6. 치과용 비귀금속 합금 (Co-Cr, Ni-Cr, Ti) '22 · '23 · '24
6. 치과용 비귀금속 합금 (Co-Cr, Ni-Cr, Ti) 단원에서는 비중이 금합금의 절반 수준으로 가벼워 장착감이 좋음, 표면 경도가 매우 높아 마모 저항성이 우수하다, 크롬 (Chromium, Cr)의 핵심 정의와 기공 공정 기준, 그리고 국가고시 빈출 감별 지표를 체계적으로 정리한다.
1. 핵심 개념과 기본 원리 '23 · '24
비중이 금합금의 절반 수준으로 가벼워 장착감이 좋음(금합금과 비교했을 때 코발트-크롬 합금이 가철성 국소의치 금속 구조물 제작에 유리하게 작용하는 가장 큰 장점)의 경우, Co-Cr 합금은 비중이 금합금의 약 절반(8~9) 정도로 낮아, 부피가 큰 국소의치 프레임워크를 제작했을 때 환자가 느끼는 무게 부담을 획기적으로 줄여준다. 표면 경도가 매우 높아 마모 저항성이 우수하다(치과용 코발트-크롬 합금이 가지는 일반적인 기계적 및 열적 성질)의 경우, Co-Cr 합금은 매우 높은 경도와 탄성 계수를 가지며, 융점이 높고 주조 수축(약 2.3%)이 큰 것이 특징이다. 높은 경도 덕분에 기계적인 마모에 강하다. 크롬(Cr)은 금속 표면에 눈에 보이지 않는 얇고 강력한 부동태 피막(Passive film)을 형성하여 구강 내 부식과 변색을 효과적으로 방지한다('24 기출).
재료의 연성 및 조작성 증대(코발트-크롬 합금 조성 중 코발트의 일부를 니켈로 대체하여 혼합했을 때 기대할 수 있는 주요한 성질 변화)의 경우, 니켈은 코발트에 비해 합금을 다소 부드럽고 질기게(연성(Ductility) 증가) 만들어 주는 효과가 있어 조절과 연마를 상대적으로 용이하게 한다. 부동태 피막을 형성하는 크롬(스테인리스강이나 치과용 비귀금속 합금에서 구강 내 부식 저항성(내식성)을 결정짓는 가장 결정적인 원소)의 경우, 크롬(Cr)은 표면에 치밀한 부동태 피막(Cr₂O₃)을 만들어 내부 금속이 더 이상 부식되지 않도록 차단한다. 이 피막이 형성되려면 크롬이 일정 함량 이상 있어야 하며, 니켈이나 코발트는 강도와 탄성을 담당할 뿐 내식성의 주역은 아니다. 크롬이 만드는 산화 피막은 부식(Corrosion)뿐 아니라 황화 작용에 의한 변색(Tarnish)까지 함께 차단한다. 피막이 손상되어도 산소와 만나면 즉시 재생되는 자기 치유성이 있어, 비귀금속 합금이 구강에서 버틸 수 있는 근거가 된다('22·'24 기출).
베릴륨(Be)은 융점을 낮추고 유동성을 높여 주조성을 크게 개선하며 결정립도 미세화한다. 그러나 연마·절삭 시 나오는 분진이 만성 베릴륨증과 발암 위험을 가지므로, 집진 장치와 방진 마스크 착용이 필수적으로 필요하다. 탄소는 소량 함유 시 합금의 강도를 높이지만, 과도할 경우 재료를 너무 딱딱하고 잘 깨지게(취성 증가) 만들어 조절 도중 파절을 유발할 수 있다('23·'24 기출).
