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도재기공학
1.치과용 도재의 물리적 특성 (압축응력에 가장 강하다)
①압축강도↑ (인장강도↓) ②체적 안정도↑ ③색의 안정성↑ ④내마모도↑ ⑤소성시 수축
⑥치아와 유사한 열팽창계수 ⑦화학적으로 불변
2.예비열처리 (fritting) - 도재분말 제조과정에서 최소한 한 번 이상 소성 하는 것
-소성온도 낮춤, 건조시간 단축, 비중차이 감소로 균일화, 수축 감소, 화학반응조절
작은 결정체를 갖고 있는 glass 상의 물질 형성해 용착을 용이하게 한다.
3.도재의 분류
용융온도
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용 도
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고온용융도재
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2350 ~ 2500 ℉ 1288~1371℃
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의치용도치
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중온용융도재
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2000 ~ 2300 ℉ 1093~1200℃
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porcelain jacket crown, inlay
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저온용융도재
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1600 ~ 1950 ℉ 871~1061℃
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도재용착주조관, all ceramic, laminate veneers
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4.도재의 조성 - 열팽창계수(석영,융제), 강도(석영, Al), 불투명(석영, 고령토, Al)
장석 (feldspar)70-90%
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화학적으로 분해되어 유리상의 결정물 형성
반투명도↑ 용융점↓ 화강암에 많이 함유( 60%) 차지
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석영 (quartz)
1-18%
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강도,경도↑ 내열성있어 내화성골조 역할, 치관형태유지
불투명도↑ 용융점↑ 열팽창계수 조절
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고령토 (kaolin)
1-10%
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점착성, 결합재 역할, 불투명도↑ dentin porcelain에 다량 함유
| ||
알루미나 (alumina)
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강도.경도↑ 불투명도↑ 반투명도재의 core로만 사용. 화성암에 많이 있슴 (15% 차지)
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융제 (flux)
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소성온도와 열팽창계수 조절. 유동성↑
산화리튬(lithia) or 규산염칼륨(potassium silicate)사용
주성분 - NaO₃ . MgO. CaO. B₂O₃. LiO₂
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섬장석
(nepheline syenite)
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장석대용, 화강암과 비슷, 긴성숙범위, 조장석 + 정장석 + 하석
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착색제(=금속산화물)
(coloring agent)
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yellow
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V-Sn 계
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vanadium
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blue
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Co-Al 계
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green
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Sn-Ni 계
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chromium oxide
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brown
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Fe-Cr 계
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red
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Mn-Al 계
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pink
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chromium-tin. alumina. oxides
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grey
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iron oxide, platinum
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white
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zirconium, alumina, silica
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black
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iron oxide
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*형광제 1.황록색 형광색(uranium), 2.백청색 형광색(cerium), 3.붉은색 형광색 (samarium)
5.도재분말의 종류
① opaque por. - 도재와 금속의 결합도모, 금속투시방지, 도재 shade 기초
② dentin por. - 불투명
③ enamel (incisal) por. - 절단부 투명감↑, 가장 묽게 혼합
④ stain por. - 치관색도재의 열팽창계수 1/2, 금속산화물과 융제 첨가
⑤ glaze por. - 치관색도재의 열팽창계수 1/2
*불투명도 - modifier = dentin = cervical > enamel > translucent
*착색제 - modifier > dentin = cervical > enamel > translucent
6.응축(condensation) - 도재축성후 과잉수분 제거
1)목적
①도재수축 감소 ②강도와 반투명도 증가 ③기포발생 감소 (도재입자사이 밀착시킴)
2)도재입자와 기포수 (기포수가 적으면, 반투명도 증가)
①도재입자크기 작고 다양한 경우 - 강도↑ 기포수↑ 기포크기↓ 불투명도↑
②도재입자크기 크고 균일한 경우 - 강도↓ 기포수↓ 기포크기↑ 투명도↑
**투명도는 기포의 크기와 상관없고 기포의 수에 영향 받음
3)응축법
①진동법ː LeCron 조각도 이용.
②압력법ː 흡습지로 가볍게 눌러 수분제거
③spatulationː 도재 조각도 이용, 떠올려 다져줌.
④휘핑법ː 탄력있는 붓 or 면도날을 이용 쓸어내려 줌.
