실리콘 첨가에 따른 Au-Pt-Pd 합금의 산화거동 및 레진접합 특성

Abstract

[한글]

금속-세라믹 수복물은 결손된 치아를 자연 치아와 가장 유사하게 심미적으로 회복시켜줄 수 있는 술식이지만 저작압 등의 충격에 의해 취성이 있는 세라믹이 파절이 발생하는 문제점을 가지고 있다. 이 파절 부위를 구강 내에서 세라믹을 이용한 수리가 불가능하여 복합 레진을 이용하여 수리하게 되는데 그 수명이 매우 짧고 변색 등 심미적인 문제점이 발생하기 때문에 결국 재수복을 하여야 한다. 심미수복 재료 중의 하나인 복합 레진은 심미적으로 세라믹과 유사하나 강도가 떨어지고 수분을 흡수하여 표면 상태가 나빠지고 변색이 발생하는 문제점을 가지고 있다. 이러한 문제점을 개선한 간접수복용 레진도 단독으로 단일관 이상의 수복물의 제작에는 무리가 따르고 있다.이에 본 연구에서는 금속으로 제작된 코핑 위에 간접수복용 레진을 축성하여 금속-레진 수복물을 제작하는 술식을 제안하는 바이며, 이에 대한 연구로 금속 코핑에 외부에서 실리카 층을 생성시키는 방식이 아닌 실리콘 성분을 합금에 첨가함으로써 금속 내부로부터 생성된 실리카 층을 얻고자 하는 것이며, 이 실리카 층의 산화거동 및 레진과의 접착력을 평가하고자 하였다.귀금속 원소로 이루어진 Au-Pt-Pd 합금에 실리콘을 0.00-0.54 wt% (0.00-4.23 at%)까지 변화시켜 첨가하였다. 실리콘을 첨가하지 않은 SI 00을 대조군으로 하고 실리콘을 첨가한 SI 05 (0.06 wt% Si), SI 10 (0.13 wt% Si), SI 20 (0.27 wt% Si), SI 40 (0.54 wt% Si) 합금을 실험군으로 하였다. 합금 용해는 진공 아크 용해장치를 이용하여 7.5 × 10-3 torr 진공도에서 용해를 실시하였다. 용해 시 비중 차에 따른 편석을 방지하기 위하여 주괴를 상하로 뒤집어서 5회 반복 용해를 실시하였다. 실리콘에 의해 생성된 산화막을 평가하기 위하여 주조과정이 아닌 압연과정을 거쳐 시편을 제조하였다. 압연한 시편 표면을 알루미나 입자로 샌드블라스팅 처리한 다음 800℃ 대기 중에서 1시간 산화 처리를 실시하였고 산화 처리 전·후의 성분 및 표면 상태 변화를 관찰하였다. 산화 처리 후 얻어진 산화막에 실란을 도포하였으며 Tescera system을 이용하여 간접수복용 레진을 금속 표면에 결합시켰고 전단 결합 강도를 측정하여 다음과 같은 결과를 얻었다.1. 산화 처리 전·후의 표면 상태를 주사전자현미경으로 관찰한 결과, 실리콘을 첨가하지 않은 SI 00 대조군을 제외한 모든 실험군의 표면에 실리카가 생성되었다.2. 실리콘 첨가량이 증가함에 따라 표면에 생성된 실리카의 분포가 증가하였다.3. 미세조직 관찰 결과, SI 40 실험군에서 기지 금속에 공정반응에 의해 생성된 아공정 조직인 Si-rich phase가 관찰되었다.4. SI 40 실험군을 800℃, 대기 중에서 1시간 산화 처리하여 X-선 회절 분석 결과, 투입된 실리콘이 산소와 결합하여 생성된 실리카 peak이 관찰되었다.5. SI 40 실험군의 표면에 생성된 산화층에 대한 EDS 분석 결과, 산화막이 생성되지 않은 부위에 비하여 실리콘과 산소의 농도가 높게 검출되었다.6. SI 40 실험군의 절단면에 대한 EDS 분석 결과에서 투입 성분 이외에 다량의 산소가 검출되었다.7. 대조군 및 실험군의 밀도 측정 결과, 실리콘 첨가량이 높을수록 낮은 밀도를 나타내었다.8. 실리콘 첨가량에 따른 미세경도를 측정한 결과, 실리콘 첨가량이 증가할수록 미세경도가 증가하였고 SI 40 실험군에서 가장 큰 값 (57.6 Hv)을 나타내었다(p<0.05).9. 제조된 합금과 간접수복용 레진과의 전단 결합 강도를 측정한 결과, 실리콘 첨가량이 낮은 경우는 실리콘을 첨가하지 않은 SI 00 대조군과 결합력의 차이가 없으나, SI 40 실험군에서 다른 실험군보다 높은 전단 결합 강도 (9.30㎫)를 나타내었다 (p<0.05).이상의 연구결과로 Au-Pt-Pd 합금에 실리콘을 첨가하여 합금을 제조한 후 800 ℃, 대기 분위기 하에서 1시간 동안 산화 처리를 실시한 결과, 합금 표면에 산화물이 생성됨을 알 수 있었고 생성된 산화물은 실리카인 것으로 확인되었다. 이 실리카를 시판 중인 실란으로 처리하면 간접수복용 레진과 결합이 가능함을 알 수 있었다.

