Magnetron sputter로 증착된 hydroxyapatite/Titanium graded film의 기계적 특성 평가

Abstract

생체 재료로써 우수한 기계적 특성으로 금속 소재가 널리 사용되어져 왔지만, 낮은 생체 적합성으로 인해 생체 적합성이 우수한 세라믹 코팅재료를 금속 모재에 코팅함으로써 금속 모재의 우수한 기계적 특성과 생체 적합성이 우수한 세라믹 코팅재료를 임플란트 및 의료용 재료에 적용하는 연구가 진행되고 있다. 그러나 금속 모재와 세라믹 코팅 소재에서 낮은 계면 접합력은 생체 내에서 사용 중 심각한 문제를 유발한다. 본 연구에서는 인체 뼈와 동일한 성분을 가진 재료인 Hydroxyapatite (HA)를 티탄늄 모재에 magnetron sputter로 증착하였으며, 코팅층과 티탄늄 모재간의 접합강도를 향상시키기 위해 모재와 같은 금속 소재 (Ti)와 코팅 소재(HA)의 혼합 비율을 연속적으로 변화시켜 최종적으로 HA 성분만 가지는 경사 코팅이 이루어 졌다. 또한, 경사 코팅의 상세한 특성 평가를 위해 다양한 HA/Ti 분률의 단일 HA/Ti composite 박막이 사용되어졌다. 나노압입 시험과 스크래치 시험으로 박막의 경도와 계면 접합력을 측정 및 파괴 기구가 관찰되어 졌다. 박막의 기계적 성질과 화학 결합 사이의 상관관계를 고찰을 위해 XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy)를 사용하여 박막이 분석되어졌다.