금의 함량이 높을수록 구강 내 부식 및 변색에 저항하는 내식성이 우수해진다(치과용 순금 및 금합금이 구강 내에서 발휘하는 화학적 및 물리적 특성)의 경우, 금은 화학적으로 매우 안정된 귀금속으로, 순도가 높을수록 산성 환경인 구강 내에서도 부식되지 않는 우수한 내식성을 가진다. (18K=75%, 24K=1000 Fineness). 팔라듐(Pd)은 백색화 능력이 탁월해 5~6%만 넣어도 금 특유의 황색이 사라지고 은백색이 된다. 동시에 강도와 내식성을 높이고 은의 변색을 억제하지만, 융점이 올라가 주조 온도가 높아지는 부담이 따른다. 아연은 주조 시 산소와 우선적으로 반응하여 합금 내부의 가스 흡수를 막고 유동성을 높여 정밀한 주조를 돕는 환원제(Deoxidizer, Scavenger) 역할을 수행한다('24 기출).

이리듐이나 루테늄 같은 고융점 금속은 냉각 시 가장 먼저 응고되어 수많은 결정핵(Nuclei) 역할을 하므로 조직을 아주 치밀하고 미세하게 만들며, 결정립계를 조밀하게 하여 합금의 강도를 보강하다. 구리(Cu)는 금과 규칙적인 초격자(Superlattice)를 이루어 질서-무질서 변태를 일으키므로, 경화 열처리를 가능하게 하는 핵심 가경제이다. 융점을 낮추고 강도를 올리지만, 과다하면 색이 붉어지고 내식성이 떨어진다. 아연은 녹은 금속 안의 산화물을 붙잡아 없애는 환원제로 작용해 주조체를 깨끗하게 만들고 융점도 낮춰 준다. 백금과 팔라듐은 반대로 융점을 올리고 강도와 내식성을 높인다('22·'24 기출).

구리(동)는 금합금에서 강도와 경도를 결정짓는 가장 중요한 부가 금속으로, 약 10% 첨가 시 고용 강화(Solid solution hardening)를 통해 강도와 경도를 획기적으로 향상시킨다. 은(Ag)은 구강 내 황 성분과 반응해 황화은을 만들며 검게 변색된다. 팔라듐(Pd)을 함께 넣으면 은의 반응성이 억제되어 변색과 부식 저항성이 크게 올라가므로, 은 함량이 높은 합금에는 팔라듐 첨가가 필수적이다. Type IV는 구리 함량이 많아 '질서-무질서 변태'가 일어나므로 열처리를 통해 강도를 극대화할 수 있어 국소의치 프레임워크에 필수적이다. 반면 Type I은 구리가 거의 없어 열처리 효과가 없다('23·'24 기출).

• 이리듐(Ir) - 결정립 미세화 (Grain refining): 이리듐이나 루테늄 같은 고융점 금속은 냉각 시 가장 먼저 응고되어 수많은 결정핵(Nuclei) 역할을 하므로 조직을 아주 치밀하고 미세하게 만들며, 결정립계를 조밀하게 하여 합금의 강도를 보강하다('24 기출).
• 구리 (Copper, Cu): 구리(Cu)는 금과 규칙적인 초격자(Superlattice)를 이루어 질서-무질서 변태를 일으키므로, 경화 열처리를 가능하게 하는 핵심 가경제이다. 융점을 낮추고 강도를 올리지만, 과다하면 색이 붉어지고 내식성이 떨어진다('23·'24 기출).
• 아연 (Zinc, Zn): 아연은 녹은 금속 안의 산화물을 붙잡아 없애는 환원제로 작용해 주조체를 깨끗하게 만들고 융점도 낮춰 준다. 백금과 팔라듐은 반대로 융점을 올리고 강도와 내식성을 높인다('24 기출).
• 동 (Copper, Cu): 구리(동)는 금합금에서 강도와 경도를 결정짓는 가장 중요한 부가 금속으로, 약 10% 첨가 시 고용 강화(Solid solution hardening)를 통해 강도와 경도를 획기적으로 향상시킨다('23·'24 기출).
• 팔라듐 (Palladium, Pd): 은(Ag)은 구강 내 황 성분과 반응해 황화은을 만들며 검게 변색된다. 팔라듐(Pd)을 함께 넣으면 은의 반응성이 억제되어 변색과 부식 저항성이 크게 올라가므로, 은 함량이 높은 합금에는 팔라듐 첨가가 필수적이다('24 기출).
• Type IV: Type IV는 구리 함량이 많아 '질서-무질서 변태'가 일어나므로 열처리를 통해 강도를 극대화할 수 있어 국소의치 프레임워크에 필수적이다. 반면 Type I은 구리가 거의 없어 열처리 효과가 없다('23·'24 기출).