[영문]Metal-ceramic restoration has been the method that substitutes the lost teeth with the most similar to the natural teeth. However, when the ceramic that has lack of toughness is fractured by the impacts from any mastication force, the composite resin has been used for the intra-oral repairing in that the ceramic is impossible. The composit resin, one of the aesthetic restoration materials, is aesthetically similar to ceramic, but it has short duration, low mechanical properties, color resistance and high moisture absorbtion. In consequence, it leads to degradation on its surface. Even though it has been developed to recover these drawbacks, it is still not proper except single crown.This study was suggested the improved method that was producing metal- resin restoration by building-up indirect resin on the metal coping. It was different in that silica layer was created inside of the metal by adding silicon component to the alloys. The results were evaluated the oxidation behavior and resin bonding properties.Silicon was added to precious Au-Pt-Pd ternary system. The amount of added silicon was 0.00 - 0.54 wt% (0.00 - 4.23 at%). None silicon was added to alloy as the control group named SI 00. Silicon was added to alloys named SI 05 (0.06 wt% of Si), SI 10 (0.13 wt% of Si), SI 20 (0.27 wt% of Si), and SI 40 (0.54 wt% of Si) as the experimental groups. The alloys were melted by using arc melting furnace in 7.5×10-3 torr and repeated the process five times to avoid segregation of elements. After casting, alloys were heat-treated at 800 ℃ in the air. The surfaces of each alloys were sandblasted with aluminum particle and oxidized for an hour at 800 ℃. The change of the surface''s morphology and component was observed before and after oxidation treatment. After the oxidation, the oxide layer was silanized. Indirect resin was bonded onto the surface using Tescera system and the shear bonding strengths of each alloys were measured. The results were as followed;1. Silica was observed on the surface in all experimental groups using a scanning electron microscope (SEM).2. The increased the component of silicon was, the increased the amount of silica occurred.3. At SI 40 experimental group, Si-rich phase was observed from hypo-eutectic structure formed in matrix by eutectic reaction from the micro structure observation.4. The silica peak in SI 40 was created by the oxidation for an hour in the air at 800 ℃ using a x-ray diffractometer (XRD).5. The contents of silicon and oxygen in SI 40 were higher detected than other areas which were no oxide layers using an energy dispersive spectrometer (EDS).6. The content of oxygen in the section of SI 40 was detected using an energy dispersive spectrometer (EDS).7. The increased the content of silicon was, the lower the density occurred.8. In the measurement of the micro-vickers hardness test, the increased the content of silicon was, the higher the micro hardness occurred. The maximum value (57.6 Hv) was shown in SI 40 (p<0.05).9. The shear bonding strength between metal and indirect resin was no significant difference, but SI 40 was significantly higher (9.30 ㎫) than others (p<0.05).According to the above results, the oxide was created on the surface when silicon was added to Au-Pt-Pt alloy, cast and oxidized at 800 C in the air. The created oxide was proved to be silicon and bond strength with indirect resin was increased after silane treating.It was expected that the addition of Si to Au-Pt-Pd alloy have a possibility to use the direct repairing technique in dental clinic.

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