마이크로아크 산화와 열수처리 조건이 티타늄 상의 마이크로-나노 복합 표면 형성에 미치는 영향
Effects of the conditions of microarc oxidation and hydrothermal treatments on the formation of micro-nano hybrid surface on titanium
주강욱, 최병한, 박영준, 송호준,
소속 상세정보
주강욱 ( Joo Kang-Uk ) - Chonnam National University School of Dentistry Department of Dental Materials
최병한 ( Choi Byung-Han ) - Chonnam National University School of Dentistry Department of Dental Materials
박영준 ( Park Yeong-Joon ) - Chonnam National University School of Dentistry Department of Dental Materials
송호준 ( Song Ho-Jun ) - Chonnam National University School of Dentistry Department of Dental Materials
Abstract
마이크로아크 산화(microarc oxidation; MAO)와 열수처리(hydrothermal treatment) 조건의 변화가 티티늄 상의 마이크로-나노 하이브리드 표면 형성에 미치는 영향을 연구하였다. 티타늄 금속을 정전류 조건에서 30, 60, 120, 180 및 240초 동안 각각 증가시키면서 칼슘과 인 이온을 함유한 전해질을 사용하여 MAO 처리하였다. MAO 처리된 시편들은 다시 알카리 수용액(HT-처리) 또는 인 이온을 함유한 알카리 수용액(HTP-처리)을 이용하여 각각 열수처리 하였다. 티타늄 상에 다공성 표면은 60초 이상 MAO 처리된 후에 나타나기 시작하였다. 형성된 산화막에서 칼슘과 인의 조성은 MAO 처리 120초 이후에 명확하게 나타나기 시작하여 MAO 처리시간이 증가함에 따라 함께 증가하였다. 열수처리 후 다공성 표면에 마이크로 크기의 수산화인회석(hydroxyapatite; HAp) 결정들과 나노 크기의 TiO2 결정들이 함께 형성되었다. HTP-처리한 시편 상에 형성된 HAp 결정의 크기는 HT-처리한 시편에서 보다 더 컸지만, TiO2 결정들의 크기는 더 작았다. 표면 거칠기는 MAO 처리시간이 증가함에 따라 증가하였다. 열수처리 후 30초와 60초 동안 MAO 처리한 시편들의 표면 거칠기는 감소하는 경향을 보여 주었으나, 120초 이상 MAO 처리한 시편에서는 더 높은 표면 거칠기가 측정되었다. 친수성은 MAO 처리 시편의 경우 MAO 처리시간이 증가함에 따라 증가하였다. 30초와 60초 동안 MAO 처리한 시편의 경우 열수처리 후 친수성이 감소하였으나, 120초 이상 MAO 처리한 후 열수처리하여 HAp가 형성된 시편의 경우 친수성이 더 증가하였다.
The effects of the conditions of microarc oxidation (MAO) and hydrothermal treatments on the formation of micro-nano hybrid surface on titanium has been studied. Titanium metals were microarc oxidized using the electrolyte containing Ca and P ions for 30, 60, 120, 180, and 240 s, respectively. These MAO-treated specimens were hydrothermally treated using alkaline solution (HT-treatment) or P-containing alkaline solution (HTP-treatment). The porous morphology was appeared after MAO treatment for more than 60 s. The Ca and P ions in oxide layer were detected clearly after MAO treatment for 120 s, and their contents increased as MAO-treatment time increased. After hydrothermal treatment, micro-sized hydroxyapatite (HAp) and nano-sized TiO2 crystallites were formed on porous surfaces. The size of HAp crystallites formed by HTP-treatment was larger than that formed by HT-treatment, while the size of TiO2 crystallites showed the opposite tendency. Surface roughness of MAO-treated groups increased with MAO-treatment time. After hydrothermal treatment, the roughnesses of the specimens MAO-treated for 30 and 60 s decreased, while the roughness increased after MAO treatment for 120 s. The hydrophilicity of MAO-treated specimens increased with MAO-treatment time. The hydrophilicity of the specimens MAO-treated for 30 and 60 s decreased after hydrothermal treatment. However, the hydrophilicity of the specimens treated with MAO over 120 s and subsequent HT- or HTP- treatments increased with the formation of HAp on their surfaces.
키워드
티타늄;표면개질; 마이크로아크산화; 열수처리; 마이크로-나노 하이브리드
Titanium; Surface modification; Microarc oxidation; Hydrothermal treatment; Micro-nano hybrid
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