• 대한치과보철학회지
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• 제45권2호
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• pp.203-215
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• 2007

Statement of problem: Titanium and its alloy, with their excellent bio-compatibility and above average resistance to corrosion, have been widely used in the field of dentistry. However, the excessive oxidization of titanium which occurs during the process of firing on porcelain makes the bonding of titanium and porcelain more difficult than that of the conventional metal-porcelain bonding. To solve this problem related to titanium-porcelain bonding, several methods which modify the surfaces, coat the surfaces of titanium with various pure metals and ceramics, to enable the porcelain adhesive by limiting the diffusion of oxygen and forming the adhesive oxides surfaces, have been investigated. Purpose: The purpose of this study was to know whether the titanium-porcelain bonding strength could be enhanced by treating the titanium surface with gold and TiN followed by fabrication of clinically applicable porcelain-fused-to-titanium crown Material and method: The porcelain-fused-to-titanium crown was fabricated after sandblasting the surface of the casting titanium coping with $Al_2O_3$ and treating the surface with gold and TiN coating followed by condensation and firing of ultra-low fusing porcelain. To compare with porcelain-fused-to-titanium crowns, porcelain-fused-to-gold crowns were fabricated and used as control groups. The bonding strengths of porcelain-fused-to-gold crowns and porcelain-fused-totitanium crowns were set for comparison when the porcelain was fractured on purpose to get the experimental value of fracture strength. Then, the surface were examined by SEM and each fracturing pattern were compared with each other Result:Those results are as follows. 1. The highest value of fracture strength of porcelain-fused-to-titanium crowns was in the order of group with gold coating, group with TiN coating, group with $Al_2O_3$ sandblasting. No statistically significant difference was found among the three (P>.05). 2. The porcelain-fused-to-gold crowns showed the highest value in bonding strength. The bonding strength of crowns porcelain-fused-to-titanium crowns of rest groups showed bonding strength reaching only 85%-94% of that of PFG, though simple comparision seemed unacceptable due to the difference in materials used. 3. The fracturing patterns between metal and porcelain showed mixed type of failure behavior including cohesive failure and adhesive failure as a similar patterns by examination with the naked eye and SEM. But porcelain-fused-to-gold crowns showed high incidence of adhesive failure and porcelain-fused-to-titanium crowns showed high incidence of cohesive failure. Conclusion: Above results proved that when fabricating porcelain-fused-to-titanium crowns, treating casting titanium surface with gold or TiN was able to enhance the bonding strength between titanium and porcelain. Mean value of masticatory force was found to showed clinically acceptable values in porcelain bonding strength in all three groups. However, more experimental studies and evaluations should be done in order to get better porcelain bonding strength and various surface coating methods that can be applied on titanium surface with ease.

• 대한치과보철학회지
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• 제45권2호
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• pp.169-181
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• 2007

Statement of problem: Titanium is well known as a proper metal for the dental restorations, because it has an excellent biocompatibility, resistance to corrosion, and mechanical property. However, adhesion between titanium and dental porcelains is related to the diffusion of oxygen to the reaction layers formed on cast-titanium surfaces during porcelain firing and those oxidized layers make the adhesion difficult to be formed. Many studies using mechanical, chemical and physical methods to enhance the titanium-ceramic adhesion have been actively performed. Purpose: This study meant to comparatively analyse the adhesion characteristics depending on different titanium surface coatings after coating the casts and wrought titanium surfaces with Au and TiN. Material and method: In this study, the titanium specimens (CP-Ti, Grade 2, Kobe still Co. Japan) were categorized into cast and wrought titanium. The wrought titanium was cast by using the MgO-based investment(Selevest CB, Selec). The cast and wrought titanium were treated with Au coating($ParaOne^{(R)}$., Gold Ion Sputter, Model PS-1200) and TiN coating(ATEC system, Korea) and the ultra low fusing dental porcelain was fused and fired onto the samples. Biaxial flection test was done on the fired samples and the porcelain was separated. The adhesion characteristics of porcelain and titanium after firing and the specimen surfaces before and after the porcelain fracture test were observed with SEM. The atomic percent of Si on all sample surfaces was comparatively analysed by EDS. In addition, the constituents of specimen surface layers after the porcelain fracture and the formed compound were evaluated by X-ray diffraction diagnosis. Result: The results of this study were obtained as follows : 1. The surface characteristics of cast and wrought titanium after surface treatment(Au, TiN, $Al_2O_3$ sandblasting) were similar and each cast and wrought titanium showed similar bonding characteristics. 2. Before and after the biaxial flection test, the highest atomic weight change of Si component was found in $Al_2O_3$ sandblasted wrought titanium(28.6at.% $\rightarrow$ 8.3at.%). On the other hand, the least change was seen in Au-Pd-In alloy(24.5at.% $\rightarrow$ 9.1at.%). 3. Much amount of Si components was uniformly distributed in Au and TiN coated titanium, but less amount of Si's was unevenly dispersed on Al2O3 sandblasting surfaces. 4. In X-ray diffraction diagnosis after porcelain debonding, we could see $Au_2Ti$ compound and TiN coating layers on Au and TiN coated surfaces and $TiO_2$, typical oxide of titanium, on all titanium surfaces. 5. Debonding of porcelain on cast and wrought titanium surface after the biaxial flection is considered as a result of adhesion deterioration between coating layers and titanium surfaces. We found that there are both adhesive failure and cohesive failure at the same time. Conclusion: These results showed that the titanium-ceramic adhesion could be improved by coating cast and wrought titanium surfaces with Au and TiN when making porcelain fused to metal crowns. In order to use porcelain fused to titanium clinically, it is considered that coating technique to enhance the bonding strength between coating kKlayers and titanium surfaces should be developed first.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제23권4호
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• pp.113-117
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• 2016