| 분류 | 핵심 개념 · 구조 | 출제 기준 및 조건 | 핵심 기전 및 시험 변별 포인트 |
|---|---|---|---|
| 핵심 원리 | 비중이 금합금의 절반 수준으로 가벼워 장착감이 좋음 | 금합금과 비교했을 때 코발트-크롬 합금이 가철성 국소의치 금속 구조물 제작에 유리하게 작용하는 가장 큰 장점 | Co-Cr 합금은 비중이 금합금의 약 절반(8~9) 정도로 낮아, 부피가 큰 국소의치 프레임워크를 제작했을 때 환자가 느끼는 무게 부담을 획기적으로 줄여준다('24 기출) |
| 핵심 원리 | 표면 경도가 매우 높아 마모 저항성이 우수하다 | 치과용 코발트-크롬 합금이 가지는 일반적인 기계적 및 열적 성질 | Co-Cr 합금은 매우 높은 경도와 탄성 계수를 가지며, 융점이 높고 주조 수축(약 2.3%)이 큰 것이 특징이다. 높은 경도 덕분에 기계적인 마모에 강하다('23 기출) |
| 핵심 원리 | 크롬 (Chromium, Cr) | 비귀금속 합금에서 약 30% 내외로 함유되어, 표면에 치밀한 산화막을 형성함으로써 뛰어난 내식성을 부여하는 핵심 성분 | 크롬(Cr)은 금속 표면에 눈에 보이지 않는 얇고 강력한 부동태 피막(Passive film)을 형성하여 구강 내 부식과 변색을 효과적으로 방지한다('24 기출) |
| 핵심 원리 | 재료의 연성 및 조작성 증대 | 코발트-크롬 합금 조성 중 코발트의 일부를 니켈로 대체하여 혼합했을 때 기대할 수 있는 주요한 성질 변화 | 니켈은 코발트에 비해 합금을 다소 부드럽고 질기게(연성(Ductility) 증가) 만들어 주는 효과가 있어 조절과 연마를 상대적으로 용이하게 한다('23 기출) |
| 핵심 원리 | 부동태 피막을 형성하는 크롬 | 스테인리스강이나 치과용 비귀금속 합금에서 구강 내 부식 저항성(내식성)을 결정짓는 가장 결정적인 원소 | 크롬(Cr)은 표면에 치밀한 부동태 피막(Cr₂O₃)을 만들어 내부 금속이 더 이상 부식되지 않도록 차단한다('24 기출) |
| 핵심 원리 | 크롬 (Chromium) | 비귀금속 합금 보철물이 구강 내 환경에서 황화 작용 등에 의한 변색을 방지할 수 있게 돕는 주성분 | 크롬이 만드는 산화 피막은 부식(Corrosion)뿐 아니라 황화 작용에 의한 변색(Tarnish)까지 함께 차단한다('23 기출) |
| 핵심 원리 | 베릴륨 (Beryllium, Be) | Ni-Cr 합금에 소량 첨가되어 융점을 낮추고 주조 유동성을 개선하나, 가공 시 발생하는 분진이 인체에 유해(발암성)하여 주의가 필요한 성분 | 베릴륨(Be)은 융점을 낮추고 유동성을 높여 주조성을 크게 개선하며 결정립도 미세화한다('24 기출) |
- 재료의 연성 및 조작성 증대: 니켈은 코발트에 비해 합금을 다소 부드럽고 질기게(연성(Ductility) 증가) 만들어 주는 효과가 있어 조절과 연마를 상대적으로 용이하게 한다('24 기출).
- 부동태 피막을 형성하는 크롬: 크롬(Cr)은 표면에 치밀한 부동태 피막(Cr₂O₃)을 만들어 내부 금속이 더 이상 부식되지 않도록 차단한다. 이 피막이 형성되려면 크롬이 일정 함량 이상 있어야 하며, 니켈이나 코발트는 강도와 탄성을 담당할 뿐 내식성의 주역은 아니다('23·'24 기출).
- 크롬 (Chromium): 크롬이 만드는 산화 피막은 부식(Corrosion)뿐 아니라 황화 작용에 의한 변색(Tarnish)까지 함께 차단한다. 피막이 손상되어도 산소와 만나면 즉시 재생되는 자기 치유성이 있어, 비귀금속 합금이 구강에서 버틸 수 있는 근거가 된다('24 기출).
