alveolar bone so that bone fusion with the alveolar bone can be improved.
이러한 픽스츄어의 표면 상태를 만들기 위한 표면 처리 방법을 첨부된 도 2를 참조하여 설명한다.The surface treatment method for making the surface state of such fixture is described with reference to FIG. 2.
도 2에는 본 발명에 의한 치과용 임플란트 픽스츄어의 표면 처리 방법을 순서대로 나타낸 공정 순서도가 도시되어 있다.2 is a process flowchart showing the surface treatment method of the dental implant fixture according to the present invention in order.
도면과 같이, RF-스퍼터링 공정을 이용한 픽스츄어의 표면 처리 방법은, 크게 기계 가공된 치과용 임플란트 픽스츄어의 외면에 부착된 오염물을 제거하는 세척단계(S100)와, 치과용 임플란트 픽스츄어의 외면에 HAp(Hydroxy Apatite)타겟(T)을 RF-sputtering법으로 증착하는 HAp코팅단계(S400)로 이루어진다.As shown in the figure, the surface treatment method of the fixture using the RF-sputtering process, washing step (S100) for removing contaminants attached to the outer surface of the dental implant fixture largely machined, and the outer surface of the dental implant fixture HAp (Hydroxy Apatite) target (T) is made of a HAp coating step (S400) of depositing by RF-sputtering method.
상기 세척단계(S100)는 기계 가공이 완료된 픽스츄어의 외면에 부착된 유기 오염물, 금속 오염물 등을 제거하기 위한 과정으로, 이러한 오염물 들은 다수의 과정에 의해 제거된다.The washing step (S100) is a process for removing organic contaminants, metal contaminants, etc. attached to the outer surface of the finished fixture, such contaminants are removed by a number of processes.
즉, 상기 세척단계(S100)는 상기 기계 가공된 치과용 임플란트 픽스츄어를 유기용제에 담궈 유기 오염물을 제거하는 제1세척과정(S120)과, 유기오염물이 제거된 픽스츄어를 수용성 세척제에 담궈 초음파 세척하는 제2세척과정(S140)으로 이루어진다.That is, the washing step (S100) is a first washing process (S120) to remove the organic contaminants by immersing the machined dental implant fixture in an organic solvent, and ultrasonically immersed in a water-soluble detergent to remove the organic contaminants It consists of a second washing process (S140) for washing.
상기 제1세척과정(S120)에서는 40 내지 80℃의 유기용제가 담긴 초음파세척조에 픽스츄어를 담근 다음 3~5분간 초음파를 이용하여 픽스츄어 외면에 부착되어 있는 유기 절삭유 및 유기 오염물을 용해시켜 제거하게 된다.In the first washing process (S120), the fixture is immersed in an ultrasonic cleaning tank containing an organic solvent of 40 to 80 ℃, and then dissolved by removing the organic cutting oil and organic contaminants attached to the outer surface of the fixture using ultrasonic waves for 3 to 5 minutes. Done.
상기 제1세척과정(S120) 이후에는 픽스츄어에 열풍을 가하여 건조하는 과정이 실시될 수 있다.After the first washing process (S120), a process of applying hot air to the fixture and drying may be performed.
상기 제1세척과정(S120) 이후에는 제2세척과정(S140)이 실시된다. 제2세척과정(S140)은 20~60℃의 수용성 세척제가 담긴 초음파세척조에 픽스츄어를 담근 다음 5 내지 10분간 초음파로 세척하는 과정으로, 이때 픽스츄어 외면에 묻어 있는 무기/금속 오염물을 탈락시켜 제거하게 된다.After the first washing process S120, a second washing process S140 is performed. The second washing process (S140) is a process of immersing the fixture in an ultrasonic washing tank containing a water-soluble cleaner at 20 to 60 ° C. and then cleaning the ultrasonically for 5 to 10 minutes, by removing inorganic / metal contaminants from the outside of the fixture. Will be removed.
상기 세척단계(S100) 이후에는 표면처리단계(S200)가 선택적으로 실시될 수 있다.After the cleaning step (S100), the surface treatment step (S200) may be selectively carried out.
즉, 상기 세척단계(S100)와 HAp코팅단계(S400) 사이에는 픽스츄어 외면의 표면적을 넓히기 위한 표면처리단계(S200)가 실시될 수 있다.That is, a surface treatment step S200 may be performed between the cleaning step S100 and the HAp coating step S400 to increase the surface area of the fixture outer surface.