1단계 · 금의 함량이 높을수록 구강 내 부식 및 변색에 저항하는 내식성이 우수해진다

금은 화학적으로 매우 안정된 귀금속으로, 순도가 높을수록 산성 환경인 구강 내에서도 부식되지 않는 우수한 내식성을 가진다. (18K=75%, 24K=1000 Fineness)

2단계 · 팔라듐 (Palladium, Pd)

팔라듐(Pd)은 백색화 능력이 탁월해 5~6%만 넣어도 금 특유의 황색이 사라지고 은백색이 된다. 동시에 강도와 내식성을 높이고 은의 변색을 억제하지만, 융점이 올라가 주조 온도가 높아지는 부담이 따른다.

3단계 · 아연 (Zinc, Zn)

아연은 주조 시 산소와 우선적으로 반응하여 합금 내부의 가스 흡수를 막고 유동성을 높여 정밀한 주조를 돕는 환원제(Deoxidizer, Scavenger) 역할을 수행한다.

마이메르시 제작 · 국시 핵심 기전 도해

핵심 정리 · 금의 함량이 높을수록 구강 내 부식 및 변색에 저항하는 내식성이 우수해진다 = 치과용 순금 및 금합금이 구강 내에서 발휘하는 화학적 및 물리적 특성 / 팔라듐 (Palladium, Pd) = 금합금 조성 중 소량(약 5~6%)의 첨가만으로도 합금 고유의 황색을 제거하여 은백색으로 변화시키는 백색화 효과가 가장 강한 원소 / 아연 (Zinc, Zn) = 금합금 주조 시 산소와 결합하여 산화물 찌꺼기를 형성함으로써, 합금 내부의 산화를 방지하고 용융 금속의 유동성을 개선하는 '산소 청소제' 역할의 원소.

700℃ 온도로 10분간 가열한 직후 물에 담가 급랭한다(가공 경화된 금합금을 다시 부드럽게 만들기 위한 연화 열처리의 정확한 공정)의 경우, 700℃로 가열하면 원자들이 고르게 섞인 무질서 상태가 되는데, 이때 물에 바로 넣어버리면(급랭-Quenching) 그 부드러운 상태가 그대로 유지된다. 재료의 연성 및 신장률 증가(금합금을 700℃에서 가열 후 급랭하는 연화 열처리를 시행했을 때 나타나는 재료적 변화)의 경우, 연화 열처리는 700℃로 가열한 뒤 급랭해 내부 조직을 무질서 상태로 만들어 연성과 신장률을 높인다. 반대로 경화 열처리는 서서히 식혀 규칙적인 조직을 만들어 경도를 올린다. Type IV 금합금으로 제작된 국소의치 금속 구조물(보철물의 기능 수행을 위해 필수적으로 경화 열처리를 시행하여 강도와 탄성 계수를 높여야 하는 사례)의 경우, 국소의치의 클래스프는 반복 착탈에도 부러지지 않으면서 탄성을 유지해야 하므로 Type IV 금합금에 경화 열처리를 필수적으로 시행한다. Type I·II처럼 무른 합금이나 인레이에는 열처리 효과가 거의 없어 시행하지 않는다('22·'24 기출).