- 베릴륨 (Beryllium, Be): 베릴륨(Be)은 융점을 낮추고 유동성을 높여 주조성을 크게 개선하며 결정립도 미세화한다. 그러나 연마·절삭 시 나오는 분진이 만성 베릴륨증과 발암 위험을 가지므로, 집진 장치와 방진 마스크 착용이 필수적으로 필요하다('23·'24 기출).
- 탄소 (Carbon, C): 탄소는 소량 함유 시 합금의 강도를 높이지만, 과도할 경우 재료를 너무 딱딱하고 잘 깨지게(취성 증가) 만들어 조절 도중 파절을 유발할 수 있다('24 기출).
Co-Cr 합금은 비중이 금합금의 약 절반(8~9) 정도로 낮아, 부피가 큰 국소의치 프레임워크를 제작했을 때 환자가 느끼는 무게 부담을 획기적으로 줄여준다.
Co-Cr 합금은 매우 높은 경도와 탄성 계수를 가지며, 융점이 높고 주조 수축(약 2.3%)이 큰 것이 특징이다. 높은 경도 덕분에 기계적인 마모에 강하다.
크롬(Cr)은 금속 표면에 눈에 보이지 않는 얇고 강력한 부동태 피막(Passive film)을 형성하여 구강 내 부식과 변색을 효과적으로 방지한다.
마이메르시 제작 · 국시 핵심 기전 도해
핵심 정리 · 비중이 금합금의 절반 수준으로 가벼워 장착감이 좋음 = 금합금과 비교했을 때 코발트-크롬 합금이 가철성 국소의치 금속 구조물 제작에 유리하게 작용하는 가장 큰 장점 / 표면 경도가 매우 높아 마모 저항성이 우수하다 = 치과용 코발트-크롬 합금이 가지는 일반적인 기계적 및 열적 성질 / 크롬 (Chromium, Cr) = 비귀금속 합금에서 약 30% 내외로 함유되어, 표면에 치밀한 산화막을 형성함으로써 뛰어난 내식성을 부여하는 핵심 성분.
2. 주요 구조·물성 및 공정 기준 '23 · '24
베릴륨(Be)은 융점을 낮춰 유동성을 높이는 동시에 결정립을 미세화해 강도와 연성을 함께 개선한다. 다만 분진의 인체 유해성 때문에 최근에는 베릴륨을 뺀 무베릴륨 합금이 널리 쓰이고 있다. 규소(Si)와 망간(Mn)은 용융 금속 속의 산소와 먼저 결합해 산화물로 떠오르게 하는 탈산제이다. 덕분에 내부 가스 기포가 줄고 유동성이 좋아지며, 탄소(C)는 소량으로 강도를 올리지만 과다하면 취성을 키운다. 강도 보강용 알루미늄(니켈-크롬 합금에서 니켈과 결합하여 금속간 화합물을 형성함으로써 합금의 인장 강도를 비약적으로 높여주는 성분)의 경우, 알루미늄은 니켈과 미세한 화합물을 만들어 조직을 단단하게 하는 석출 경화(Precipitation hardening) 기전을 통해 합금을 강화한다('22·'24 기출).
스텔라이트(Stellite)는 본래 코발트 기반 내마모 합금의 상표명이었으나, 치과용 Co-Cr-Ni 주조 합금을 통칭하는 말로 굳어졌다. 금 가격 상승에 대응해 등장한 최초의 비귀금속 주조 합금으로, 국소의치 금속구조물의 표준이 되었다. 가철성 국소의치의 금속 구조물(치과 임상에서 코발트-크롬 합금이 물리적 성질을 고려하여 가장 우선적으로 선택되는 보철 분야)의 경우, Co-Cr 합금은 강도가 높고 뻣뻣한 성질(고탄성)이 좋아, 형태가 복잡하고 얇으면서도 큰 힘을 견뎌야 하는 의치의 뼈대(Metal Framework)를 만드는 데 최적이다. 약 1300℃(주조 시 매몰재 선택의 기준이 되는 고용융 합금과 저용융 합금을 나누는 일반적인 경계 온도)의 경우, 일반적으로 1300℃를 기준으로 하며, 이를 넘는 비귀금속 합금은 열에 강한 인산염계 매몰재를 사용하고, 그 이하는 석고계 매몰재를 사용한다('23·'24 기출).
