침투용 글라스에 첨가한 MgO가 치과용 글라스 침투 알루미나의 물성에 주는 영향

Abstract

침투용 글라스에 첨가한 MgO가 치과용 글라스 침투 알루미나의 물성에 주는 영향

서울대학교 대학원 치의학과 치과생체재료과학 전공

(지도교수 임 범 순)

방 희 철

심미성과 생체적합성이 우수한 치과용 세라믹 재료에서 기계적 특성이 획기적으로 향상된 고기능 제품이 소개되면서 임상 적용은 크게 증가하고 있다. 본 논문에서는 In-Ceram Alumina와 유사한 시스템에 적용할 La2O3 - Al2O3 - SiO2계 침투용 글라스에 첨가한 MgO가 주는 영향을 알아보고자 하였다. 다양한 분율 (0, 0.5, 1.0, 1.5 및 2.0 wt.%)의 MgO를 La2O3 (38-40 wt.%) - Al2O3 (19 wt.%) - SiO2 (19 wt.%) - B2O3 (16 wt.%) - Na2O (4 wt.%) - CaO (2 wt.%)계 침투용 글라스에 첨가하여 실험용 글라스를 제조하였다. 특급시약인 세라믹 분말을 정확하게 계랑하여 균일한 분말이 되도록 충분히 혼합한 다음 1400 oC 전기로에서 용융시킨 후 물속에 급랭시켜 글라스 조각을 제조하였다. 글라스 조각은 planetary mill로 미세한 분말로 분쇄하여 용융범위, 글라스전이온도 (Tg) 및 열팽창계수 (TEC) 등의 열 특성을 비교하였고, 침투용 글라스의 침투정도를 예측하기 위하여 용융 상태 글라스의 고온 점도를 ASTM C-965에 따라 측정하였다. 가소결된 알루미나 (Accumt Mat Co., USA) 블록에 침투용 글라스 분말을 올려놓고 1150 ℃에서 20 분간 처리하여 알루미나 블록 내부로 글라스가 침투되도록 한 다음, 알루미나 코어에 침투된 글라스 깊이를 실체현미경 (SMZ-U, Nikon, Japan)과 주사전자현미경으로 측정하였다. 또한 글라스 침투 알루미나의 굴곡강도를 측정하였으며, 파괴된 단면을 주사전자현미경으로 관찰하였다. 각 시험항목에서 실험군당 10 회 측정하여 평균값을 계산하였으며, 그 결과는 one-way ANOVA (p = 0.05)로 통계 분석하여 다음의 결과를 얻었다. 1. 침투용 글라스에서 MgO 분율이 증가할수록 용융 온도와 고온 점도는 감소하는 양상을 보였고, 열팽창계수는 증가하는 양상을 보였다. 2. 알루미나 코어에 침투된 글라스 깊이는 MgO 분율이 증가함에 따라 증가하여 란타늄-알루미노-실리카계 침투용 글라스에 MgO를 첨가하면 알루미나 코어에 침투 작용을 향상시키는 것으로 관찰되었다. 3. 알루미나-글라스 복합체의 평균 굴곡강도 값은 MgO를 1.5 wt.% 추가한 실험군에서 가장 높았으나, 첨가된 MgO 함량에 따른 유의한 차이는 볼 수 없었다 (p > 0.05). 4. 파괴된 알루미나-글라스 복합체 시편의 파단면을 SEM으로 관찰한 결과 모든 실험군에서 소성변형이 관찰되지 않는 전형적인 취성 파괴 양상이 관찰되었다.

주요어 : 글라스-침투, 란타늄-알루미노-실리카 글라스, 산화마그네슘, 고온점도, 침투깊이, 굴곡강도