상기 표면처리단계(S200)는 세척된 치과용 임플란트 픽스츄어의 외면에 블라스팅(blusting) 공정을 이용하여 표면적을 증가시키는 블라스팅과정(S220)과, 표면적이 증가된 치과용 임플란트 픽스츄어를 에칭하여 표면적을 증가시키는 에칭과정(S240) 중 어느 하나 이상을 실시할 수 있다.The surface treatment step (S200) is a blasting process (S220) to increase the surface area by using a blasting (blusting) process on the outer surface of the dental implant fixture washed, and the surface area by etching the dental implant fixture with an increased surface area One or more of the etching process (S240) to increase the can be carried out.
상기 세척단계(S100) 이후에 블라스팅과정(S220)이 실시되는 경우, 상기 블라스팅과정(S220)은 이산화티타늄(TiO2) 또는 HAp 분말을 픽스츄어의 외면에 블라스팅(blasting)하여 표면을 거칠게 함으로써 표면적이 증가할 수 있도록 하는 과정으로, 본 발명의 실시예에서는 도 3의 사진과 같이 50 내지 200㎛의 입경크기를 가지는 이산화티타늄(TiO2)과, 50 내지 400㎛의 입경크기를 가지는 HAp 분말을 사용하였다.When the blasting process (S220) is performed after the washing step (S100), the blasting process (S220) is a surface area by blasting the titanium dioxide (TiO 2 ) or HAp powder on the outer surface of the fixture (roughing) to rough the surface In order to increase this, in the embodiment of the present invention, as shown in the photo of Figure 3 titanium dioxide (TiO 2 ) having a particle size of 50 to 200㎛ and HAp powder having a particle size of 50 to 400㎛ Used.
상기 블라스팅과정(S220) 이후에는 에칭과정(S240)이 실시된다. 상기 에칭과정(S240)은 픽스츄어를 황산, 염산, 불산 중 하나 이상을 포함하는 에칭용액에 담궈 표면적을 증가시키는 과정이다.After the blasting process (S220), an etching process (S240) is performed. The etching process (S240) is a process of increasing the surface area by dipping the fixture in an etching solution containing one or more of sulfuric acid, hydrochloric acid, hydrofluoric acid.
즉, 상기 에칭과정(S240)에서 픽스츄어의 표면에 잔류하는 무기/금속오염물이 제거되기는 하나, 에칭과정(S240)의 가장 큰 목적은 블라스팅과정(S220)을 통해 표면이 거칠게 된 픽스츄어의 표면을 에칭하여 식각함으로써 보다 더 표면적이 넓어질 수 있도록 하였다.That is, although the inorganic / metal contaminants remaining on the surface of the fixture are removed in the etching process (S240), the biggest purpose of the etching process (S240) is the surface of the fixture whose surface is roughened through the blasting process (S220). Etching was performed by etching to allow a larger surface area.
그리고, 상기 에칭과정(S240)은 블라스팅과정(S220)을 실시하지 않고 세척단계(S100) 이후에 바로 실시될 수 있다.In addition, the etching process S240 may be performed immediately after the cleaning step S100 without performing the blasting process S220.
상기 에칭과정(S240) 이후에는 HAp코팅단계(S400)가 실시된다. 상기 HAp코팅단계(S400)는 신체의 뼈 조직과 유사한 HAp(Hydroxy Apatite) 분말을 에칭이 완료된 픽스츄어의 표면에 스퍼터링하여 증착하는 과정이다.After the etching process (S240), the HAp coating step (S400) is performed. The HAp coating step (S400) is a process of sputtering and depositing HAp (Hydroxy Apatite) powder, which is similar to bone tissue of the body, on the surface of the etched fixture.
즉, 본 발명의 실시예에서는 도 4와 같은 HAp 타겟(T)을 제조하여 RF- 스퍼터링 장치(도 8의 도면부호 100 참조)에 장입한 후 증착대상물(픽스츄어 등)의 외면에 증착되도록 하였다.That is, in the exemplary embodiment of the present invention, the HAp target T as shown in FIG. 4 is manufactured, charged into an RF-sputtering apparatus (see 100 in FIG. 8), and then deposited on the outer surface of the deposition target (such as a fixture). .