⑤brush application ː 건조분말을 뿌려 축성
⑥중력법(gravitation)ː 증류수를 추가하여 수분제거.
7.도재의 성숙단계
biscuit stage
(도재 소성물 표면이 비슷켓과
유사한 소성단계)
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low
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아주 불투명, 광택없다.
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medium
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다공성, 불투명, matrix와 core의 결합시작, 유리의 흐름이 더발생
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high
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도재 고유의 빛깔, 기포소실, 수축종료, 강도↑
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성숙기 (maturing stage)
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도재 고유의 반투명, 광택
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광택기(stage of glaze)
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low
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심미적이나 비위생적
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medium
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구강에 적합되는 상태
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high
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유착기 (coalescence)
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over glaze 상태
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8.도재의 강도
1)좌우요인(성질변화)ː 구성성분(composition), 기포(air bubbles), 가열소성시간, 응축방법(condensation)
표면완성정도, 열처리 온도(firing temperature), metal coping design..., 혼합방법
2)강도증가 - 소성온도↑ 기포수↓ 도재표면 round, glazing
9.도재의 수축 - 제조회사의 조성, 용융온도, 도재입자의 크기, 응축정도
1)수축량 A > B > C
2)수축방향
①도재두께가 두꺼운 쪽으로 수축 ②온도가 높은 쪽으로 수축 ③금속에 부착된 쪽으로 수축 ④경도가 높은 쪽으로 수축
⑤체적이 큰 쪽으로 수축
10.소성방법
①대기소성 - glazing 할때 ②가압소성 - 의치용 도치 제작에 이용 ③가스확산소성 - 헬륨, 수증기, 수소
④진공소성 (25-30 inch/Hg)
- 조작간편, 소성시간↓, 반투명도↑, 강도↑, 금속과 결합증대, 기포크기와 수 감소
*진공소성한 porcelain powder
⇒기포수↓ 강도↑ 응축효과, 금속과 porcelain 결합증대, 조작간편
⇒혼합하는 liquid ː distilled water(정제수)
*도재 소성시 알맞은 온도 상승률ː 75-100℉/min
*소성시 균열발생 원인
①건조불충분 ②도재속 오물 ③갑자기 가열 ④급속히 건조 ⑤금속표면 거칠음
*소성온도 초과시ː 색조변화, 광택감소, 기포수↑
11. 도재의 심미성
1) 색의 3요소 - 색상(hue), 명도(value)-광도, 채도(chroma)-포화도(saturation)
* 명도ː 색의 밝고 어두운 정도
* 광도ː 물체의 표면에서 반사되는 빛의 양으로 표시
* 채도ː 색의 강.약 or 색의 순수하거나 탁한 정도의 차이
같은 색상 지닌 한 쌍의 색 비교시 짙거나 열어보이는 정도
2)자연 치아의 기본색 - Yellow *치과용 도재의 기본색 - White
3) 빛
①빛은 광원의 종류에 따라 서로 다르게 보인다.
②입사된 빛은 반사, 굴절, 흡수 ③반사되는 빛의 양은 입사각에 따라 영향을 받는다.
④두 색의 명도차가 클수록 대비현상이 강하게 일어난다.
⑤평활한 평면에서 입사각과 반사각은 같다 - 정면반사
⑥metal 부위는 빛이 반사된다.
4) color wheel - 빨강, 주황, 노랑, 초록, 파랑, 보라
5) 도재 심미성에 영향을 주는 요인
-치관형태, 치관색, 치관의 배열상태, 표면질감, 광선, 형광성, 금속구조물의 설계, 투명도....
6)도재의 색조선택시 고려사항.
1.자연광원에서 선택(북향 창문, 흐린날, 오후의 햇볕), 2.술자는 환자와 광원의 중간에서 선택
3.짧은 시간에 빨리 결정, 4.치료실과 도재제작실은 너무 밝지 않은 자연스런 회색이 좋고, 같은 환경이 좋다.
7)결손부간격이 좁을 경우, 도재관을 넓게 보이는 방법
1.근원심 우각부분을 편평하게 형성, 2.contact point를 순면과 절단쪽으로 이동.
3.도재관을 중첩 4.인접면에 밝은 stain을 도포.
