[논문]지르코니아 표면 가공에 따른 상변이

이정수; 심정석; 정형호

doi:10.14347/kadt.2010.32.2.057

지르코니아 표면 가공에 따른 상변이
Phase transition of Zirconia by surface treatments 원문보기

대한치과기공학회지 = The Journal of Korean Academy of Dental Technology, v.32 no.2, 2010년, pp.57 - 63

이정수 (TEM 치과기공소) , 심정석 (경희의료원 치과병원 중앙기공실) , 정형호 ((주)에큐세라부설연구소)

Abstract ▼ AI-Helper

Purpose : This study aimed to find out the effects of treatments on the surface of Zirconia. Methods : To this end, we selected six treatments that have been used widely: steam cleaning, 2bar & 6bar sand blasting, grinding by green stone point, grinding by diamond bur, and grinding by diamond bur with water spray. Results : The results of our study showed that monoclinic rate increased from all six treatments. Monoclinic rate varied by treatments, ranged from 0.6% (steam cleaning) to 6.5% (6bar sand blasting). These values from all six treatments were below ISO 13356 standard, which is 25%. Also, we found that two treatments (green stone point and diamond bur) increased roughness of surface of Zirconia. Conclusion : This study concluded that phase changes of Zirconia were not significant by using six treatments we employed.

주제어

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문제 정의

따라서 본 연구에서는 치과기공 과정 중에 발생하는 모든 상황을 재현하여 실험할 수는 없으나 가장 빈도가 높다고 판단되는 수정 수작업을 steam cleaning, sand blasting, green stone point를 이용한 grinding, diamond bur를 이용한 grinding(dry griding), 물 분사되면서 동시에 diamond bur를 이용한 grinding(wet grinding)으로 분류하여 시행한 후 표면의 XRD micro-diffraction analysis를 이용한 monoclinic 분률 측정과 SEM을 촬영하여 표면상태 변화에 대해 알아보고자 한다.
본 실험은 지르코니아 표면에 일반적인 치과기공작업에서 가해질 수 있는 물리적 조건에 따른 지르코니아의 상변이에 대하여 알아보았다.

제안 방법

grinding시 방향은 우측에서 좌측으로 일정한 방향으로 시행하였으며, 각 조건 당 5개의 시편을 제작하여 관찰하였다.
시편은 국내 Acucera 사의 ZirBlank-PS TR 블록을 제조사의 소결 스케줄에 의거하여 소결한 후 두께 3㎜, 지름 11㎜ 원형으로 가공 하고, 가공 시 발생할 수 있는 잔류 응력을 제거하기 위하여 1200℃에서 열처리 하였다.
제작된 완소결 지르코니아 시편에 치과기공소에서 지르코니아 가공 시 일반적으로 시행하는 steam cleaning, sand blasting, grinding 작업을 6가지로 나누어 각각 시행 하였다(Table 1).
표면 상태는 주사전자현미경 SEM(JEOL JSM-6390, Japan)을 이용하여 관찰하였고, XRD(rigaku model: D/MAX-2500 PC CuKαtarget, Japan)를 이용하여 지르코니아의 tetragonal상에서 monoclinic상으로의 상전이 상태를 확인하였다.

대상 데이터

실험에 사용된 ZirBlank-PS TR (Acucera Inc.)은 안정화제로 Y2O3 3mol% 첨가된 3Y-TZP 분말을 사용하며, 결정립 크기는 0.3㎛, 블록의 밀도는 이론밀도의 99.85% 이상이다.

성능/효과

1. 지르코니아의 표면에 6bar의 압력으로 30초간 sand blasting한 시편에선 monoclinic이 6.5%로 가장 많은 상변이가 진행되었다.
2. 저온열화 요인 중 하나인 수분에 있어서는 steam 분사 시 상변이가 0.6%로 매우 적었으나, grinding과 함께 하였을 경우 상변이가 더욱 증가하였다.
3. 표면 상태를 관찰한 결과 stone point와 diamond bur(without water)로 가공 시 표면 거칠기가 증가되었다.
4. 치과기공소에서 일반적으로 행하여지는 지르코니아 가공 후 결과가 모두 ISO기준보다 낮은 monoclinic 분률이 측정되었다. 이것은 일반적인 치과기공 작업이 지르코니아에 크게 문제시 되지 않는 것으로 판단된다.
물리적 가공에 따른 표면 상태를 SEM으로 관찰한 결과는 Fig. 3.와 같고, SEM을 이용하여 표면 상태를 관찰한 결과는 Green stone point와 diamond bur로 가공 시 표면 거칠기가 증가 되었다. Steam cleaning시에는 표면의 변화가 관찰되지 않았으며, sand blasting시에도 2bar와 6bar의 차이도 크게 보이지 않았다.
본 실험의 결과에 따르면 치과기공소에서 행하는 표면 가공 작업 시 monoclinic phase 로의 상변이가 많이 관 찰되지는 않았다. 이 결과를 가지고는 국내외 기준을 볼 때 이 기공물이 치과용으로 사용하기에 적합하다고 말할 수 있을 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	지르코니아로 치과기공물을 제작할 때 소결 후 조정이 필연적인 이유는 무엇인가?	단순히 소결이 끝난 후에는 가능한 적게 조정해야 하는 것이 일반적으로 알고 있는 것의 하나라고 해야 할 것이다. 하지만 100% 완벽한 형태가 기계에서 완성되지 않기에 수작업으로 미세조정을 통한 내면 적합도 향상, 형태 수정, 변연적합 수정, 교합조정, 세척 등이 아직까지는 필연적이다. 山田和伸(2007)은 각 회사에서 보증하는 두께는 존재하며 crack의 전파성은 alumina보다 낮지만 그 허용범위 는 metal만큼 넓지 않다고 했으며, 각각 소결온도에 차이가 있고, 소결 후 표면의 소결구조를 변경해서는 안 되는 제품이 많아 소성 후 조정 시 과도한 삭제나 열 충격은 피해야 하며, 시스템 중에는 bur에 의한 가공이나 가열, sand blast 처리 시 기압 등 경미한 규제가 있으며 그것들을 엄수할 필요가 있다고 하였다.
	치과분야에서 지르코니아가 활용되는 이유는?	메탈의 장점이 많지만, 치과분야 특성상 심미성 회복이 가능한 재료 중 단연 돋보이는 것은 지르코니아 이다. 뛰어난 물성과 우수한 생체적합성을 보이며 상변이 강화효과(transformation toughning)를 이용하여 레진과 세라믹의 적용범위를 넓히고 있으며(허수복, 2009), 이트륨으로 안정화된 이산화 지르코늄은 수십년 전부터 의학분야에 사용되고 있다. 최근 다양한 CAD/CAM이 보급되면서 사용빈도의 비약적 증가를 보이고 있다.

참고문헌 (18)

허수복. 지르코니아 보철의 임상적용(임플란트). 대한치과의사협회지, 제47권 제12호, 810-816, 2009.

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山田和伸. 재료의 특성을 근거로 한 zirconia copng 축성법-zirconia 축성전용 Noritake CZR의 임상적용. Quintessence of Dental Technology, 9, No.10, 2007.
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