한편, 상기 HAp코팅단계(S400) 이전에는 타겟형성단계(S300)가 실시된다. 상기 타겟형성단계(S300)는 HAp코팅단계(S400)에서 픽스츄어 외면에 증착될 원료물질인 HAp 타겟(T)을 제조하기 위한 과정이다.Meanwhile, a target forming step S300 is performed before the HAp coating step S400. The target forming step (S300) is a process for manufacturing a HAp target (T) which is a raw material to be deposited on the outer surface of the fixture in the HAp coating step (S400).
즉, 상기 타겟형성단계(S300)는 HAp 타겟(T)을 형성하게 될 분말을 제조하는 분말제조과정(S320)과, 상기 분말을 가열 및 가압하여 도 4와 같은 HAp 타겟(T)을 제조하는 타겟형성과정(S340)으로 이루어진다.That is, the target forming step (S300) is a powder manufacturing process (S320) for producing a powder to form a HAp target (T), and heating and pressurizing the powder to produce a HAp target (T) as shown in FIG. Target formation process (S340) is made.
상기 HAp 타겟(T)은 본 발명의 실시예에서 76.2㎜의 지름과 10㎜의 두께를 가지는 원판형으로 제조하였으며, 상기 분말제조과정(S320)에서는 탄산칼슘(CaCO3)와 산화칼슘(CaO3) 중 하나 이상을 포함하는 분말에 인산을 첨가하고 교반 및 반응시켜 침전물이 생긴 상태에서 상부의 용액이 pH 5.5 내지 5.6을 유지하도록 인산을 첨가하고, 60 내지 90℃로 가열하여 수분을 증발시켜 분말을 만들었다.The HAp target (T) was prepared in a disc shape having a diameter of 76.2 mm and a thickness of 10 mm in the embodiment of the present invention. In the powder manufacturing process (S320), calcium carbonate (CaCO 3 ) and calcium oxide (CaO 3). Phosphoric acid is added to the powder containing at least one of), stirred and reacted to add a phosphoric acid so that the upper solution maintains a pH of 5.5 to 5.6 while the precipitate is formed, and is heated to 60 to 90 ° C. to evaporate the water. Made.
상기와 같이 HAp 타겟(T)을 제조하기 위한 분말은 도 7과 같이 EDX 분석 결과 69.1 중량%의 칼슘(Ca)과 30.9 중량%의 인(P)을 포함하는 것을 알 수 있다.As described above, it can be seen that the powder for preparing the HAp target (T) includes 69.1 wt% of calcium (Ca) and 30.9 wt% of phosphorus (P) as shown in FIG. 7.
상기와 같은 조성을 가지는 HAp 타겟 제조용 분말을 상기 타겟형성과정(S340)을 통해 도 4 와 같은 원판 형태로 만들게 된다.The HAp target manufacturing powder having the composition as described above is made into a disk form as shown in FIG. 4 through the target forming process (S340).
상기 타겟형성과정(S340)은 상기 분말제조과정(S320)에서 제조된 분말을 가압하여 소정의 형태를 형성한 후, 진공 상태의 아르곤 분위기에서 열처리하여 HAp 타겟(T)을 형성하는 과정이다.The target forming process (S340) is a process of forming a predetermined shape by pressing the powder produced in the powder manufacturing process (S320), heat treatment in an argon atmosphere in a vacuum state to form a HAp target (T).
상기 타겟형성과정(S340)을 통해 만들어진 HAp 타겟(T)은 도 5의 XRD 분석결과다량의 Ca5(PO4)3OH를 포함하는 것을 확인할 수 있다.HAp target (T) made through the target formation process (S340) can be seen that the XRD analysis of Figure 5 includes a large amount of Ca 5 (PO 4 ) 3 OH.
그리고, 상기 타겟형성과정(S340)을 통해 제조된 HAp 타겟(T)은 도 6과 같이 Hv 470 이상의 경도를 갖는다.In addition, the HAp target T manufactured through the target forming process S340 has a hardness of Hv 470 or higher as shown in FIG. 6.