8)결손부간격이 넓을 경우 도재관을 좁게 보이도록 하는 방법
1.근원심 절단우각을 둥글게 형성. 2.contact point를 설측과 치경부쪽으로 이동
3.근원심 우각부를 돌출되게 형성. 4.순면능선우각을 치아중심으로 이동, 능선우각부위에서 인접면까지의 면을 평면으로 형성.
5.순면 발육구를 서로 근접하게 형성 6.인접면에 엷은 회색 stain을 도포
9)치아가 긴 경우, 짧게 보이도록 하는 방법
1.imbrication line 을 incisal 쪽으로 수평으로 이동시킨다.
2.치경부하에 root형태를 형성해 주어 yellow, orange, brown stain을 도포.
10)치아가 짧은 경우, 길게 보이도록 하는 방법
1.imbrication line을 cervical쪽으로 이동 2. 순면 발육구와 인접면 line angle을 평행하게 형성
11)치아의 장축 경사도를 변화시키는 방법
1.융선을 근심절단우각에서 원심치경부쪽으로 이동. 2.원심 접촉부를 치경부쪽으로 이동 원심
3.변연융선을 절단에서 치아의 중앙으로 향하도록 형성
12)순면으로 경사시 치아는 인접치아보다 더 넓고, 길게 보이고 설측으로 경사시 인접치아보다 짧고 좁게 보인다.
*자연치아의 색을 이루는 기본색: yellow *치과용 도재의 기본색: white
12. 도재로
1) 종류 (muffle 의 방향에 따른 분류)
horizontal type (횡형, 수평평)
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vertical type (종형,수직형)
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내부
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사각형
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원통형
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platform
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고정
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수직으로 움직임
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온도차
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온도차 심하다
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거의 없다 (열을 고루전달)
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기타특징
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청소어렵다
삽입구 전면부착으로 납착유리
소성체의 위치 - 순면을 안쪽으로
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청소쉽다
납착시 불편
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2) 구조
① muffle (열선)
a. 고온용융 - platinum alloy b. 중온용융 - kantal alloy c.저온용융 - Ni-Cr alloy (Nichrome선)
② pyrometer ③control system ④vacuum pump
3)도재로의 온도조절
a. 용융온도에 가까워오면 온도는 15-20초에 10℉ 정도 상승시킨다.
b. 수시로 일정한 시간을 두고 재검사 해야 한다.
c. 용융점이 1762℉ 인 순은편을 이용하거나 L자형의 순금편을 사용하기도 한다.
d.금속소부도재의 소성시 적당한 도재로의 분당 온도 상승률 : 75~100℉
e.진공소성시 적당한 진공상태: 25~30 inch/Hg
** 처음 조작시 낮은 전류로 서서히 가열하여 상승시킨다.
4) 온도상승시 주의사항
① 전류는 5A 이하 ② 2500℉ 이상 가열하지 말 것.
③ 온도하강시 천천히 ④분당 10℃ (50℉)로 서서히 가열
*포세린포네스 muffle의 온도상승은: 분당 10℃(50℉)로, 특히 1000℉까지의 가열은 서서히 온도상승
온도 하강시에도 서서히 냉각하고. 2500℉ 이상 가열하지 않는다.
13.도재와 금속의 결합기전
① 화학적 결합ː 가장 강한 결합, degassing 하거나 소성시 산화막 형성 Sn > In
-- 과도한 산화막은 sand blasting 로 제거 (도재와 금속사이 박리현상)
-- 주요 금속산화물
a.귀금속ː SnO₂, In₂O₃, Fe₂O₃
b.비귀금속ː BeO / NiO, Cr₂O₃, NiCr₂O₄
②기계적 결합ː 금속구조물의 요철에 의해 (grinding, discing, sand blasting...)
-- 비귀금속 (alumina) 귀금속 (glass beads)
③압축력에 의한 결합ː 인장, 전단강도↓, 압축강도↑
열팽창계수의 차 ( 이하) 금속 >도재 --결합력↑ (금속이 도재보다 팽창 큰 것이 좋다)
14.금속과 도재의 결합강도↓
-과도한 산화막 형성, 금속표면오염, metal coping desing 잘못, 금속산화의 부적절
15.재료학의 특성
①용융범위- 합금의 용융온도는 도재의 소성온도보다 최소한 300-500℉ 높아야 한다.
