NaCl 전해질을 이용한 전기화학적 처리로 높은 거칠기를 갖는티타늄 금속 표면제조
Fabrication of rough surface on titanium using electrochemical treatment in NaCl electrolyte
김빛나, 이운영, 박영준, 송호준,
소속 상세정보
김빛나 ( Kim Bich-Na ) - 전남대학교 치의학전문대학원 치과재료학교실
이운영 ( Lee Woon-Young ) - 전남대학교 치의학전문대학원 치과재료학교실
박영준 ( Park Young-Jun ) - 전남대학교 치의학전문대학원 치과재료학교실
송호준 ( Song Ho-June ) - 전남대학교 치의학전문대학원 치과재료학교실
Abstract
티타늄 임플란트의 전통적인 전기화학적 표면 처리방법은 충분한 거칠기를 제공하는데 어려움이 있다. 본 연구에서는NaCl 전해질을 이용한 전기화학적 처리 방법과 열수처리 방법을 이용하여 마이크로-나노 복합 거칠기를 갖는 새로운임플란트 표면 처리 방법을 연구하였다. 상용 순 티타늄(commercially pure titanium; CP-Ti) 디스크 시편을 0.15MNaCl 전해질에서 전기펄스를 인가하여 양극 산화 (anodic oxidation; ANO) 처리를 하였다. 양극산화 처리 후 표면에느슨하게 부착된 산화물 화합물은 초음파 세척하여 제거하여 ANO 시편군을 제조하였다. 이 시편들을 알칼리 용액에침적하고 180℃에서 6시간 동안 열수(hydrothermal; HT) 처리하여 ANO-HT 시편군을 제조하였다. 마이크로아크산화(microarc oxidation; MAO) 처리한 MAO 시편군을 준비하였다. ANO군은 직경 약 30 μm의 오목한(dimple)한 표면을보여 주었고, 거칠기(Ra)는 약 2.4 μm이었다. ANO-HT군은 ANO군과 비슷한 거칠기(~2.7 μm)를 유지하고 있었으며,표면에 Anatase TiO2 결정 구조를 갖는 나노 크기의 결정들이 균일하게 분포되어 있었다. 또한 ANO 처리한 시편들은MAO 시편에 비하여 친수성이 높았으며, ANO-HT 시편은 가장 높은 친수성을 보여주었다. 이상의 결과, 새로운 전기화학적처리와 열수 처리 방법을 이용하여 거칠기와 친수성이 높은 티타늄 표면을 제조하였다. 이 표면 개질 방법은 티타늄임플란트의 골 전도를 향상시키는데 유용한 방법으로 사용될 수 있을 것으로 기대된다.
It is difficult to get sufficient roughness on titanium implant surface using traditional electrochemical treatments. In this study,we have developed a new method which provides a hybrid structured titanium surface having micro/nano roughness usingelectrochemical treatment in NaCl electrolyte and hydrothermal treatment. Titanium disks were anodically oxidized (ANO) in0.15M NaCl electrolyte by applying positive electric pulses. The oxide compounds loosely attached to the surface were removedby ultrasonic cleaning (ANO group). These specimens were hydrothermally (HT) treated in an alkaline solution (ANO-HT group).
ANO group showed the dimpled grain surfaces with a diameter of approximately 30 μm, and its roughness (Ra) was about2.4 μm. The nano-sized crystallites which had an anatase TiO2 crystalline structure were uniformly distributed on the surfaceof ANO-HT group. This group still retained high roughness (~2.7 μm) similar to ANO group and showed high hydrophilicity.
Titanium surface with high roughness and hydrophilicity was fabricated using new electrochemical treating method and hydrothermaltreatment. This surface modification method could be used for enhancing the osteoconductivity of the titanium implants.
키워드
티타늄 임플란트; 표면개질; 거칠기; 전기화학적 처리; 열수처리
Titanium implant; Surface modification; Roughness; Electrochemical treatment; Hydrothermal treatment
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