생체온도에서 전기화학증착법을 이용한 티타늄 상 수산화인회석 코팅 연구
Hydroxyapatite Coatings on Titanium Using Electrochemical Deposition Method at Body Fluid Temperature
김수철, 황문진, 이운영, 박영준, 송호준,
소속 상세정보
김수철 ( Kim Su-Chul ) - 전남대학교 치의학전문대학원 치과재료학교실
황문진 ( Hwang Moon-Jin ) - 광주과학기술원 중앙연구기기센터
이운영 ( Lee Woon-Young ) - 전남대학교 치의학전문대학원 치과재료학교실
박영준 ( Park Young-Jun ) - 전남대학교 치의학전문대학원 치과재료학교실
송호준 ( Song Ho-June ) - 전남대학교 치의학전문대학원 치과재료학교실
Abstract
본 연구에서는 생체 온도에서 전기화학적 증착(Electrochemical deposition;ECD) 방법을 이용하여 티타늄 상에 수산화인회석(Hydroxyapatite; HAp)을 코팅하는 방법을 연구하였다. 5M NaOH 용액을 이용하여 에칭 처리된 티타늄 디스크 시편들이 ECD를 위하여 사용되었다. 5mM Ca(NO3)2 와 2mM NH4H2PO4을 혼합하여 제조한 pH 5(E2)인 전해질을 pH 3(E1)과 pH 6(E3)으로 각각 조정하여 세 종류의 전해질을 준비하였다. 티타늄 시편에 ?10, -15, -30 mA의 다른 전류를 갖는 펄스를 인가하였으며, 전해질의 온도는 37 ℃로 유지하였다. 이와 같이 E1-10, E1-15, E1-30, E2-10, E2-15, E2-30, E3-10, E3-15, E3-30 시편군을 준비하였다. 제조된 각 시편들의 표면 형상을 관찰한 결과, pH가 3이고 15 mA의 낮은 전류 하에서는 코팅이 이루어지지 않았으며, E3-15과 E3-30 시편에서는 분말형태의 코팅막이 형성되었다. pH가 3과 5이고 30 mA의 높은 전류가 인가된 E1-30과 E2-30 시편에서는 겔 형태의 화합물이 증착되어 건조 후 갈라짐이 발생하였다. E2-10, E2-15, E3-10 시편군들에서 균일하고 안정된 형태의 코팅막이 형성되었으며, 결정구조 분석을 통하여 HAp가 코팅된 것을 확인하였다. 특히 E2-10 시편이 다른 시편들에 비하여 c-축 방향으로 정렬되어 HAp가 시편 표면에 잘 증착되었다.
In this study, hydroxyapatite (HAp) was coated on titanium using electrochemical deposition (ECD) method at body fluid temperature. The titanium specimens for ECD were prepared by chemically etching treatment using 5M NaOH solution. The electrolyte mixed with 5 mM Ca(NO3)2 and 2 mM NH4H2PO4 which has pH 5 (E2) was adjusted to pH 3 (E1) and pH 6 (E3). The different electric pulses of ?10, -15, -30 mA were applied to each specimen. The temperature of electrolytes was kept at 37 ℃. E1-10, E1-15, E1-30, E2-10, E2-15, E2-30, E3-10, E3-15, and E3-30 groups were prepared for this study. Scanning electron microscope (SEM) images showed that E1-10 and E1-15 groups were not coated and the powder-shaped compounds were formed on E3-15 and E3-30 groups. The cracks were observed on the surface of E1-30 and E2-30 groups. The evenly and stable coated layer was deposited on E2-10, E2-15 and E3-10 groups. The coating layer coated on titanium surface had an HAp crystalline structure. E1-30 and E2-30 groups had low crystallinity, even though they had thick layer. HAp layer on for E2-10 group was well deposited on the surface because it more aligned to c-axis compared with other groups.
키워드
티타늄; 표면개질; 수산화인회석; 전기화학적증착
Titanium,;Surface modification; Hydroxyapatite; Electrochemical deposition
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