수소를 생산하는 방법 중 하나로, 광전기화학적(photoelectrochemical; PEC) 물 분해 시스템은 높은 이론적 효율을 가진 친환경적이고 경제적인 방법이다. 광전극으로서 질화갈륨(gallium nitride; GaN)은 내화학성이 좋고 밴드갭이 물의 산화환원준위($V_{redox}=1.23$ V vs. SHE)를 포함하여 외부 전압 없이 수소를 생산할 수 있는 시스템을 구축할 수 있다. 그러나 이때 발생하는 높은 산소 발생 과전압은 시스템의 반응 효율을 저하시킨다. 산소 발생 과전압을 줄이기 위한 방법으로 광전극에 조촉매를 이용하는 방법이 많이 알려져 있다. 본 연구에서는 GaN 광전극에 입자 형태의 이산화망간(manganese dioxide; $MnO_2$)을 조촉매로 도입하여 PEC 시스템의 특성을 분석하고자 한다. $MnO_2$가 광전극에 잘 형성되었는지를 확인하기 위하여 표면분석을 수행하였고, potentiostat(PARSTAT4000)을 이용해 PEC 특성을 분석해 평가하였다. $MnO_2$가 코팅됨에 따라 flat-band potential($V_{fb}$)과 onset voltage($V_{onset}$)가 각각 음의 방향으로 0.195 V, 0.116 V 이동하는 것이 확인되었다. 광전류밀도 값에 대해서도 $MnO_2$ 코팅 샘플이 더 높게 나타나며, 시간에 따른 광전류의 저하도 개선되었다. 이로부터 $MnO_2$이 조촉매로서 효과가 있음을 확인하였고, PEC 시스템 전반에 걸쳐 효율 향상에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한치과기공학회지
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• 제21권1호
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• pp.27-41
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• 1999

치과용 Ag기 합금에서 30wt%Pd 및 10wt%Cu의 용질농도의 구성비가 3이 되는 3원 합금과 여기에 2wt% Au의 첨가에 미치는 석출상의 영향을 조사 분석하여 아래와 같은 결론을 얻었다. Ag-Pd-Cu 3원 합금은 $\alpha$ 단일상에서 Ag-rich ${\alpha}_2 $ 및 PdCu 규칙상에 의해서 경화반응이 진행되며 연속승온시효곡선에 의하면 100-$300^{\circ}C$의 저항증가와 300-$500^{\circ}C$의 저항감소라고 하는 2단계 변화에 의해서 경화곡선이 얻어졌다. 또한 본 합금의 시효과정에서는 ${\alpha}{\to}{\alpha}_2+PdCu{\to}$의 2상 분리반응에 의하여 경화원인이 되었다. 석출과정은 ${\alpha}{\to}{\alpha}_1+PdCu{\to}{\alpha}_2+PdCu$ 이고 Cu-rich인 ${\alpha}_2$상은 거의 나타나지 않으며 최고 경도값은 ${\alpha}_2$ 및 PdCu의 2상공존 구역에서 나타났다. 미량의 Au첨가에 의해서 경화는 다소 증가하지만 경화성보다는 내식성에 보다 크게 기여하였고 Pd/Cu=3인 합금은 Pd/Cu=1 또는 1.7의 합금보다도 전반적으로 경도값은 가장 낮게 나타나며 이것은 치과용 Ag기 합금의 시효경화성에는 Cu농도가 크게 기여하였다. 불연속석출물인 nodule 생성물은 입계에 우선 형성되어 $\alpha$ matrix로 진행되어 nodule 석출물은 부드러운 경계면을 가지고 $\alpha$ matrix주위에 strain matrix를 나타내므로 nodule 형성이 본 합금의 시효경화를 야기하였다. 내식성은 Pd 함량이 가장 높은 본 합금에서 매우 양호하게 나타났으며 Pd 함량이 증가가 내식성의 향상에 크게 기여하여 미량의 Au 첨가에 의해서 보다 현저히 효과를 얻었다. 본 합금의 시효열처리 조건은 $450^{\circ}C$ 적절하며 1-120min 시효시간에 걸쳐서 소정의 경도 값을 얻을 수 있고 시효경화성 및 내식성의 결과로부터 Ag-30wt%Pd-10wt%Cu합금 및 미량 Au 합금은 치과용 금속재료로 적합하였다.

