KR20060093609A - 어버트 먼트 스크류 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 어버트 먼트 스크류 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 어버트 스크류의 제조방법은 티타늄 합금으로 된 어버트먼트 스크류 베이스에 니켈과 인을 함유하는 제1금속층을 도금하는 단계와, 제1금속층을 열처리하는 단계 및 제1금속층 위에 금을 도금하는 제2금속층 형성단계를 포함한다. 이러한 어버트 먼트 스크류 및 그 제조방법에 의하면, 도금층의 접합강도를 높여 나사 풀림을 억제할 수 있으면서도 공정재현성을 높일 수 있고 양산에 적합한 장점을 제공한다.

Description

어버트 먼트 스크류 및 그 제조방법{abutment screw and method of manufacturing the same}

도 1은 종래의 어버트 먼트 스크류가 적용된 임플란트 구조를 나타내 보인 단면도이고,

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 어버트 먼트 스크류의 제조방법을 나타내 보인 공정도이고,

도 3은 어버트먼트 스트류에 금을 형성단 종래의 제조방법에 따라 제조된 어버트먼트 스크류의 조직구조를 촬상한 사진이고,

도 4는 본 발명에 따른 제조방법에 따른 어버트먼트 스크류의 조직구조를 촬상한 사진이고,

도 5는 도 3과 도 4의 어버트먼트 스크류에 대한 접합강도를 측정한 결과를 비교하여 나타내 보인 그래프이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

4: 픽스쳐 8: 어버트먼트

12: 어버트먼트 스크류

본 발명은 어버트 먼트 스크류 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 상세하게는 나사 풀림을 억제시킬 수 있도록 구조된 어버트 먼트 스크류 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 치과에서 사용하는 임플란트(implant)는 구강내에서 부분적으로 또는 전체적으로 치아가 상실된 부위에 치아의 뿌리 형태를 갖는 금속을 턱뼈에 심어 뼈와 유착되게 한 다음 치아를 형성하는 것을 말한다. 이러한 임프란트는 통상적으로 인공치근인 픽스쳐, 인공치아 결합용 어버트먼트 및 픽스쳐를 상호 연결하는 어버트먼트 스쿠루로 이루어져 있다.

국내 실용신안 등록 제0306037호에 개시된 종래의 임플란트 구조가 도 1에 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 임플란트는 환자의 치근에 식재되는 픽스쳐(fixture)(4), 인공치아 고정용 어버트먼트(abutment)(8) 및 픽스쳐(4)와 어버트먼트(8)를 상호 체결시켜주는 어버트먼트 스크류(12)를 구비한다.

이러한 구조의 임플란트를 환자에 이식하는 과정을 설명하면, 환자에 대해 임플란트 식재대상 부분을 국소마취한 뒤, 픽스쳐(4)가 삽입될 치근을 드릴로 뚫고 픽스쳐(4)를 식립한다. 픽스쳐(4) 식립과정이 완료되면, 적절한 상처치유기간이 경과한 후 픽스쳐(4)에 어버트먼트 스쿠루(12)를 체결하는 과정을 통해 제조된 보철물을 조립하여 인공치아를 완성한다. 이 과정에서 어버트먼트 스쿠루(12)의 풀림방지 및 강력한 고정력을 얻기 위해 어버트 먼트 스쿠루(12)를 픽스쳐(4)에 대해 토 크렌치를 이용하여 약 30뉴튼(N)정도의 외력을 가해 조인다. 이러한 구조에서 어버트먼트 스쿠루(12)는 장기간 사용에 따른 나사풀림이 억제될 수 있는 것이 요구된다.

이러한 어버트먼트 스크류의 나사풀림을 억제시키기 위한 방안으로 어버트먼트 스크류 표면에 TiCn, TiBn 등의 물질을 물리적 증착법 및 화학적 증착법을 사용하여 코팅을 하는 방안과 어버트먼트 스크류에 금을 물리적 증착법에 의해 형성하는 방안이 알려져 있다.

금을 어버트먼트 스크류의 표면에 금을 도금하는 기술로서 일본 소62-247095호에는 티타늄 및 티타늄 합금의 금도금액의 성분으로서 염화불소(HF)를 사용하는 방법이 개시되어 있다. 그런데, 상기 종래기술은 어버트먼트 스크류가 인체에 사용되는 점을 감안할 때 도금과정에서 인체에 매우 유해한 염화불소가 도금층에 혼입될 가능성이 있는 문제가 있다. 또한, 본 발명자가 상기 도금액을 사용하여 도금을 해본 결과 도금 공정이 어렵고 도금액의 조성이 조금만 변하거나 조건이 약간 달라져도 도금이 균일하게 되지 않아 공정 재현성을 확보하기가 어려운 문제점이 있다.

