[논문]Ti-xHf 합금의 부식특성에 미치는 양극산화처리조건의 영향

정용훈; 최한철; 고영무; 은상원

Ti-xHf 합금의 부식특성에 미치는 양극산화처리조건의 영향
Effects of Anodizing Condition on the Corrosion Characteristics of Ti-xHf Alloy 원문보기

정용훈 (조선대학교 치과대학, 치과재료학교실, BK 21) , 최한철 (조선대학교 치과대학, 치과재료학교실, BK 21) , 고영무 (조선대학교 치과대학, 치과재료학교실, BK 21) , 은상원 (한국폴리텍 V 광주대학, 신소재응용과)

생체용 티타늄 합금은 높은 내식성 및 생체적합성을 갖는 특성으로 치과용 임플란트 및 인공 고관절 분야에서 널리 쓰이고 있다. 본 연구에서는 Ti에 Hf 원소를 10, 20, 30 및 40 % 첨가하여 합금 한 후, 양극산화 처리를 통해 다공성 산화피막을 형성하였다. 각각 다른 온도에서 열처리 한 후, 인가전압, Hf 원소 함량 및 열처리 온도에 따른 부식특성을 조사하였다.

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문제 정의

따라서 본 연구에서는 Ti에 Hf을 각각 10, 20, 30, 및 40wt% 첨가하여 Ti-Hf 이원계 합금을 제조하고 표면개질을 위해 Ti-xHf 합금표면에 양극산화조건을 달리하여 표면처리한 후, 부식특성을 조사하였다.

제안 방법

Ti에 Hf를 각각 10, 20, 30 및 40wt% 첨가하여 진공아크로에서 6회 이상 반복 용해시켜 화학적 균질성을 갖도록 합금을 제조하였다. 제조된 합금을 1000℃로 24시간동안 균질화처리 후, 1M H₃PO₄ 용액에서 120～220V 까지 전압을 인가하여 양극산화 처리하였다.
제조된 합금을 1000℃로 24시간동안 균질화처리 후, 1M H₃PO₄ 용액에서 120～220V 까지 전압을 인가하여 양극산화 처리하였다. 또한, 열처리에 따른 상의 변화를 관찰하기 위하여 300～600℃에서 6시간동안 열처리 하였다. 양극산화 처리된 합금은 SEM과 XRD를 통하여 미세구조와 상을 분석하였다.
또한, 열처리에 따른 상의 변화를 관찰하기 위하여 300～600℃에서 6시간동안 열처리 하였다. 양극산화 처리된 합금은 SEM과 XRD를 통하여 미세구조와 상을 분석하였다. 합금의 부식특성을 알아보기 위하여 전기화학적인 방법(PARSTAT 2273, EG&G, USA)을 이용하였으며 -1500㎷～ 2000㎷ 까지 동전위 분극시험(potentiodynamic test)을 시행하였고, 교류 임피던스(A.
양극산화 처리된 합금은 SEM과 XRD를 통하여 미세구조와 상을 분석하였다. 합금의 부식특성을 알아보기 위하여 전기화학적인 방법(PARSTAT 2273, EG&G, USA)을 이용하였으며 -1500㎷～ 2000㎷ 까지 동전위 분극시험(potentiodynamic test)을 시행하였고, 교류 임피던스(A.C. impedance) 시험은 100kHz ～ 10mHz 의 주파수 영역에서 시행하였다. 실험에 사용된 전해질 용액은 36.

대상 데이터

impedance) 시험은 100kHz ～ 10mHz 의 주파수 영역에서 시행하였다. 실험에 사용된 전해질 용액은 36.5±1℃로 일정하게 유지된 생리식염수(0.9% NaCl)를 사용하였으며 용존산소를 제거하기 위해 실험 시작 30분 전부터 아르곤 가스를 유입하여 실험이 끝날 때까지 유지시켜 주었다.

성능/효과

1) SEM 분석 결과 Hf이 10 wt% 첨가된 합금에서는 lamellar 조직을 나타내었으며, 20 wt% 첨가된 합금부터 needle-like 조직이 나타나기 시작하여 40 wt%가 첨가된 합금은 완전한 needle-like 조직이 관찰되었다.
2) 양극산화 처리된 합금의 경우 높은 전압을 인가할수록 일정하고 더 큰 표면기공을 나타내었다.
3) 양극산화 처리된 합금을 XRD를 통해 열처리에 따른 결정성을 살펴본 결과, 300℃에서 열처리한 경우 anatase 상이 주로 형성되었고, 열처리 온도가 높을수록 더 많은 rutile 상을 형성하였다.
4) 결정화된 양극산화 처리표면의 부식특성을 조사한 결과, 양극산화 처리 전에 비해 더 낮은 전류밀도 값과 높은 분극 저항 값을 나타냄으로써 내 부식성이 향상되었다.(*Corresponding author : hcchoe@chosun.

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