상기 타겟형성과정(S340)을 통해 제조된 HAp 타겟(T)은 도 8과 같은 구성을 가지는 RF 스퍼터링장치(100)를 통해 증착대상물(D. 픽스츄어)에 증착된다.The HAp target T manufactured through the target forming process S340 is deposited on the deposition target (D. fixture) through the
상기 RF 스퍼터링장치(100)의 구성을 개략적으로 살펴보면, 상기 RF 스퍼터링장치(100)는 HAp 타겟(T) 및 증착대상물(D)이 장입되는 진공챔버(120)와, 상기 진공챔버 내부로 가스 주입을 안내하는 가스주입수단(140)과, 상기 진공챔버 및 HAp 타겟(T)에 RF 전원을 인가하는 전원인가수단(160)을 포함하여 구성된다.Referring to the configuration of the
상기 전원인가수단은 HAp 타겟(T)과 음(-)극이 연결되고 진공챔버(120)의 내부벽에 양(+)극이 연결되어 스퍼터링이 발생될 수 있도록 한다. The power supply means is connected to the HAp target (T) and the negative (-) pole and a positive (+) pole is connected to the inner wall of the
그리고, 상기 진공챔버(120) 내부에는 아르곤(Ar) 가스가 주입되어 아르곤 분위기에서 증착이 이루어질 수 있도록 하며, 진공챔버(120) 내부가 일정 온도 범 위까지 가열될 수 있도록 별도의 히터가 구비될 수도 있다.In addition, an argon (Ar) gas is injected into the
상기와 같이 구성된 RF 스퍼터링장치(100)를 이용하여 상기 HAp코팅단계(S400)을 실시하게 된다.The HAp coating step S400 is performed using the
상기 HAp코팅단계(S400)은 RF 스퍼터링장치(100)를 예열하고, HAp 타겟(T)을 진공 상태의 아르곤 분위기에서 플라즈마세척한 후, 스퍼터링하는 과정이다.The HAp coating step (S400) is a process of preheating the
이때 상기 HAp코팅단계(S400)의 조건은 첨부된 도 9와 같다.At this time, the condition of the HAp coating step (S400) is as shown in FIG.
이하 상기와 같은 단계를 거쳐 제조되는 픽스츄어가 각 단계별로 어떠한 표면 상태 및 특징을 갖는지 첨부된 도 10 내지 도 16을 참조하여 설명한다.Hereinafter, with reference to FIGS. 10 to 16, which surface states and characteristics of the fixtures manufactured through the above steps have respective stages will be described.
도 10은 본 발명에 의한 치과용 임플란트 픽스츄어의 표면 처리 방법에서 일 단계인 블라스팅과정이 완료된 픽스츄어의 외면을 나타낸 확대 사진으로서, 상기 블라스팅과정(S220)이 완료된 픽스츄어의 표면은 많이 거칠어진 것을 확인할 수 있다.10 is an enlarged photograph showing an outer surface of a fixture in which a blasting process is completed as a step in the surface treatment method of a dental implant fixture according to the present invention, and the surface of the fixture in which the blasting process (S220) is completed is roughened You can see that.
또한, 도 11과 같이 블라스팅과정(S220) 이후에 에칭과정(S240)을 실시하였을 때 픽스츄어의 표면은 블라스팅과정(S220)만 실시한 경우보다 표면적이 많이 넓어진 것을 확인할 수 있다. In addition, when the etching process (S240) is performed after the blasting process (S220) as shown in Figure 11 it can be seen that the surface area of the fixture is much wider than the case of performing only the blasting process (S220).
즉, 도 16과 같이 블라스팅과정(S220)과 에칭과정(S240)를 순차적으로 실시한 실시예(도 16의 좌측에서 두 번째)는 900% 이상의 표면적 증가를 나타냈으나, 블라스팅과정(S220)만 실시한 경우, HAp 분말만 블라스팅한 경우 등의 표면적 증가는 상대적으로 낮았다.That is, the embodiment (second from the left of FIG. 16) which sequentially performed the blasting process (S220) and the etching process (S240) as shown in Figure 16 showed an increase in surface area of more than 900%, but only the blasting process (S220) In this case, the surface area increase, such as when only the HAp powder was blasted, was relatively low.
그러나, 종래의 기술에 따른 표면적 증가율에 비교한다면, 상당히 증가된 400%의 표면적 증가율을 나타내었다.However, compared to the surface area increase rate according to the prior art, it showed a significantly increased surface area increase rate of 400%.
상기 블라스팅과정(S220)와 에칭과정(S240)를 통해 표면적이 증가된 픽스츄어는 HAp코팅단계(S400)를 통해 픽스츄어 외면에 HAp 타겟(T)이 증착됨으로써 도 14와 같은 표면 상태를 갖게 되며, 도 14의 시료 표면을 성분 분석한 결과 도 15와 같은 결과를 얻었다.The fixture having the increased surface area through the blasting process (S220) and the etching process (S240) has a surface state as shown in FIG. 14 by depositing the HAp target (T) on the outer surface of the fixture through the HAp coating step (S400). And component analysis of the sample surface of FIG. 14 resulted in the same results as FIG. 15.