밀도가 낮아 가볍고 장기적인 경제성이 우수함(귀금속 합금과 비교하여 비귀금속 합금이 임상 및 제작 과정에서 갖는 상대적인 장점)의 경우, 비귀금속 합금은 밀도가 낮아 가볍고 탄성계수와 강도가 높으면서도 값이 싼 것이 최대 장점이다. 다만 융점이 높아 주조가 까다롭고 주조 수축이 2.3%로 커서 인산염계 매몰재가 필요하며, 연마와 납착도 훨씬 어렵다. 약 2.3% 내외(코발트-크롬 합금이 응고 및 냉각되는 과정에서 발생하는 표준적인 주조 수축률은 약 어느 정도인)의 경우, 비귀금속 합금은 금합금(약 1.4%)보다 훨씬 큰 2.0~2.3%의 주조 수축을 보이므로, 이를 보상하기 위해 큰 팽창을 일으키는 인산염계 매몰재가 필수적이다('24 기출).
| 분류 | 핵심 개념 · 구조 | 출제 기준 및 조건 | 핵심 기전 및 시험 변별 포인트 |
|---|---|---|---|
| 공정·기준 | 베릴륨 (Beryllium, Be) | 니켈-크롬 합금에서 융점 조절 외에도 결정립 미세화에 기여하여 기계적 성질을 보강하는 성분 | 베릴륨(Be)은 융점을 낮춰 유동성을 높이는 동시에 결정립을 미세화해 강도와 연성을 함께 개선한다('24 기출) |
| 공정·기준 | 규소(Si) 및 망간(Mn) | 비귀금속 합금 주조 시 용융 금속의 유동성을 증가시키고 내부 가스 결함을 방지하기 위해 사용하는 탈산제 성분 | 규소(Si)와 망간(Mn)은 용융 금속 속의 산소와 먼저 결합해 산화물로 떠오르게 하는 탈산제이다('23 기출) |
| 공정·기준 | 강도 보강용 알루미늄 | 니켈-크롬 합금에서 니켈과 결합하여 금속간 화합물을 형성함으로써 합금의 인장 강도를 비약적으로 높여주는 성분 | 알루미늄은 니켈과 미세한 화합물을 만들어 조직을 단단하게 하는 석출 경화(Precipitation hardening) 기전을 통해 합금을 강화한다('24 기출) |
| 공정·기준 | 스텔라이트 (Stellite) | 치과용 비귀금속 주조 합금의 시초로 알려져 있으며, 주로 코발트-크롬-니켈을 주성분으로 하는 내식 합금을 지칭하는 용어 | 스텔라이트(Stellite)는 본래 코발트 기반 내마모 합금의 상표명이었으나, 치과용 Co-Cr-Ni 주조 합금을 통칭하는 말로 굳어졌다('23 기출) |
| 공정·기준 | 가철성 국소의치의 금속 구조물 | 치과 임상에서 코발트-크롬 합금이 물리적 성질을 고려하여 가장 우선적으로 선택되는 보철 분야 | Co-Cr 합금은 강도가 높고 뻣뻣한 성질(고탄성)이 좋아, 형태가 복잡하고 얇으면서도 큰 힘을 견뎌야 하는 의치의 뼈대(Metal Framework)를 만드는 데 최적이다('24 기출) |
| 공정·기준 | 약 1300℃ | 주조 시 매몰재 선택의 기준이 되는 고용융 합금과 저용융 합금을 나누는 일반적인 경계 온도 | 일반적으로 1300℃를 기준으로 하며, 이를 넘는 비귀금속 합금은 열에 강한 인산염계 매몰재를 사용하고, 그 이하는 석고계 매몰재를 사용한다('23 기출) |
| 공정·기준 | 밀도가 낮아 가볍고 장기적인 경제성이 우수함 | 귀금속 합금과 비교하여 비귀금속 합금이 임상 및 제작 과정에서 갖는 상대적인 장점 | 비귀금속 합금은 밀도가 낮아 가볍고 탄성계수와 강도가 높으면서도 값이 싼 것이 최대 장점이다('24 기출) |
- 스텔라이트 (Stellite): 스텔라이트(Stellite)는 본래 코발트 기반 내마모 합금의 상표명이었으나, 치과용 Co-Cr-Ni 주조 합금을 통칭하는 말로 굳어졌다. 금 가격 상승에 대응해 등장한 최초의 비귀금속 주조 합금으로, 국소의치 금속구조물의 표준이 되었다('24 기출).
