(Mg/Si)-hydroxyapatite 코팅된 치과 임플란트용 Ti-29Nb-xHf 합금의 플라즈마 전해 산화표면
Plasma electrolytic oxidized surface of (Mg/Si)-hydroxyapatite coated Ti-29Nb-xHf alloys for dental implant
박선영, 최한철,
소속 상세정보
박선영 ( Park Seon-Young ) - Chosun University College of Dentistry Department of Dental Materials
최한철 ( Choe Han-Cheol ) - Chosun University College of Dentistry Department of Dental Materials
Abstract
본 연구에서는 Ti-29Nb-xHf 합금표면에 (Mg/Si)-hydroxyapatite 코팅된 마이크로 포어 산화막을 형성하기 위하여 플라즈마 전해 산화법(PEO)으로 합금표면에 포아를 형성하여 표면의 형태를 연구하였다. 이를 위하여 아-크용해법을 이용하여 Ti-29Nb, Ti-29Nb-3Hf, Ti-29Nb-7Hf, 및 Ti-29Nb-15Hf 합금을 제조하고, 플라즈마 전해 산화법을 이용하여 Mg, Si 이온이 함유된 전해액에서 표면에 마이크로 포아를 형성하였다. 모든 시편의 표면특성과 기계적특성은 OM, FE-SEM, XRD, EDS, 비커스경도계 및 나노인덴터를 이용하여 조사하였으 며, 뼈의 형성을 SBF용액에서 수행하여 다음과 같은 결과를 얻었다. Ti-29Nb, Ti-29Nb-3Hf, 및 Ti-29Nb-7Hf에서 주로 층상과 침상의 마르텐사이트구조를 보였으며 Ti-29Nb-15Hf 합금에서는 주로 등축구조가 관찰되었다. 기계적 특성의 분석 결과, Ti-29Nb 합금에 Hf 함량이 증가함에 따라 탄성계수와 경도가 감소하였다. 인가전압이 동일한 환경에서 Mg 이온의 함량이 높아질수록 마이크로 기공의 직경이 작아지고 균일한 기공이 형성되었다. Ca/P 및 (Ca+Mg)/(Si+P)비율이 Mg의 함량이 증가할수록 감소하였으며 5%의 Mg에서 자연뼈와 비슷한 비율을 나타냈다. 뼈의 성장은 그 기공주변에서 핵생성이 되었다.
In this study, in order to form a micropore oxide film containing (Mg/Si)-hydroxyapatite on the surface of a Ti-29Nb-xHf alloy, pores were formed on the surface of the alloy by plasma electrolytic oxidation (PEO) and the morphology of the surface was studied. For this, Ti-29Nb, Ti-29Nb-3Hf, Ti-29Nb-7Hf, and Ti-29Nb-15Hf alloys were prepared by arc melting. Micropores were formed on the surface in an electrolyte solution containing Mg and Si ions using PEO. Surface characteristics and mechanical properties of all specimens were investigated using OM, FE-SEM, XRD, EDS, Vickers hardness and nanoindenter. Bone formation was performed in SBF solution, and the following results were obtained. Ti-29Nb, Ti-29Nb-3Hf, and Ti-29Nb-7Hf showed mainly needle-like martensitic structures, and Ti-29Nb-15Hf alloys showed mainly equiaxed structures. From the result of the mechanical property analysis, the elastic modulus and hardness of the Ti-29Nb alloy decreased, as the Hf content increased. Under the condition of same applied voltage, as the content of Mg ions increased, the diameter of the micropores became smaller and uniform pores were formed. The Ca/P and (Ca+Mg)/(Si+P) ratios decreased, as the Mg content increased, and at 5% Mg, the ratio was similar to that of natural bone. Bone growth was nucleated around the pore.
키워드
Ti-29Nb-xHf 합금; 플라즈마 전해 산화; 마르텐사이트; 탄성계수
Ti-29Nb-xHf alloy; Plasma electrolytic oxidation; Martensite; Elastic modulus
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