KR19980024356A - 치과용 부재의 수명 연장법 - Google Patents

치과용 부재의 수명 연장법 Download PDF

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Abstract

피로 분쇄에 대해 금속성 치과용 부재의 수명을 연장시키기 위해 당해 부재의 표면층에, 바람직하게는 쇼트-피닝(shot-peening)에 의해 압축 응력을 도입한다.

Description

치과용 부재의 수명 연장법
본 발명은 루트 핀(root pin), 삽입물, 보철 또는 브리지와 같은 금속성 치과용 부재(部材)를 표면 처리하여 이러한 부재의 수명을 연장시키는 방법에 관한 것이다.
금속성 부재는 일반적으로 장력 시험으로 확인되는 바와 같이, 상응하는 물질의 장력 강도에 대해 비교적 작은 응력으로도 종종 임의로 파쇄하지 않고도 진동성 하중을 견딜 수 없다. 금속성 부재는 또한 응력 크기가 사용된 물질의 변형률 한계보다 작을 때 종종 파쇄된다. 따라서, 물질의 거동은 응력 크기와 이의 반복 빈도로 측정한다. 또한, 환경 조건 및 부재의 기하학적 모양은 진동성 응력하에서 피로 강도에 영향을 미친다.
치과 의술 분야에서, 다수의 부재는 의도적으로 진동성 응력을 받거나(예: 스프링) 의도하지 않아도 진동성 응력을 받는다(예: 루트 핀). 이로 인해 시간이 지남에 따라 부재가 최적의 합금으로부터 제조되고 루트 핀이나 구조적 소재와 같이 적합하게 치수화되어도 재료 결함 또는 후속적인 가공 결점이 추적되지 않는 파쇄가 생긴다. 부재는 재료 피로로 인해 약해지고, 이는 환경 조건(타액)에 의해 추가로 진행됨이 연구로 밝혀졌다. 이러한 피로 파쇄를 방지하는 한가지 방법은 부재의 국소 응력을 줄이기 위해 부재의 치수를 더 크게 하는 것이다. 그러나, 당해 방법은 구강내의 공간과 관련된 이유와 심미적 이유로 종종 불가능하다. 이러한 파쇄는 주로 아주 어렵게 상당히 노력해야만 수리될 수 있다.
자동차 및 항공기의 건조에서, 금속 물체의 물리적 특성을 개선시키는 쇼트-피닝(shot-peening)이 수년 동안 공지되어 왔고 이러한 분야에서 성공적으로 사용된다. 예를 들면, 일반적으로 쇼트-피닝이 적용되는 다수의 부재에 대해 피로 강도의 증가를 추적할 수 있는 것으로 밝혀졌다. 이 경우 피로 강도의 증가는 부재에 균열의 발생을 방해하는, 표면층에 도입되는 압축 응력 때문이다. 따라서, 자동차 건조 분야에서 자동차 축에 대한 차동 기어, 스핀들, 샤프트, 추력 접관(thrust collar) 및 또한 연결 로드는 이들의 내구력 강도를 증가시키기 위해 쇼트-피닝한다. 또한, 터빈 건조 분야에서, 터빈의 압축부에 사용되는 날개를, 종종 피로 강도를 증가시킴으로써 부재의 수명을 연장시키기 위해 쇼트-피닝한다.
이러한 기술은 지금까지는 치과용 분야에는 채택되지 않았다. 지금까지 피로 강도를 개선시키는 어떠한 특별한 방법도 고려되지 않았다.
치과용 분야에는 주물을 정화시키는데, 예를 들면, 샌드-블라스팅이 사용된다. 그러나, 샌드-블라스팅의 결과, 침식되는 물질의 양이 표면층에 도입되는 변형물의 양보다 많다. 그러므로, 부재의 표면이 조악할 뿐이다. 부재에 압축 응력이 과도하게 부하되지 않기 때문에 이러한 미세한 결점으로 인해 오히려 부재의 피로 강도가 감소된다.
그러므로, 본 발명의 목적은 루트 핀, 삽입물, 보철 또는 브리지와 같은 금속성 치과용 부재를 표면 처리하여 이러한 부재들의 수명을 연장시키는 방법을 개발하는 것이다.
본 발명에 따라, 당해 목적은 부재의 표면층에 기계적 영향에 의해 도입되는 압축 응력에 의해 성취된다.
이러한 압축 응력은 바람직하게는 쇼트-피닝에 의해 표면층에 도입된다.
놀랍게도, 통상의 치과용 합금으로부터 제조된 부재의 수명은 쇼트-피닝에 의해 부재의 표면층에 압축 응력이 도입됨으로써 상당히 증가되어 파쇄가 일어날때까지의 하중의 교체수가 100배 이상 증가될 수 있다. 쇼트-피닝된 부재의 표면에 남게 되는 결각점은 표면층의 압축 강도를 없애지 않으면서 적합한 수단으로 제거할 수 있고, 또는, 예를 들면, 루트 핀의 경우, 보유력을 증가시킨다는 면에서 결각점을 유지시킬 수 있다. 피로 강도의 증가는 부재의 샌드-블라스트에 의해 성취될 수 없다.
다음 실시예는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위한 것이다.
길이가 40mm이고 직경이 2.5mm이며 다양한 금속으로 이루어진 시험 로드를 420 내지 590μm로 입상화된 유리 비드를 사용하여 쇼트-피닝한다. 노즐과 견본간의 간격이 35mm이고 쇼트-피닝 시간이 45초인 제트의 압력은 0.7MPa이다. 공정 중, 견본 축을 1회/sec로 회전시킨다.
이러한 견본의 수명 또는 내구력 강도를 평가하기 위해 소위 뵐러(Wohler) 커브를 측정한다. 이를 위해, 동일한 재료로 이루어진 수개의 시험 로드에 파쇄가 일어날 때까지 다양한 크기의 응력의 평균 응력으로 진동성 응력을 가한다.
하기 표 1은 3가지 재료로 이루어진 쇼트-피닝된 견본을 미처리 견본과 비교하여 측정한 값을 나타낸다. 쇼트-피닝 처리된 견본의 내구력 강도 또는 수명이 미처리 견본에 비해 상당히 증가했음을 알 수 있다.
파쇄가 일어날 때까지의 교체 하중
재료 적용된 내응력[MPa] 미처리 견본 쇼트-피닝된 견본
160 Au, 24.9 Pt,15 Pd, 0.1 Ir 200300350 89,000100,00061,000 11,000,0002,600,0002,200,000
2티탄 300350400 20,00010,0008,000 10,000,000300,000290,000
360 Pt, 40 Au 150200250300400 530,000450,000120,00085,00027,000 10,000,0008,300,0004,100,0002,500,000210,000
금속성 치과용 부재는 표면을 쇼트-피닝 처리함으로써 수명이 연장되는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 루트 핀, 삽입물, 보철 또는 브리지와 같은 금속성 치과용 부재의 표면층에 기계적 영향에 의해 압축 응력이 도입됨을 특징으로 하는, 당해 부재를 표면 처리함으로써 이의 수명을 연장시키는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 표면층에 쇼트-피닝에 의해 압축 응력이 도입됨을 특징으로 하는 방법.
KR1019970045904A 1996-09-06 1997-09-05 치과용 부재의 수명 연장법 KR19980024356A (ko)

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