- 가철성 국소의치의 금속 구조물: Co-Cr 합금은 강도가 높고 뻣뻣한 성질(고탄성)이 좋아, 형태가 복잡하고 얇으면서도 큰 힘을 견뎌야 하는 의치의 뼈대(Metal Framework)를 만드는 데 최적이다('23·'24 기출).
- 약 1300℃: 일반적으로 1300℃를 기준으로 하며, 이를 넘는 비귀금속 합금은 열에 강한 인산염계 매몰재를 사용하고, 그 이하는 석고계 매몰재를 사용한다('24 기출).
- 밀도가 낮아 가볍고 장기적인 경제성이 우수함: 비귀금속 합금은 밀도가 낮아 가볍고 탄성계수와 강도가 높으면서도 값이 싼 것이 최대 장점이다. 다만 융점이 높아 주조가 까다롭고 주조 수축이 2.3%로 커서 인산염계 매몰재가 필요하며, 연마와 납착도 훨씬 어렵다('23·'24 기출).
- 약 2.3% 내외: 비귀금속 합금은 금합금(약 1.4%)보다 훨씬 큰 2.0~2.3%의 주조 수축을 보이므로, 이를 보상하기 위해 큰 팽창을 일으키는 인산염계 매몰재가 필수적이다('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).
마이메르시 제작 · 3D 아틀라스 및 임상 실사 가이드
핵심 정리 · 베릴륨 (Beryllium, Be) = 니켈-크롬 합금에서 융점 조절 외에도 결정립 미세화에 기여하여 기계적 성질을 보강하는 성분 / 규소(Si) 및 망간(Mn) = 비귀금속 합금 주조 시 용융 금속의 유동성을 증가시키고 내부 가스 결함을 방지하기 위해 사용하는 탈산제 성분 / 강도 보강용 알루미늄 = 니켈-크롬 합금에서 니켈과 결합하여 금속간 화합물을 형성함으로써 합금의 인장 강도를 비약적으로 높여주는 성분.
3. 임상 기공 적용과 국시 빈출 포인트 '23 · '24
교정 치료용 와이어 및 밴드(18-8 스테인리스강이 가진 내식성과 탄성을 고려할 때, 치과 임상에서 가장 널리 활용되는 용도)의 경우, 18-8 스테인리스강은 크롬 부동태 피막 덕분에 내식성이 좋고 탄성 회복력이 뛰어나, 교정용 선재와 밴드·기성 크라운에 널리 쓰인다. 다만 탄성계수가 높아 힘 조절이 어렵고, 열을 받으면 입계 부식이 생길 수 있다. 철 베이스에 크롬 18% - 니켈 8%(치과용으로 널리 쓰이는 '18-8 스테인리스강'의 명칭에서 숫자가 의미하는 핵심 성분 조성)의 경우, 18-8강은 철(Fe)을 바탕으로 크롬 18%, 니켈 8%를 넣은 오스테나이트계 스테인리스강이다. 크롬은 부동태 피막으로 내식성을, 니켈은 오스테나이트 조직을 안정시켜 연성과 가공성을 담당하는 역할 분담이 핵심이다. 탄성 계수는 스테인리스강이 금합금보다 높아 훨씬 뻣뻣하다(교정용 선재로 사용되는 스테인리스강과 금합금 선재의 물리적 성질을 비교했을 때 옳은 것)의 경우, 스테인리스강은 금합금보다 탄성계수가 약 2배 높아 같은 굵기에서 훨씬 뻣뻣하고 강한 힘을 낸다. 그래서 약한 힘이 필요할 때는 가는 선재나 루프를 넣어 조절하며, 금합금 선재는 부드러운 힘과 우수한 납착성이 장점이다('23·'24 기출).
