[논문]마이크로 아크 산화 표면처리 기술을 활용한 치과도재 소부용 티타늄 인공치아 결합강도 연구

송종법; 박종민; 김종순; 정효경; 최원식

doi:10.21289/ksic.2022.25.2.309

마이크로 아크 산화 표면처리 기술을 활용한 치과도재 소부용 티타늄 인공치아 결합강도 연구
A Study on the Bonding Strength of Titanium Artificial Teeth for Baking Dental Ceramics using Micro-arc Oxidation Surface Treatment Technology 원문보기

한국산업융합학회 논문집 = Journal of the Korean Society of Industry Convergence, v.25 no.2/1, 2022년, pp.309 - 314

송종법 ((주)엠디, 부산대학교 바이오산업기계공학과) , 박종민 (부산대학교 바이오산업기계공학과) , 김종순 (부산대학교 바이오산업기계공학과) , 정효경 (대구보건대학교 치기공과) , 최원식 (부산대학교 바이오산업기계공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

The bonding strength [ISO22674] test was conducted by firing a dedicated ceramic powder on the surface of the dental titanium material treated with micro-arc oxidation. In the test group, an average result value of 34.34 MPa was obtained, and in the control group, a result value of 21.53 MPa was obtained. The bonding strength of the test group was higher than that of the control group by 12.81 MPa, resulting in a 37% improvement in durability of the dental artificial tooth ceramic restoration.

주제어

표/그림 (15)

그림 Fig. 1 Plasma Electrolytic Oxidation process schematic
그림 Fig. 2 Dental artificial tooth prosthesis problems
그림 Fig. 3 Coating layer cross section
그림 Fig. 4 Dental titanium disk
그림 Fig. 5 washed specimen
그림 Fig. 6 Plasma electrolytic oxidation process
그림 Fig. 7 Specimens with surface treatment completed
그림 Fig. 8 Coating layer surface image (a)60Hz, (b)500Hz
그림 Fig. 9 Ceramic powder veneering and firing process
그림 Fig. 10 Completed sample(left/test group, right/control group)
그림 Fig. 11 3Point bending test ISO 22674
그림 Fig. 12 Flexural strength average value graph
표 Table 1. Test group test result table
표 Table 2. Control test result table
표 Table 3. Flexural strength values of tested group

AI 본문요약
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제안 방법

본 연구에서는 상기 언급된 단점들을 극복하고 생체친화적 소재인 티타늄 소재 인공치아 보철물에 마이크로 아크 산화코팅 공정을 통해 티타늄 산화피막 내 전기화학적으로 침입시켜 Fig. 3과 같이 금속-세라믹 중간층을 형성하여 금속-중간층-세라믹의 우수한 접착성을 연구하고자 티타늄 시편(ISO 22674) 시험군에만 플라즈마 아크 산화 표면처리를 적용 후 전용 세라믹을 소성하여 만능 재료시험기로 굴곡강도(3Point Bending Test)를 진행해 굴곡강도(MPa)를 비교 평가하고자 한다[9-13].

대상 데이터

4는 본 연구에서 사용한 소재로 국내 식약처 2등급 인증이 완료된 치과용 티타늄 합금재로 독일 KaVo사 Titanium Composition Grade 5소재(Titan >90% Density: 4.43g/cm) 의 ∅98 Disk를 가공 재단하였다.

성능/효과

본 연구에서 확인한 플라즈마 아크 산화 표면처리 기술을 적용한 티타늄 소재기반의 치과용 도재결합강도 시험결과 플라즈마 아크 산화 표면처리 기술이 적용된 시료에서 도재와의 결합강도가 기존방식의 대조군 대비 평균 37% 향상된 결합성을 확인하였다. 기존의 대조군 방식에서 고온에서 여러번 세라믹 소성과정으로 발생되는 산화막 과잉 형성의 단점을 본 연구의 플라즈마 아크 산화 표면처리 기술 적용으로 티타늄 표면층에 TiO2층을 형성해 세라믹 소성과정에서 발생하는 산화막 두깨 및 량을 줄임으로서 도재와의 결합강도 향상이 확인되었다.
본 연구에서 확인한 플라즈마 아크 산화 표면처리 기술을 적용한 티타늄 소재기반의 치과용 도재결합강도 시험결과 플라즈마 아크 산화 표면처리 기술이 적용된 시료에서 도재와의 결합강도가 기존방식의 대조군 대비 평균 37% 향상된 결합성을 확인하였다. 기존의 대조군 방식에서 고온에서 여러번 세라믹 소성과정으로 발생되는 산화막 과잉 형성의 단점을 본 연구의 플라즈마 아크 산화 표면처리 기술 적용으로 티타늄 표면층에 TiO2층을 형성해 세라믹 소성과정에서 발생하는 산화막 두깨 및 량을 줄임으로서 도재와의 결합강도 향상이 확인되었다.

후속연구

이상의 연구결과, 인공치아 보철물 시장이 점차적으로 심미성, 기능성 향상이 요구되는 시장으로 치과보철물분야에 플라즈마 아크 산화 기술적용 및 임상활용 사례가 더욱 늘어날 것으로 판단된다.

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