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인장/압축변형이 생체재료용 Mg-Zn 합금의 부식거동에 미치는 영향

전문가 제언: ○ 생체 재료 분야에서는 마그네슘과 그 합금들의 가장 큰 약점인 불량한 내식성이 오히려 장점으로 작용할 수 있다. 즉, 적절한 부식속도의 마그네슘 합금을 임플란트에 사용할 경우 그 효용이 다한 후 2차적인 제거수술 없이 자연적인 체외 배출이 가능하다. Mg-Zn 합금의 경우 적당한 강도와 생체친화성을 보이므로 이 분야 연구자들의 많은 주목을 받고 있다. 그러나 임플란트 재료는 체내에서 크든 작든 소성변형에 노출되므로 그런 상태에서의 부식거동의 변화를 조사할 필요가 있다.

○ 본 연구에서는 주조 상태에서 갈바니부식의 원인 물질인 제2상의 석출이 없는 α-Mg 단일 상의 Mg-2.65wt.%Zn(Mg-1at.%Zn) 합금을 사용하여 인장/압축 소성변형 상태에서의 부식거동을 조사하였다. 인장과 압축의 소성변형은 각각 고밀도의 전위와 변형쌍정의 생성을 초래하였고, 그것들은 양쪽 모두 잔류응력에 의해 응력부식을 도움으로써 공식(pitting corrosion)을 일으켜 합금의 내식성이 악화됨이 밝혀졌다. 특히 인장변형의 경우에는 입계부식이 현저하였다.

○ Mg와 Zn은 모두 인체에 무해하고 부작용 없는 뼈조직 형성을 돕는 것으로 보고되어 Mg-Zn 합금은 저밀도, 고비강도의 정형외과용 임플란트 재료로 각광받고 있다. 이 합금의 강도와 내식성은 Zn의 첨가량과 더불어 증가하는 것이 밝혀졌지만, Zn 함량이 너무 커지면 MgxZny를 석출시켜 갈바니부식을 일으키므로 첨가량의 적절한 조정이 필요하다. 최근에는 Mg-Zn 합금의 강도와 내식성을 보강하기 위해 제3의 원소를 첨가한 Mg-Zn-X(Ca, Mn, Si, Y) 3원합금도 연구되고 있다.

○ NTIS에 의하면 생체 임플란트용 마그네슘 합금 또는 그와 관련된 연구는 주로 2012년 이후에 수행되었다. 즉, 전남대에서 수행한 1건의 과제와 전북대(3건)와 KAIST(1건) 연구자들이 각각 발표한 총 4건의 해외 학술논문이 그것들이다. 그중 전남대의 과제는 재료의 기초적 특성평가, 전북대와 KAIST의 논문들은 마그네슘 합금의 생체적합성 코팅에 대해 다루고 있다. 따라서 앞으로는 생체적합성 마그네슘 합금 자체의 개발, 특성평가, 임상실험 등의 연구로 발전시킬 필요가 있다.

저자: Yang Zheng, Yan Li, Jihua Chen, Zhengyang Zou
자료유형: 니즈학술정보