붕소(Boron, B)는 비귀금속 합금에서 극소량(0.1% 이하) 첨가되어 용융 시 산소와 결합하는 탈산제(Deoxidizer) 역할과 함께, 합금의 결정 구조를 강화하여 경도와 강도를 높이는 가경제(Hardener) 역할을 동시에 수행한다. ADA 규격 제14호(ADA Specification No. 14)에 따르면, 치과용 Co-Cr-Ni 비귀금속 주조 합금은 코발트(Co), 크롬(Cr), 니켈(Ni) 3대 주성분의 함유량이 전체 합금 중량의 85% 이상이어야 한다. 이는 합금의 내식성과 기계적 안정성을 보장하기 위한 기준이다. 금속도재관(PFM)의 하부구조물에는 도재의 소성 온도(약 900~1,000℃)보다 높은 용융점을 가지며, 표면에 산화막(Oxide layer)을 형성하여 도재와 화학적 결합이 가능한 니켈-크롬(Ni-Cr) 합금이 대표적으로 사용된다. Ni-Cr 합금은 높은 강도, 경도 및 내식성을 갖춰 비귀금속 도재관 하부구조물의 표준 재료이다('24 기출).
주조수축이 크다(전부주조관용 금합금과 비교할 때 코발트-크롬계 합금이 갖는 특징)의 경우, 코발트-크롬 합금은 주조 수축률이 약 2.3%로 금합금의 1.4~1.6%보다 커서 보상 팽창을 더 크게 잡아야 한다. 비중은 약 7.5로 금합금의 19.3보다 가볍고, 경도와 탄성계수는 높으며 융점도 1,350~1,500℃로 훨씬 높다. 치과용 금합금보다 탄성계수가 크다(치과용 비귀금속 합금의 특징)의 경우, Co-Cr, Ni-Cr 등 치과용 비귀금속 합금은 탄성계수(modulus of elasticity)가 약 200GPa 안팎으로 금합금(약 90~100GPa)의 두 배 이상이라 훨씬 뻣뻣하며, 그 덕분에 국소의치 금속구조물을 얇게 설계할 수 있다. 유리전이온도·비결정질 구조·중합에 의한 응고는 모두 고분자(레진)의 성질이고, 열팽창계수는 치과 재료 중 왁스가 가장 크다('22·'24 기출).
| 분류 | 핵심 개념 · 구조 | 출제 기준 및 조건 | 핵심 기전 및 시험 변별 포인트 |
|---|---|---|---|
| 임상·감별 | 교정 치료용 와이어 및 밴드 | 18-8 스테인리스강이 가진 내식성과 탄성을 고려할 때, 치과 임상에서 가장 널리 활용되는 용도 | 18-8 스테인리스강은 크롬 부동태 피막 덕분에 내식성이 좋고 탄성 회복력이 뛰어나, 교정용 선재와 밴드·기성 크라운에 널리 쓰인다('24 기출) |
| 임상·감별 | 철 베이스에 크롬 18% - 니켈 8% | 치과용으로 널리 쓰이는 '18-8 스테인리스강'의 명칭에서 숫자가 의미하는 핵심 성분 조성 | 18-8강은 철(Fe)을 바탕으로 크롬 18%, 니켈 8%를 넣은 오스테나이트계 스테인리스강이다('23 기출) |
| 임상·감별 | 탄성 계수는 스테인리스강이 금합금보다 높아 훨씬 뻣뻣하다 | 교정용 선재로 사용되는 스테인리스강과 금합금 선재의 물리적 성질을 비교했을 때 옳은 것 | 스테인리스강은 금합금보다 탄성계수가 약 2배 높아 같은 굵기에서 훨씬 뻣뻣하고 강한 힘을 낸다('24 기출) |
| 임상·감별 | 붕소 (Boron, B) | 치과용 비귀금속 합금의 조성 중 용융 과정에서 탈산제로 작용하면서 동시에 경도를 높이는 가경제 역할을 수행하는 성분 | 붕소(Boron, B)는 비귀금속 합금에서 극소량(0('23 기출) |