②열팽창계수-
③항복강도 -BHN 130 이상 (금합금 130-160)
16.도재 자켓관
1)특성
①medium fusing porcelain (2000-2350℉)
②finish line - 순설면 모두 shoulder
③degassing - 도재소성온도보다 50℉ 높은 온도에서 10분간 (백금박시 100℉)
④가장 좋은 치형재 - amalgam 이 가장 좋다.
⑤shoulder 하방 apron의 길이 - 2mm가 적당
2)matrix (참고ː 세라믹 만들경우, 코핑대용으로 사용하고, 소성완료후 제거함)
①역할 - a.소성중 도재 유지 b.적합도 결정 c.도재내부 구조형태 유지
②matrix 제거(glazing 다음 단계) - 왕수에 담근다.
③두께 - 0.001 inch (0.25mm) ④martix 접합시 Tinner's joint - 설면, 인접면에 형성
17.metal coping design의 원칙
①metal 두께 0.3mm 이상.(전치 0.3mm 구치 0.5mm) - 도재두께 1-1.5mm
②금속면은 예각과 undercut 피한다 (둥글고 활택한 면)
③연결부는 butt-joint ④전치 인접면-도재로 피복, 구치 인접면-금속으로 접촉
⑤금속, 도재 연결부에 대합치 닿지 않게- 최소 2mm 떨어지게
--전치--
a. metal collar (순면 1mm, 설면 3mm)
b. 절단부와 설면의 응력 받는 부위의 금속두께 - 0.5mm
c. 지대치가 짧은 경우 치관의 2/3까지 금속으로 제작
18. bridge 의 design
1)지대치 - opaque por. 두께 (0.1 - 0.2mm로 일률적)
2)연결장치
①강도 - 두께 3제곱에 비례, 폭의 변화량에 비례, 길이 3제곱에 반비례
②두껍고 넓게 ③접촉점 기준으로 설정 ④충분한 gingival embrasure 형성
⑤ U-groove ⑥ 절단에서 볼 때 설측으로 치우침 ⑦크기 2 x 2 mm 이상
3)가공치 (판익)
①근원심 좁게 해서 embrasure 형성 ②설면은 치조정상에서 교합면 쪽으로 경사지게
②치조점막에 과도한 압력이 가해지지 않게 ③치은점막에 과도한 압력이 가해지지 않게
④치은조직에 닿는 pontic 의 기저면은 glazing된 도재면
⑤ridge lap (반자정형)이 가장 이상적 - 심미성↑
19.도재용 합금
1)귀금속 합금 - Au-Pt-Pd 계, Au-Pt-Ti 계 (Au, Pt, Pd, Sn, In, Ir.....)
2)반귀금속 합금 - Ni-Cr-Mo계, Co-Cr계, Ni-Cr계, Co-Cr-Ti계, Ti계
3)비귀금속 합금 - Ni-Cr-Mo계, Co-Cr계, Ni-Cr계, Co-Cr-Ti계, Ti계
4)성분별 역할
①백금 Ptː 용융온도 높임, 합금 강도 증가
②팔라듐 Pdː 백금보다 가격저렴,기능 비슷, 흰색띠고, 용해시 수소.산소 기체흡수, 산화방지, 연성증가
③은 Agː 도재 변색 초래(노란색), 내식성 감소, 강도 증가 , 동에의한 붉은색조 중화
④구리 Cuː 도재 검게 변색, 붉은 색조 띠게함, 열처리 가능하게 함, 용융온도 내식성 낮춤. 순금 강도 경도 증가시킴.
⑤갈리움 Gaː 용융점 낮춤, 유동성 ⑥크롬 Crː 내식성 상승.부식저항 ⑦니켈 Niː 기계적 성질 상승, 연성 증가
⑧ 망간 Mn, 실리콘 Si ː 탈산제 역할, 용융점 내리고, 유동성 증가
⑨Sn, 인듐 Inː 산화막형성, 탈산제, 유동성 올림 (sn- 강도증가), 입자크기 균일하게 개량함.
⑩베릴륨 Beː 양질의 산화막 형성, 독성, 주조성 증가
⑪아연 Znː 0.5%적은양 꼭 첨가, 환원제역활, 주조성향상,경도증가, 용융온도 낮춤.
