NiTiAg 선재와 NiTiMo 선재의 내식성 평가 및 니켈 금속 이온 유리

Abstract

[한글]

니켈 금속 이온의 용출을 최소화할 수 있고 내식성이 높은 치과교정용 NiTi 합금계 선재를 개발 실용화하기 위하여, NiTi에 제3의 원소로 각각 Ag 및 Mo을 첨가한 NiTiAg 선재와 NiTiMo 선재를 실험군으로 하고, 현재 널리 사용되고 있는 Ni-Ti, Nitinol, Nickel titanium arch wire 및 Sentalloy를 대조군으로 하여, 각 선재의 조성을 분석하고, 상 분석, 미세 경도 측정, 시차주사열량 측정, 내식성 평가 및 이온 용출 실험을 시행한 후, 다음과 같은 결과를 얻었다.

1. 상 분석 결과, NiTiAg 선재는 마르텐사이트의 단사정의 구조를 가지고 있었고, 다른 모든 선재는 오스테나이트의 입방정의 구조를 가지고 있었다.

2. 선재 길이방향의 미세 경도 측정 결과, NiTiAg 선재는 352.2 Hv를, NiTiMo 선재는 423.5 Hv의 경도 값을 보였으며, 대조군은 296.7～424.4 Hv 범위의 경도 값을 보였다.

3. 시차주사열량 측정 결과, NiTiAg 선재는 냉각 시 선재의 변태 온도가 상승하였고, NiTiMo 선재는 하강하였다.

4. 내식성 평가 결과, NiTiAg 선재는 우수한 내식성을 보였다.

5. 이온 용출 실험 결과, NiTiAg 선재와 NiTiMo 선재의 니켈 금속 이온 용출량은 8주에서 대조군 선재에 비하여 유의하게 적었다(p<0.05).

이상의 결과로 실험군 선재인 NiTiAg 선재와 NiTiMo 선재는 내식성이 우수하여, 니켈 금속 이온의 유리를 상대적으로 줄일 수 있음을 확인할 수 있었다. 합금 원소의 조절과 가공 방법의 최적화 및 열처리의 제어를 통하여 치과교정용 NiTi 합금계 선재로서의 적용 가능성에 관한 연구가 계속 진행될 수 있으리라고 생각된다.

[영문]Various orthodontic appliances and arch wires have been developed for the movement of teeth and the minimization of uncomfortableness. Due to the unique property of NiTi orthodontic arch wires, they have been used widely since their introduction(1971) to the orthodontic specialty by Andreasen and Hilleman. But the harmful effects on the human body owing to the release of the nickel ion from the wires in saliva have been reported. So, it is necessary to minimize the release of the nickel ion from the wires. The purpose of this study was to investigate the corrosion resistance and the degree of the nickel ion release on the newly developed orthodontic NiTiAg and NiTiMo Wires.

In this study, 2 types of 0.016 round NiTiAg and NiTiMo wires, namely, NiTiAg and NiTiMo were selected as the experimental group, 4 types of 0.016 round NiTi wires, namely, Ni-Ti, Nitinol, Nickel titanium arch wire and Sentalloy were selected as the control group. In each wire, chemical composition, phase analysis, microhardness, differential scanning calorimetry, corrosion resistance and the amount of nickel ion release were observed.

The results were as follows :

1. As a result of phase analysis, NiTiAg wire showed monoclinic martensite structure and the other wires showed cubic austenite structure.

2. As a result of longitudinal microhardness test, NiTiAg wire showed 352.2 Hv, NiTiMo wire showed 423.5 Hv, and the microhardness values of control groups showed the range of 296.7～424.4 Hv.

3. As a result of differential scanning calorimetry measurement, in cooling, phase transformation temperature has been increased in NiTiAg, but it has been decreased in NiTiMo.

4. As a result of corrosion resistance test, NiTiAg showed excellent corrosion resistance.

5. The amount of Nickel ion release from NiTiAg and NiTiMo wires in the saliva is significantly less than control group in 8 weeks(p<0.05).

According to these results, it was concluded that NiTiAg and NiTiMo wires have excellent anti-corrosive properties. It was also recommended that the research on the orthodontic application of these wires should be continued.