김광만,
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김광만 ( Kim Kwang-Man ) - 연세대학교 치과대학 치과생체재료공학교실
KMID : 0362720040420100682
Abstract
치과에서의 심미수복재로서의 세라믹의 사용은 19세기부터로 그 역사가 오랬으나 당시의 세라믹은 모두 자기재(磁器材)였고 기계적 성질이 취약하여 저작시 교합력을 이기지 못해 실제로 임상에서 이용할 수는 없었다.
이러한 단점을 해결하고자 1956년 Brecker은 치과용 gold alloy에 porcelain fusing을 시도한 바 있으나 실패하였다(이, 1996). 1962년 Weinstein 등은 실패의 이유로서 도재와 금속간의 열팽창계수의 차이에 의한 문제를 제기하였다. 그리고 금속과 연합하여 법랑화할 수 있는 조성의 자기재를 개발하여 치과에서 심미수복재로서의 세라믹의 사용이 본격적으로 이루어지게 되었다.
심미보철 치료의 대명사로 보편적으로 사용하는 메탈-세라믹(metal-ceramic)은 실제 치과에서는 사용되는 금속의 종류에 따라 PFM(porcelain fused to metal), PFG(porcelain fused to gold) 등의 약어로 불리고 있다. 그러나 이는 올바른 명칭이 아니다. 그 이유는 우선 porcelain이라는 용어의 잘못된 사용과 metal, gold 등의 용어 역시 올바르지 않기 때문이다.
따라서 광의의 올바른 표현으로는 metal-ceramic system이 합당하고, 부득이하게 금속의 종류까지 표현한다면 high noble, noble, base 등의 금속 수식어를 사용하는 것이 바른 표현이다.
성공적인 메탈-세라믹 수복물을 얻기 위한 선결 조건으로는 첫째, 세라믹의 소결온도에서 견딜 수 있는 금속의 사용과, 둘째, 가능한 낮은 온도에서 소결이 가능한 도재의 사용 그리고 마지막으로 사용하는 금속과 세라믹의 열팽창계수의 조화가 있다.
이러한 조건을 만족하기 위해서 주조금속으로는 고온에서 sag resistance가 우수한 고온용융합금을 사용하는데 귀금속으로는 백금계 합금을 이용하고 비귀금속으로는 니켈계 합금을 이용하고 있다. 최근에는 티타늄도 사용하고 있다. 세라믹은 가능한 저온에서 소결이 이루어질 수 있도록 결합제로 가리장석(K2O·Al2O3·6SiO2)이나 소다장석(Na2O·Al2O3·6SiO2)을, 구조보강재로 실리카(SiO2)를, 그리고 성형성을 위해 점토(Al2O3·2SiO2·2H2O)를 주성분으로 하고 여기에 열팽창계수를 높이기 위해 백류석(leucite, K2O·Al2O3·4SiO2)결정과 금속산화물 색소를 첨가하여 사용하고 있으며 치과용 장석도재(dental feldspathic porcelain)라 부른다.
1980년 Fairhurst는 반복적인 소결과정에서 치과용 장석도재의 열팽창계수가 변화함을 보고하였는데, 그 이유는 결정성의 백류석이 형성되어 400 ℃ 부근에서 tetragonal 구조에서 cubic 구조로 변화하기 때문이다. 그래서 치과용 세라믹의 열팽창계수 조절은 백류석을 이용하게 되었다.
본 글에서는 메탈-세라믹 시스템에 사용되는 주조용 합금의 요구 성질과 금속과 세라믹의 결합기전, 합금의 종류 및 고려사항 등에 관하여 서술하고자 한다.
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