즉, 도 15 은 도 14의 성분분석표로서, 픽스츄어의 원소재인 Ti의 함량이 가장 많았고, 칼슘(Ca) 12.73중량%, 인(P)7.04중량% 가 포함된 것을 확인할 수 있다.That is, FIG. 15 is a component analysis table of FIG. 14, and the content of Ti, which is the raw material of the fixture, was the highest, and 12.73 wt% of calcium (Ca) and 7.04 wt% of phosphorus (P) were included.
따라서, 상기 픽스츄어의 외면에는 HAp코팅단계(S400)를 통해 HAp 성분이 증착된 것을 확인할 수 있다.Therefore, it can be seen that the HAp component is deposited on the outer surface of the fixture through the HAp coating step (S400).
그리고, HAp코팅단계(S400) 이전에 에칭과정(S240)를 실시하지 않은 경우에는 도 12 및 도 13과 같이 HAp 성분이 적게 검출되었다.In addition, when the etching process (S240) is not performed before the HAp coating step (S400), less HAp components are detected as shown in FIGS. 12 and 13.
즉, 에칭과정(S240)를 실시하지 않고 HAp코팅단계(S400)를 실시한 경우 도 12와 같이 표면적이 감소한 것을 알 수 있으며, 증착량에 대해서도 도 13과 같이 칼슘(Ca) 9.67중량%, 인(P) 5.73 중량%를 나타내어 에칭과정(S240)이 선택적으로 실시됨으로써 표면적을 증가시킬 수 있는 것을 확인할 수 있다.That is, when the HAp coating step (S400) is performed without performing the etching process (S240), it can be seen that the surface area is reduced as shown in FIG. 12. As for the deposition amount, as shown in FIG. 13, 9.67 wt% of calcium (Ca) and phosphorus ( P) 5.73% by weight can be shown that the etching process (S240) is selectively carried out can increase the surface area.
이러한 결과로 볼 때 본 발명의 실시예에 따르면 블라스팅과정(S220)와 에칭과정(S240)을 선택적으로 실시하여 픽스츄어의 표면적 증가율을 제어할 수 있게 된다.As a result, according to the embodiment of the present invention, the blasting process S220 and the etching process S240 may be selectively performed to control the increase rate of the surface area of the fixture.
이러한 본 발명의 범위는 상기에서 예시한 실시예에 한정되지 않고, 상기와 같은 기술범위 안에서 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 본 발명을 기초로 하 는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.The scope of the present invention is not limited to the above-exemplified embodiments, and many other modifications based on the present invention will be possible to those skilled in the art within the above technical scope.
본 발명에 의한 알에프(RF)-스퍼터링 공정을 이용한 치과용 임플란트 픽스츄어의 표면 처리 방법에서는, 블라스팅과정과 에칭과정을 선택적으로 실시하여 픽스츄어의 표면적을 증가시킨 다음, RF 스퍼터링 장치를 이용하여 인체의 뼈조직과 유사한 HAp 를 증착하였다.In the method for surface treatment of dental implant fixtures using the RF-sputtering process according to the present invention, the blasting process and the etching process are selectively performed to increase the surface area of the fixture, and then the human body using the RF sputtering device. HAp similar to the bone tissue was deposited.
따라서, 거부반응이 최소화되며 표면적 극대화로 인하여 골융합성이 향상되는 이점이 있다.Therefore, there is an advantage that the rejection reaction is minimized and bone fusion is improved by maximizing the surface area.
또한, 표면적이 증가함에 따라 빠른 시간 내에 골융합이 가능하며, 골융합이 완료된 이후에는 치조골과의 결합 성능이 보다 향상되는 이점이 있다.In addition, as the surface area increases, bone fusion is possible within a short time, and after bone fusion is completed, there is an advantage in that the bonding performance with the alveolar bone is more improved.
뿐만 아니라, 본 발명에서는 블라스팅과정과 에칭과정을 선택적으로 실시하여 픽스츄어의 표면적 증가율을 제어할 수 있게 되므로, 픽스츄어에 요구되는 표면적의 구현이 가능한 이점이 있다.In addition, the present invention can control the surface area increase rate of the fixture by selectively performing the blasting process and the etching process, there is an advantage that the surface area required for the fixture can be implemented.
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