Ir-결정립 미세화, C-탄화물 형성, 텅스텐 w - 경도 증가, 몰리브덴 Mo -강도 경도 증가
알루미늄 Al 망간 Mn- 산화 방지제 역할, 코발트 Co - 융점낮고 연성 증가, 니켈과 같은성질
5)비귀금속합금의 특징
①용융온도높다 (주조하기 어렵고, 작업하기 어려우며 흐름성 나쁨)
②강도 강하고, 교합압에 의한 변형 적다.
③ margin 이 짧아지거나 거칠어질 수 있다.
④ 산화막이 두껍게 형성되어 결합력 떨어짐 (Ni-Cr 주성분 자체가 산화됨)
6)도재용 합금의 특성
①도재용융온도보다 300-500℉ 높아야 한다.
②금속과 합금의 열팽창계수 차이
③금합금의 B.H.N은 130-160 이다. (exː bhn은 볼 압흔의 단면적이다.)
④소성시 변형이 없어야 한다. ⑤도재열팽창률과 합금의 열팽창률은 같아야 한다.(금속이 약간 열팽창 큰것이 좋다)
7)물리적.화학적 특성
① 기계적 강도 ②납착 잘되어야 ③산화막 형성해야 한다. ④구강내 부식되지 않아야 하며 무해해야 한다.
⑤ 산화물은 도재내에 용해되어야 한다.
20.도재용착주조관의 제작
1)납형제작ː - full wax contour technique (도재두께와 금속두께 결정)
2)주입선 (runner bar technique) 6gauge - main 8gauge
-수축성기포 방지, reservoir 역할, bridge에 효과적, 금속의 흐름성 증가
-짧고 굵고 매끈해야 한다.
-reservoir은 wax pattern 으로 부터 1/16 inch 거리에 부착
-Air vent (몰드내 가스배출)에 사용되는 sprue wax - 18gauge
3)매몰
①ring 내 납형의 위치
-납형상단과 ring 상단과의 거리 - 1/4 inch
-열중심대 피할 것
-납형의 내면을 바깥쪽으로 위치
②casting liner (ring 상단에서 1/8 inch 짧게) - (ex.아스베스토스 같은거)
-ring 내부의 균일한 팽창도모 -열,수화,경화팽창의 완충대 역할
-mold cavity 내 가스방충 도모 -ring 내면 열방출 방지
-매몰재 제거 용이
4)귀금속합금의 주조
a.용융온도 2000-2300℉
b.도가니 바닦에 석면 깔지 않음 - 석면이 합금을 오염시켜 결합저해
c.융제(flux)사용하지 않음 - 합금의 중요성분 소실(산화막의 기화)
d.매몰재 제거시, 도재용 금합금 세척시 50%의 불화수소산(HF)용액에 약 2시간 넣어둠
↘ (취급시 폴리에스테르용기 사용).
*비귀금속합금의 매몰재 제거 - sand blasting
5)금속구조물의 표면처리 - 불화수소산, sand blasting, degassing, metal conditioner
①기계적 결합
a. 연삭ː 일률적인 요철면 형성, 맞물림에 의한 기계적, 물리적 결합유도
-일정한 방향(근원심)으로 연삭 -불필요한 예각, 요철면 없애야 한다.
-finishing lineː butt joint -주조체 두께ː 전치 (0.3mm) 구치(0.5mm)
b. sand blasting - degassing 전에 시행
-aluminaː 연삭력 강 -glass beadː 연삭력 약함, 귀금속합금에 사용
-입자크기ː 50-70㎛ -분사압력ː 4kgf/㎠ 이하 -분사각도ː45˚
②세정 - 연삭 후 금속면에 남아있는 연삭재의 미세한 입자나 이물질 제거.
-metyl alcohol, carbon tetrachloride(사염화탄소), ethylacetate(초산), 아세톤....
