| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2015년 가을 (11/25 ~ 11/27, 부산 해운대그랜드호텔) |
| 권호 | 21권 2호 |
| 발표분야 | 제29회 신소재 심포지엄 - 조직공학 및 생체재료 |
| 제목 | 경사특성형 타이타늄 인공관절의 제조 및 특성 |
| 초록 | 타이타늄 및 타이타늄 합금은 스테인레스 스틸, 코발트 합금, 마그네슘 합금과 함께 생체재료로 널리 사용되고 있는 금속소재이다. 특히, 우수한 비강도 및 내식성, 낮은 탄성계수 및 초탄성 특성 등으로 인하여 인공관절 및 치과용 임플란트, 고정용 볼트 및 핀 등에 사용되고 있으며, 국내에서는 극히 일부를 제외하고는 대부분 수입에 의존하고 있는 실정이다. 타이타늄 인공관절은 기본적으로 첫째 생체적합성이 우수하여야 하고, 둘째 반복된 응력하에서 견딜 수 있도록 강도 및 피로강도가 우수하여야 하며, 세 째 기존 뼈와의 탄성계수 차이로 인한 응력차폐효과를 억제하기 위하여 탄성계수가 낮아야 한다. 기존 Ti6Al4V ELI 합금은 현재까지도 가장 광범위하게 사용되고 있으나, 첨가원소인 V 및 Al이 알러지 혹은 알치하이머 등을 유발시킬 수 있고 탄성계수가 여전히 기존 뼈보다 3~5배 높기 때문에 응력차폐에 의한 주위 뼈의 손실을 발생시킬 수 있다. 최근에는 V 및 Al이 첨가되지 않은 합금이 개발되고 있으며, 탄성계수도 Ti6Al4V ELI 합금보다 낮은 40~80GPa급 합금이 개발되고 있다. 다만, 단순히 합금개발을 통해서는 저탄성과 고강도화를 동시에 구현하기 어려운 실정으로 이를 위해서는 합금설계부터, 소성가공, 열처리 기술등이 접목되어야 한다. 그러나 이러한 기술들이 접목된다 하더라도 저탄성과 고강도를 동시에 만족시키기 어렵다는 한계로 인하여 최근에는 경사특성형 타이타늄 인공관절이 개발되었으며, 이는 응력이 집중되는 Proximal에는 고강도화를 응력차폐가 발생하는 distal은 저탄성화를 부여한 제품으로 정의된다. 본 발표에서는 생체적합성이 우수한 TiNbSn합금에 대하여 미세조직 및 기계적 특성에 미치는 조성의존성, 소성가공기술에 따른 집합조직 및 탄성계수의 변화, Near net shape를 위한 성형단조, 경사특성 구현을 위한 국소열처리 기술 등에 관련하여 발표하고자 한다. 실제, 이렇게 제조된 베타 타이타늄 인공관절은 Proximal의 강도는 1.2GPa급, Distal의 탄성계수는 45GPa급으로 제조가 가능하였다. |
| 저자 | Shuji Hanada1, 현승균2, 정택균2 |
| 소속 | 1Tohoku Univ., 2인하대 |
| 키워드 | <P>베타 타이타늄; 소성가공; 집합조직; 국소열처리; 인공관절 </P> |