한편, 티타늄 합금은 표면에 안정된 산화티탄의 산화막을 형성하고 있어 양산에 적합한 전기도금을 적용하기 어렵고, 전기도금을 적용하는 경우 도금층과 티타늄 합금간의 박리현상이 발생하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창안된 것으로서, 전기도금에 의해 금을 도금할 수 있으면서도 박리를 억제시킬 수 있는 어버트먼트 스크류 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 어버트먼트 스크류의 제조방법은 티타늄합금으로 된 어버트먼트 스크류 베이스에 니켈과 인을 함유하는 제1금속층을 도금하는 단계와; 상기 제1금속층을 열처리하는 단계; 및 상기 제1금속층 위에 금을 도금하는 제2금속층 형성단계;를 포함한다.

바람직하게는 상기 제1금속층은 상기 어버트먼트 스크류 베이스에 염화니켈, 염화암모늄 및 치아인산나트륨을 합성한 제1도금액을 이용하여 무전해 도금법으로 형성한다.

또한, 상기 제1금속층 형성단계 이전에 상기 어버트먼트 스크류 베이스를 불산과 질산용액에 침지시켜 표면 거칠기를 증가시키는 제1전처리 단계와; 상기 제1사전처리단계 이후 염화철과 염화칼슘으로 활성화 처리하는 제2전처리단계;를 더 포함하는 것을 바람직하다.

또한, 상기 제1금속층 형성단계에서 상기 제1도금액의 산도는 8내지 9정도로 유지시키는 것을 바람직하다.

상기 열처리단계는 아르곤 분위기에서 700 내지 900℃에서 10초 내지 10분간 수행하는 것이 바람직하다.

더욱 바람직하게는 상기 제2금속층 형성단계는 전기 도금법으로 금을 도금한다.

또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 어버트먼트 스크류는 티타늄 합금으로 형성된 어버트먼트 스크류 베이스와; 상기 어버트먼트 스크류 베이스에 니켈-인 합금으로 형성된 제1금속층과; 상기 제1금속층 위에 금으로 형성된 제2금속층;을 구비한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 어버트 먼트 스크류 및 그 제조방법을 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 어버트먼트 스크류의 제조과정을 나타내 보인 플로우도이다.

먼저, 티타늄 합금으로 형성하고자하는 스크류 형상으로 어버트먼트 스크류의 베이스를 형성한다. 여기서 어버트먼트 스크류의 베이스의 형상은 앞서 도 1을 통해 설명된 바와 같이 픽스쳐와 어버트먼트 상호간을 결합할 수 있게 스크류 형상으로 제작된 것을 말하고 도 1에 도시된 구조로만 한정하는 것은 아니다.

또한 어버트먼트 스크류의 베이스 소재는 티타늄 또는 티타늄합금이 적용되고, 일 예로서 티타늄, 알루미늄 및 바나듐으로 형성된 합금인 Ti-6Al-4V가 적용될 수 있다.

다음은 어버트먼트 스크류의 베이스에 니켈-인으로 제1금속층을 형성한다(단계 110).

바람직한 제1금속층의 형성과정을 설명하면, 어버트먼트 스크류의 베이스 표면의 이물질과 유기물질 제거를 위해 아세톤으로 10분간 초음파 세척한 후, 불산과 질산용액에 침지하여 표면을 거칠게 처리하는 제1전처리공정을 수행한다. 제1전처리공정에서 불산과 질산용액은 티타늄 표면의 산화막을 제거하는 기능도 한다.

다음은 염화철과 염화칼슘으로 활성화 처리를 하는 제2전처리공정을 수행한다. 여기서 활성화 처리란 티타늄에 니켈-인(Ni-P)의 도금이 원할하게 이루어지게 하기 위한 처리를 말한다.

이후 니켈-인을 도금할 수 있게 조성된 도금액으로 무전해 도금법을 이용하여 제1금속층을 형성한다.

바람직하게는 도금액은 염화니켈에 완충제로서 염화암모늄과 환원제로서 치아인산나트륨을 적용한 도금액을 적용한다.

여기서 염화니켈, 염화암모늄 및 치아인산나트륨의 성분비는 160 내지 200g/L, 22 내지 30g/L, 20 내지 40g/L로 적용하는 것이 바람직하다.

또한, 도금시 석출속도를 조절하고 자기분해 방지를 위해 산도(PH)를 8 내지 9로 유지한다. 또한 온도는 80 내지 100℃, 더욱 바람직하게는 90℃정도로 유지한다.

다음은 열처리 공정을 수행한다(단계 120).

열처리공정은 제1금속층이 도금된 이후 아르곤 분위기에서 열처리한다. 또 다르게는 진공에서 열처리하여도 된다.