• 대한치과재료학회지
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• 제45권4호
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• pp.243-256
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• 2018

본 연구에서는 생체활성 타이타늄 차폐막의 제조에 필요한 기초적인 자료를 얻기 위해서 타이타늄 박판의 양극산화처리와 석회화 순환처리의 조건 및 이들 표면처리가 표면특성과 생체활성도에 미치는 영향에 대하여 조사하였다. $30{\times}20{\times}0.08mm$의 타이타늄 판을 준비한 다음 $HNO_3:HF:H_2O$를 12 : 7 : 81 로 혼합한 용액에서 10 초 동안 산세처리 후 사용하였다. 타이타늄 차폐막의 비표면적을 증가시키기 위해서 나노튜브 $TiO_2$층을 형성한 후, 하이드록시아파타이트의 석출에 따른 생체활성도를 개선하기 위해서 석회화 순환처리를 하였다. 표면처리된 표면특성을 평가하기 위해서, 부식에 대한 저항성시험, 젖음성 검사, 유사체액 침적시험을 실시하였다. 양극산화처리로 형성된 나노튜브들은 상대적으로 큰 직경의 튜브들과 작은 직경의 튜브들로 구성되어 있었으며, 내부는 비어있고 외벽은 서로 결합되어 있는 구조를 보였다. 연속적으로 시행된 석회화 순환처리로 나노튜브층에 하이드록시아파타이트 석출물이 침투되어 결합이 일어났으며, 순환처리 회수가 증가함에 따라서 HAp 의 석출량이 비례적으로 증가하는 경향을 보였다. 결론적으로, 타이타늄 차폐막의 표면에 나노튜브 $TiO_2$ 층을 형성한 후 석회화 순환처리를 하여서 HAp 의 석출을 유도하는 것은 생체활성도 개선에 크게 기여할 수 있다는 것을 확인하였다.

• 지질공학
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• 제33권4호
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• pp.543-553
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• 2023

본 연구는 국내 산업원료 광물인 납석의 지속적이고 체계적인 개발과 안정적인 수급 관리를 위할 목적으로 국내 납석 광산 현황을 살펴보고 산업용 원료로써 그 활용 방안을 모색하기 위함이다. 국내 납석 광산은 대부분 중생대 화산암류가 열수변질을 받아 형성된 광상으로써, 납석의 주 구성 광물인 엽납석의 물리적 특성은 비중 2.65~2.90, 굳기 1~2, 밀도 1.60~1.80, 내화도 29 이상이며, 색은 보통 백색, 회색, 회백색, 회녹색, 황색, 황녹색을 띠는 것으로 나타났다. 국내 납석의 화학성분 중 SiO₂와 Al₂O₃는 엽납석의 경우 58.2~67.2%와 23.1~28.8%, 엽납석 + 딕카이트의 경우 49.2~72.6%와 16.5~31.0%, 엽납석 + 일라이트의 경우 45.1%와 23.3%, 일라이트의 경우 43.1~82.3%와 11.4~35.8%, 딕카이트의 경우 37.6~69.0%와 19.6~35.3%인 것으로 분석되었다. 국내 납석 광산의 분포는 한반도 남서부와 남동부 지역에 집중해서 분포하며, 그 외에 한반도 동북부 지역에도 일부 분포하는 것으로 조사되었다. 국내 납석 생산 광산은 21개이며, 매장량은 전남(45.6%) > 충북(30.8%) > 경남(13.0%) > 강원(4.8%), 경북(4.8%) 순으로 전남이 가장 많은 것으로 나타났다. 국내 납석 생산량 상의 10개 광산은 중앙자원광산(37.9%) > 완도광산(25.6%) > 나주세라믹광산(13.4%) > 청석-사지원광산(5.4%) > 경주광산(5.0%) > 백암광산(5.0%) > 민경-노화도광산(3.3%) > 부곡광산(2.3%) > 진해납석광산(2.2%) > 보해광산 순인 것으로 분석되었다. 납석은 열전전도, 열팽창성, 열변형, 팽창계수, 부피밀도가 낮고, 내열성과 부식 저항성이 높으며, 살균 및 살충 효능이 우수한 성질이 있으므로 내화 재료, 도자기 재료, 시멘트 첨가제, 살균및 살충 제조재, 충전재 등 다양한 분야에 활용되는 것으로 나타났다. 또한 납석은 수처리 세라믹 분리막 소재, 디젤엔지 배기가스 저감장치 세라믹 필터 소재, 그리고 유리섬유 및 LCD 패널 소재 등 활용범위가 첨단산업분야로까지 확대되는 것으로 분석되었다.