열간 등방 가압법이 지르코니아의 투광도에 미치는 영향

Abstract

연구 배경 및 목적 지르코니아는 도재 중에서 가장 우수한 기계적 성질을 지니고 있으며 치과분야에서는 상온에서 상전이 현상 때문에 TZP(Tetragonal Zirconia Polycrystalline)형태로 이용되고 있다. 열간 등방 가압(hot isostatic pressing, HIP)처리는 도재 소결과정에서 발생하는 defect, porosity 등을 줄이기 위해 도입되었고 이를 통해 지르코니아의 기계적 성질을 향상 시킬 수 있었다. 하지만 지르코니아는 도재 중에서 가장 낮은 투광도를 지니고 있기 때문에 심미적인 면에서 한계를 가지고 있으며 아직까지 지르코니아의 투광도를 증가시키기 위한 연구는 미비한 편이다. 본 연구에서는 지르코니아의 투광도를 증가시킬 수 있는 방안을 모색하기 위해서 열간 등방 가압 처리가 지르코니아의 투광도에 미치는 영향을 평가해보고 소결 온도 및 yttrium oxide 조성의 차이가 지르코니아의 투광도에 어떤 영향을 미치는지 분석해 보고자 한다.

실험재료 및 방법 0.3mm 두께의 ZirPremium NP+, HT, UT (Acucera, INC.) 지르코니아 시편을 제작하여 투광도를 비교하였으며 UPCERA Zirconia blank-A2 (UPCERA Co.) 시편을 대조군으로 사용하였다. ZirPremium NP+ 의 경우, 2시간동안 각각 1450, 1500, 1550, 1600℃의 온도조건에서 소결을 하였다. 1500℃에서 소결한 ZirPremium NP+ 시편에 대해서 소결 후 각각1300, 1350, 1400, 1450, 1500, 1550℃의 온도 조건에서 열간 등방 가압 처리를 하여 처리 하지 않은 시편과 투광도를 비교하였다. 투광도는 입사한 빛의 intensity에 대한 투광한 빛의 intensity에 대한 비로 측정하였다.

실험결과 및 토의 ZirPremium-NP+를 1300, 1350, 1400, 1450℃의 온도에서 열간 등방 가압 처리 한 경우, 열간 등방 가압 처리를 하지 않은 시편보다 높은 투광도를 보였다. 이는 열간 등방 가압처리에 의해서 지르코니아 내부에 빛의 산란을 일으키는 주된 원인인 porosity가 감소한 결과로 보인다. 소결처리 온도가 가장 낮았던 ZirPremium UT가 NP+, HT 보다 높은 투광도를 보였는데 ZirPremium UT의 경우 5.5 mol % Yttrium oxide가 첨가되었고 지르코니아의 결정 내에 cubic phase의 증가로 인하여 투광도가 증가한 것으로 보인다. 본 연구를 통해 열간 등방 가압 처리는 지르코니아의 투광도를 향상시킬 수 있는 열처리 방법이 될 수 있다는 점을 확인했고 지르코니아의 yttrium oxide의 조성변화를 통한 투광도 향상을 위해서는 지르코니아의 기계적, 광학적 성질을 동시에 고려한 열처리과정이 필요함을 알 수 있었다.