주조 시 불균일해진 합금 조직을 균일화하기 위해(최종적인 경화 열처리를 수행하기 전, 연화 열처리(용체화 처리)를 먼저 거쳐야 하는 근본적인 이유)의 경우, 주조 직후의 금속은 조직이 불규칙하다. 이를 연화 열처리로 리셋(균일화-Homogenization)시킨 후에 경화 처리를 해야 전체적으로 균일하게 단단해진다. 모금속의 손상을 막기 위해 융점이 모금속보다 낮아야 한다(금합금 보철물의 연결을 위한 땜납 선택 시, 모금속과의 관계에서 가장 중요하게 고려해야 할 사항)의 경우, 땜납은 모금속보다 융점이 낮아야 한다. 그렇지 않으면 납착하는 동안 보철물 자체가 먼저 녹는다. 강도와 내식성은 모금속에 준하는 수준이어야 하며, 흐름성은 좋아야 틈을 잘 채운다. 팔라듐과 백금은 융점을 올리는 원소이므로, 모금속보다 낮은 온도에서 흘러야 하는 땜납에는 적합하지 않는다. 반대로 은·구리·아연·주석은 융점을 낮추고 흐름성을 좋게 해 금땜납의 주요 조성으로 쓰인다('23·'24 기출).

금속 표면의 산화막 제거 및 땜납의 젖음성 향상(납착 작업 시 금속 표면에 도포하는 융제의 주된 작용 기전)의 경우, 융제는 금속 표면의 '때(산화물)'를 벗겨내어 땜납이 물처럼 잘 퍼지게(Wetting) 돕는 세척제 겸 유동제이다. 가열 중 새로운 산화막 형성을 억제하여 깨끗한 금속 대 금속의 결합을 가능하게 한다. 인레이용 금합금은 20K(약 83.3% 금 함유) 정도가 강도와 연성의 균형이 가장 좋다. 22K 이상은 너무 연해 교합압에 변형되기 쉽고, 18K 이하는 금 함량이 낮아 구강 내 내식성과 색조 안정성이 떨어진다. 납착용 금땜납(Gold solder)은 모금속보다 약간 낮은 융점을 가져야 하면서도 구강 내 내식성을 유지해야 한다. 일반적인 교의치용 금합금에 사용되는 납땜은 18~20K 정도가 적절하며, 이는 적절한 흐름성과 기계적 강도의 균형을 제공한다('24 기출).

• 주조 시 불균일해진 합금 조직을 균일화하기 위해: 주조 직후의 금속은 조직이 불규칙하다. 이를 연화 열처리로 리셋(균일화-Homogenization)시킨 후에 경화 처리를 해야 전체적으로 균일하게 단단해진다('24 기출).
• 모금속의 손상을 막기 위해 융점이 모금속보다 낮아야 한다: 땜납은 모금속보다 융점이 낮아야 한다. 그렇지 않으면 납착하는 동안 보철물 자체가 먼저 녹는다. 강도와 내식성은 모금속에 준하는 수준이어야 하며, 흐름성은 좋아야 틈을 잘 채운다('23·'24 기출).
• 팔라듐 (Palladium, Pd): 팔라듐과 백금은 융점을 올리는 원소이므로, 모금속보다 낮은 온도에서 흘러야 하는 땜납에는 적합하지 않는다. 반대로 은·구리·아연·주석은 융점을 낮추고 흐름성을 좋게 해 금땜납의 주요 조성으로 쓰인다('24 기출).
• 금속 표면의 산화막 제거 및 땜납의 젖음성 향상: 융제는 금속 표면의 '때(산화물)'를 벗겨내어 땜납이 물처럼 잘 퍼지게(Wetting) 돕는 세척제 겸 유동제이다. 가열 중 새로운 산화막 형성을 억제하여 깨끗한 금속 대 금속의 결합을 가능하게 한다('23·'24 기출).
• 20K: 인레이용 금합금은 20K(약 83.3% 금 함유) 정도가 강도와 연성의 균형이 가장 좋다. 22K 이상은 너무 연해 교합압에 변형되기 쉽고, 18K 이하는 금 함량이 낮아 구강 내 내식성과 색조 안정성이 떨어진다('24 기출).
• 18~20K: 납착용 금땜납(Gold solder)은 모금속보다 약간 낮은 융점을 가져야 하면서도 구강 내 내식성을 유지해야 한다. 일반적인 교의치용 금합금에 사용되는 납땜은 18~20K 정도가 적절하며, 이는 적절한 흐름성과 기계적 강도의 균형을 제공한다('23·'24 기출).