| 임상·감별 | 85% | 미국치과의사협회 규격 제14호에 따르면, 코발트·크롬·니켈 합금에서 이 3대 주성분의 최소 함유량은 전체 합금 중량의 몇 % 이상이어야 하는 | ADA 규격 제14호(ADA Specification No('24 기출) |
| 임상·감별 | 니켈-크롬(Ni-Cr) | 치과용 비귀금속합금으로 금속도재관의 하부구조물을 주조하려고 한다. 적절한 합금 | 금속도재관(PFM)의 하부구조물에는 도재의 소성 온도(약 900~1,000℃)보다 높은 용융점을 가지며, 표면에 산화막(Oxide layer)을 형성하여 도재와 화학적 결합이 가능한 니켈-크롬(Ni-Cr) 합금이 대표적으로 사용된다('23 기출) |
| 임상·감별 | 주조수축이 크다 | 전부주조관용 금합금과 비교할 때 코발트-크롬계 합금이 갖는 특징 | 코발트-크롬 합금은 주조 수축률이 약 2('24 기출) |
- 붕소 (Boron, B): 붕소(Boron, B)는 비귀금속 합금에서 극소량(0.1% 이하) 첨가되어 용융 시 산소와 결합하는 탈산제(Deoxidizer) 역할과 함께, 합금의 결정 구조를 강화하여 경도와 강도를 높이는 가경제(Hardener) 역할을 동시에 수행한다('24 기출).
- 85%: ADA 규격 제14호(ADA Specification No. 14)에 따르면, 치과용 Co-Cr-Ni 비귀금속 주조 합금은 코발트(Co), 크롬(Cr), 니켈(Ni) 3대 주성분의 함유량이 전체 합금 중량의 85% 이상이어야 한다. 이는 합금의 내식성과 기계적 안정성을 보장하기 위한 기준이다('23·'24 기출).
- 니켈-크롬(Ni-Cr): 금속도재관(PFM)의 하부구조물에는 도재의 소성 온도(약 900~1,000℃)보다 높은 용융점을 가지며, 표면에 산화막(Oxide layer)을 형성하여 도재와 화학적 결합이 가능한 니켈-크롬(Ni-Cr) 합금이 대표적으로 사용된다. Ni-Cr 합금은 높은 강도, 경도 및 내식성을 갖춰 비귀금속 도재관 하부구조물의 표준 재료이다('24 기출).
- 주조수축이 크다: 코발트-크롬 합금은 주조 수축률이 약 2.3%로 금합금의 1.4~1.6%보다 커서 보상 팽창을 더 크게 잡아야 한다. 비중은 약 7.5로 금합금의 19.3보다 가볍고, 경도와 탄성계수는 높으며 융점도 1,350~1,500℃로 훨씬 높다('23·'24 기출).
- 치과용 금합금보다 탄성계수가 크다: Co-Cr, Ni-Cr 등 치과용 비귀금속 합금은 탄성계수(modulus of elasticity)가 약 200GPa 안팎으로 금합금(약 90~100GPa)의 두 배 이상이라 훨씬 뻣뻣하며, 그 덕분에 국소의치 금속구조물을 얇게 설계할 수 있다. 유리전이온도·비결정질 구조·중합에 의한 응고는 모두 고분자(레진)의 성질이고, 열팽창계수는 치과 재료 중 왁스가 가장 크다('24 기출).
핵심 정리 · 교정 치료용 와이어 및 밴드 = 18-8 스테인리스강이 가진 내식성과 탄성을 고려할 때, 치과 임상에서 가장 널리 활용되는 용도 / 철 베이스에 크롬 18% - 니켈 8% = 치과용으로 널리 쓰이는 '18-8 스테인리스강'의 명칭에서 숫자가 의미하는 핵심 성분 조성 / 탄성 계수는 스테인리스강이 금합금보다 높아 훨씬 뻣뻣하다 = 교정용 선재로 사용되는 스테인리스강과 금합금 선재의 물리적 성질을 비교했을 때 옳은 것.