열처리는 니켈이 티타늄에 고용될 수 있는 온도인 700℃ 이상 바람직하게는 700 내지 900℃에서 수분 예를 들면 5분간 열처리한다.

이러한 열처리 과정을 거치게 되면 어버트먼트 스크류류 베이스와 니켈-인으로 형성된 제1금속층과의 접착성이 향상된다.

마지막으로 제1금속층 위에 금으로 제2금속층을 형성한다(단계 130). 바람직 하게는 제2금속층은 전기 도금법을 사용하여 금으로 도금한다.

금 도금시 사용되는 도금액은 일 예로서 금시아나이드에 산도조절제로서 구연산을 첨가한 것을 적용한다.

금도금시의 온도는 상온 또는 30℃에서 산도 3 내지 6으로 조정하여 수행한다.

이러한 방법에 의해 제1금속층과 제2금속층을 순차적으로 적용한 어버트먼트 스크류의 조직구조와 어버트먼트 스크류 베이스에 금을 코팅한 종래의 조직 구조를 알아보기 위해 촬상한 사진이 도 3 및 도 4에 도시되어 있다.

도 3은 티타늄 합금으로 형성된 어버트먼트 스크류 베이스에 금을 바로 전기도금법으로 처리한 것의 조직구조를 촬상한 사진이고, 도 4는 본 발명에 따른 제조방법에 따라 티타늄 합금으로 형성된 어버트먼트 스크류의 베이스에 니켈-인으로 된 제1금속층과 금으로된 제2금속층을 순차적으로 적용한 구조의 조직을 촬상한 사진이다. 도 3 및 도 4의 비교를 통해 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 따른 어버트먼트 스크류는 금속층 상호간이 상호 계면에서 융합되어 높은 결합력을 갖게 결합되어 있는 반면 어버트먼트 스크류 베이스에 금을 바로 적층한 종래의 구조에서는 계면에서의 융합구조가 없어 층간 박리가 쉽게 일어 날 수 있음을 예측할 수 있다.

이러한 종래의 어버트먼트 스크류와 본 발명에 따른 어버트먼트 스크류의 접합강도를 비교측정한 결과가 도 5에 도시되어 있다. 도 5를 통해 알 수 있는 바와 같이 어버트스크류의 베이스에 니켈-인으로 형성된 제1금속층과, 제1금속층 위에 금으로 형성된 제2금속층을 갖는 본 발명의 어버트먼트 스크류의 접합강도가 종래 구조에 비해 훨씬 높음을 알 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 어버트먼트 스크류는 전기도금방식에 의해 금을 도금할 수 있어 대량생산이 용이한 장점을 제공한다.

지금까지 설명된 바와 같이 본 발명에 따른 어버트 먼트 스크류 및 그 제조방법에 의하면, 도금층의 접합강도를 높여 나사 풀림을 억제할 수 있으면서도 공정재현성을 높일 수 있고 양산에 적합한 장점을 제공한다.

Claims (7)

1. 티타늄합금으로 된 어버트먼트 스크류 베이스에 니켈과 인을 함유하는 제1금속층을 도금하는 단계와;

   상기 제1금속층을 열처리하는 단계; 및

   상기 제1금속층 위에 금을 도금하는 제2금속층 형성단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 어버트먼트 스크류의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1금속층은 상기 어버트먼트 스크류 베이스에 염화니켈, 염화암모늄 및 치아인산나트륨을 합성한 제1도금액을 이용하여 무전해 도금법으로 형성하는 것을 특징으로 하는 어버트먼트 스크류의 제조방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 제1금속층 형성단계 이전에 상기 어버트먼트 스크류 베이스를 불산과 질산용액에 침지시켜 표면 거칠기를 증가시키는 제1전처리 단계와;

   상기 제1사전처리단계 이후 염화철과 염화칼슘으로 활성화 처리하는 제2전처리단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 어버트 먼트 스크류의 제조방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 제1금속층 형성단계에서 상기 제1도금액의 산도는 8내지 9정도로 유지시키는 것을 특징으로 하는 어버트 먼트 스크류의 제조방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 열처리단계는 아르곤 분위기에서 700 내지 900℃에서 10초 내지 10분간 수행하는 것을 특징으로 하는 어버트 먼트 스크류의 제조방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 제2금속층 형성단계는 전기 도금법으로 금을 도금하는 것을 특징으로 하는 어버트 먼트 스크류의 제조방법.
7. 티타늄 합금으로 형성된 어버트먼트 스크류 베이스와;

   상기 어버트먼트 스크류 베이스에 니켈-인 합금으로 형성된 제1금속층과;

   상기 제1금속층 위에 금으로 형성된 제2금속층;을 구비하는 것을 특징으로 하는 어버트 먼트 스크류.

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