치과용 금 합금(Au-Cu)의 열처리 비교: (가) 연화열처리(급랭) vs (나) 경화열처리(서냉)

(가) 연화열처리(고용화 열처리)는 주조체를 약 700°C에서 10분간 계류한 뒤 찬물에 급랭(Quenching)하여 고온의 균일한 불규칙 면심입방(FCC) 고용체 상태를 상온까지 고정시키는 공정으로, 연신율(연성·전성)이 높아져 구강 내 시적·교합조정·변연 적합 작업 전에 시행한다.

(나) 경화열처리는 연화열처리 후 약 450°C에서 250°C까지 15~30분간 서냉(Furnace cooling)시켜 불규칙 면심입방격자를 규칙적인 AuCu 초격자(Superlattice, 면심정방격자)로 변태시키는 과정이다. 슬립(전위 이동)이 억제되어 비례한도·강도·경도가 크게 상승하므로 전체 조정이 끝난 최종 단계에 시행한다('23·'24 기출).

핵심 확인 · 약 700°C에서 10분간 가열 후 물에 급랭(Quenching)하며, 불규칙 면심입방격자(FCC)가 유지되어 연성·전성(연신율)이 증가하고 경도·강도는 감소한다 / AuCu I(정방정계 초격자) 등 규칙격자(Ordered superlattice) 형성 및 석출 경화가 일어나 비례한도·항복강도·경도가 증가하며, 전체 기공 조정 완료 후 최종 장착 전에 시행한다

마이메르시 제작 · 3D 아틀라스 및 임상 실사 가이드

핵심 정리 · 700℃ 온도로 10분간 가열한 직후 물에 담가 급랭한다 = 가공 경화된 금합금을 다시 부드럽게 만들기 위한 연화 열처리의 정확한 공정 / 재료의 연성 및 신장률 증가 = 금합금을 700℃에서 가열 후 급랭하는 연화 열처리를 시행했을 때 나타나는 재료적 변화 / Type IV 금합금으로 제작된 국소의치 금속 구조물 = 보철물의 기능 수행을 위해 필수적으로 경화 열처리를 시행하여 강도와 탄성 계수를 높여야 하는 사례.

Silver-palladium alloy(Ag-Pd 합금)는 은(Ag)이 주성분이고 팔라듐(Pd)을 보조 성분으로 함유한다. 흰색을 띠며 yellow gold based alloy와 유사한 주조 온도를 가져 유사한 기공 공정으로 제작 가능하나, 금합금 대비 경제적이며 변색 방지를 위해 Pd이 필수이다. 700℃에서 30분간 서냉(치과용 금합금의 대표적인 경화 열처리 공정 방법)의 경우, 경화 열처리(Hardening heat treatment)는 700℃로 가열한 뒤 서냉하는 방법과, 450℃에서 250℃까지 약 30분에 걸쳐 서냉하는 방법이 있다. 어느 쪽이든 250~450℃ 구간을 천천히 통과시켜 원자를 규칙적으로 배열(질서화)시키는 것이 핵심이다. 반대로 연화 열처리는 700℃에서 10분 유지 후 급냉하여 무질서한 상태를 그대로 동결시킨다. 같은 700℃라도 서냉이면 경화, 급냉이면 연화이다. Karat = (금 함량 / 전체 함량) × 24로 계산한다. 전체 중량이 20+4=24이며, 금 함량이 20이므로 (20/24)×24 = 20K가 된다. 24K는 순금(100%)을 의미한다('23·'24 기출).