③degassing - 화학적 결합
-산화막 형성 (금속과 도재의 결합증대), 금속구조물 표면의 기포감소 (gas 제거)
-도재소성온도보다 20-30℃ 높은온도에서 시행 (가장높다)
-진공상태에서 5분간 계류
6)도재축성과 소성
①opaque por. 도포 - 0.3mm 정도로 균일하게, 금속과 도재 결합도모, 금속색 차단
②gingival area를 가장 먼저 축성
③소성시 주의사항
a.도재로 입구에서 충분히 건조
b.소성후 냉각시 glass cover 덮어서 실온에서 냉각 - 열충격방지
c.tray는 도재로 내부의 열접점 바로 밑에 위치
d.분당상승온도ː 95℉
7)외형수정
a.물을 뿌려가면서 삭제 b.방향은 절단면에서 치경부로 (바깥쪽에서 안쪽)
c.형태 수정 후 세척 d.모든 능각, 첨각은 diamond point로 평활하게
8)착색 및 광택내기
①stain - 자연스런 색조표현, glazing 직전에 시행
a.내부 stainː -enamel por, 소성 후
b.외부 stainː -glazing 하기 전
②glazing - 표면광택, 표면경도증가, 내마모성증가, 심미성증가, plaque 침착방지
a.가장 나중에 시행하며 b.표면이 거칠면 glazing 후 광택효과 적다.
c. over glazing 되면 형태변화 - 미세한 groove 소실 d. 공기소성 한다 (통상 1700℉)
e. glazing 시 stain도 함께 할 수 있다.
21. 결합실패 및 기포발생 ☆☆☆☆☆☆☆
①도재와 금속의 결합실패 - 금속의 오염, 금속구조물의 잘못된 설계, opaque por. 의 오염, 부적절한 금속산화막.
②도재용착 주조관의 기포발생원인 -부적절한 금속표면 산화막, 금속표면의 오염, 금속표면의 연삭재 잔류, 주조체 가스방출
③도재용착 주조관 내면 기포원인 - 과도한 소성, 혼합용매의 오염, 금속구조물의 가스함유, 불충분한 진공.
④도재가 터지는 원인 - 짧은 건조시간
⑤불투명 도재의 기포발생 - 금속구조물 표면오염, 금속구조물 내면가스 함유, 연삭이나 연삭재로 인한 오염,
불투명 도재의 과도소성.
22. 납착
1) 납착금의 요구조건
① 부식, 저항성이 높아야 한다. (650-680 fineness)
② 납착금의 융점은 모금속보다 100℃ (180℉) 낮아야 한다.
③ 유동성이 좋아야 한다. ④모금속의 색과 일치해야 한다.
⑤ 강도는 모금속만큼 높아야 한다.
2)고려사항
①납착간격- 0.15mm
②납착매몰재 - a. 모금속과 열팽창계수 동일 b.가열냉각시 충분한 강도 지녀야...
c. 납착부위를 오염시키지 않아야... d..매몰재가 쉽게 제거되어야 한다.
③불꽃은 환원층 ④불필요한 부위에 항융제도포 (graphite, carbon, chloroform, rouge)
⑤한번에 3개이상 납착하지 않는다.
3)전 납착
①납착부위가 산화되어 도재와 금속 결합이 저하될 수 있다.
②납착금의 용융온도 - 모금속보다 100℃ 낮고, 도재소성온도보다 300℉ 높아야 한다.
③긴 bridge나 길고 지대치 형태가 복잡한 경우
④삽입로가 서로 맞지 않는 경우 ⑤도재용착하기 전 납착하는 경우
⑥긴 bridge 를 2-3부분으로 절단하여 주조할 경우
--설명ː 전납착은 코핑을 먼저 각각 만들고, 연결해서 땜납,납착한후 , 도재를 언져서 소성하는것
쉽게말해서, 코핑을 나눠서 만든것을 땜한후, 빌드업 하는 것
4)후 납착
①bridge unit 가 많을 경우
②도재로에서 납착 (용융점 730-790℃) 전납착금보다 낮다.
③납착매몰재는 금속 열팽창률에 가까운 매몰재 사용
④납착간격이 크면 변형, 수축증가
⑤납축부는 대체로 인접면에 위치 (설측)
⑥solder block 형태는 납착부위를 'V'홈으로 형성.
--설명ː 후납착은 도재 교의치를 여러개로 나누어서, 빌드업을 글래이징 전단계까지 완성한후..
각각 빌드업된 도재 교의치를, 납착 연결해서 글래이징해서 완료하는 것
쉽게말해서, 각각 빌드업후에 코핑을 납착연결하는것.