새로운 합금을 약 50% 첨가하여 혼합 사용(주조된 귀금속 합금(Sprue, Button 등)을 다시 녹여 재사용할 때 바람직한 방법)의 경우, 재사용 합금은 이전 주조 과정에서 Zn 등 휘발성 성분 손실과 산화가 발생했기 때문에, 새로운(Fresh) 합금을 약 50% 이상 첨가해 희석·보충하여 사용해야 한다. 이렇게 해야 원래 합금의 조성과 물성을 최대한 유지할 수 있다. 동(Cu, Copper)은 도재 소성 시 산화되어 산화구리(CuO)를 형성하며, 이 산화물이 도재(Porcelain)에 확산되어 녹색 변색(Green discoloration)을 일으킨다. 따라서 PFM용 금합금은 구리 함량을 제한하거나 완전히 배제해야 한다. 합금의 내식성이 증가한다(치과용 귀금속합금에서 금의 함량이 증가하면 나타나는 현상)의 경우, 금(Au)은 화학적으로 매우 안정적인 귀금속(Noble metal)이므로, 합금 내 금 함량이 높아질수록 구강 내 타액이나 음식물에 의한 부식(Corrosion)과 변색(Tarnish)에 대한 저항성이 비례하여 증가한다. 강도나 경도는 구리(Cu), 백금(Pt) 등 다른 첨가 원소에 의해 결정된다('24 기출).

금의 함량이 높을수록 구강 내 부식 및 변색에 저(치과용 순금 및 금합금이 구강 내에서 발휘하는 화학적 및 물리적 특성)의 경우, 금은 화학적으로 매우 안정된 귀금속으로, 순도가 높을수록 산성 환경인 구강 내에서도 부식되지 않는 우수한 내식성을 가진다. 아이러니하게도 가장 단단한 Type IV가 구리 함량이 많아 녹는점은 가장 낮다. 동(Cu, Copper)은 금합금에서 강도와 경도를 높이고 경화 열처리(Hardening heat treatment)를 가능하게 하며, 합금에 붉은 색조를 부여한다('22·'24 기출).

• 새로운 합금을 약 50% 첨가하여 혼합 사용: 재사용 합금은 이전 주조 과정에서 Zn 등 휘발성 성분 손실과 산화가 발생했기 때문에, 새로운(Fresh) 합금을 약 50% 이상 첨가해 희석·보충하여 사용해야 한다. 이렇게 해야 원래 합금의 조성과 물성을 최대한 유지할 수 있다('24 기출).
• 동 (Copper, Cu): 동(Cu, Copper)은 도재 소성 시 산화되어 산화구리(CuO)를 형성하며, 이 산화물이 도재(Porcelain)에 확산되어 녹색 변색(Green discoloration)을 일으킨다. 따라서 PFM용 금합금은 구리 함량을 제한하거나 완전히 배제해야 한다('23·'24 기출).
• 합금의 내식성이 증가한다: 금(Au)은 화학적으로 매우 안정적인 귀금속(Noble metal)이므로, 합금 내 금 함량이 높아질수록 구강 내 타액이나 음식물에 의한 부식(Corrosion)과 변색(Tarnish)에 대한 저항성이 비례하여 증가한다. 강도나 경도는 구리(Cu), 백금(Pt) 등 다른 첨가 원소에 의해 결정된다('24 기출).
• 금의 함량이 높을수록 구강 내 부식 및 변색에 저: 금은 화학적으로 매우 안정된 귀금속으로, 순도가 높을수록 산성 환경인 구강 내에서도 부식되지 않는 우수한 내식성을 가진다('23·'24 기출).
• Type IV (Extra Hard): 아이러니하게도 가장 단단한 Type IV가 구리 함량이 많아 녹는점은 가장 낮다('24 기출).
• 동: 동(Cu, Copper)은 금합금에서 강도와 경도를 높이고 경화 열처리(Hardening heat treatment)를 가능하게 하며, 합금에 붉은 색조를 부여한다('23·'24 기출).

핵심 정리 · Silver-palladium alloy = 은이 주성분이며 흰색을 띠고 yellow gold based alloy와 비슷한 주조 온도를 가지는 경제적인 치과용 합금 / 700℃에서 30분간 서냉 = 치과용 금합금의 대표적인 경화 열처리 공정 방법 / 20K = 치과 주조용 금합금 중 금 함량과 나머지 금속(기타 성분) 함량의 중량비가 20:4일 때, 이 금합금의 순도.