Abstract
Magnesium has a higher specific strength than other metals and is widely used industry wide due to its excellent vibration absorption ability and electromagnetic wave shielding property.For example, it is used for automobile parts such as car seat frames and cylinder heads, and is widely used in electronic products such as notebook cases and mobile phone cases. In addition, it is in the spotlight as a bone-implant material used to assist in the treatment of damaged bones when the bones are cracked or broken. Currently, Ti alloy, stainless steel and Co-Cr-Mo alloy are used as the implant material, and the Mg alloy remains in research stage. The current problem with bone implant implants is that the patients must undergo reoperation to remove the implants after joint surgery. Magnesium, however, can achieve sufficient strength compared to current materials. In addition, since it is self-decomposed after the recovery, reoperation is not necessary. In this paper, Mg alloys were designed by adding harmless Ca and Zn to the human body. In order to improve the strength and corrosion resistance, the final alloy was designed by adding a small amount of Sr as a grain refiner. The radioactive elements of Sr are harmful to the human body, but other naturally occurring Sr elements are harmless. Microstructure analysis of the alloys was performed by optical microscopy and scanning electron microscopy. The mechanical properties and corrosion characteristics were evaluated by tensile test, potentiodynamic test and immersion test.
마그네슘은 다른 금속들에 비해 비강도가 높으며, 우수한 진동 흡수능, 전자파 차폐성 등으로 산업 전반에 많이 활용되고 있다. 예를 들면, 자동차 시트 프레임, 실린더 헤드 등 자동차 부품으로도 사용되며 노트북 케이스, 핸드폰 케이스 등의 전자제품에도 널리 사용되고 있다. 또한 신체의 뼈가 금이 가거나 부서졌을 경우, 그 손상된 뼈의 치료를 보조하기 위해 사용되는 골 접합용 임플란트 재료로 각광받고 있다. 현재 임플란트 재료로는 Ti alloy, Stainless steel, Co-Cr-Mo alloy등이 사용되어 지고, Mg 합금은 연구단계에 머물러 있다. 현재 골접합용 임플란트 재료의 문제점으로는 한번 접합 수술 후에 회복이 되면 이것을 제거하기 위한 수술을 또 해야 한다는 점이 있다. 하지만 마그네슘은 현재 재료와 비교하여 충분한 강도를 실현 할 수 있으며, 일정시간 후 자체적으로 분해되고 인체에 무해한 원소기 때문에 연구가 진행되고 있다. 그러나 순수 Mg으로는 충분한 강도와 내식성을 가질 수 없기 때문에 합금원소를 첨가하여 Mg 합금을 설계한다. 본 논문에서는 마그네슘에 인체에 무해한 Ca, Zn를 첨가하여 합금을 설계하였고, 추가적으로 강도와 내식성을 향상시키기 위해서 Grain refiner로서 Sr을 소량 첨가하여 최종 합금을 설계하였다. Sr은 방사선 원소는 인체에 유해하지만, 그 외 천연 Sr 원소는 인체에 무해하다. 이렇게 제조된 합금을 광학현미경, 주사전자현미경을 통해 미세조직분석을 수행하고, 인장시험, 동전위 분극 시험, 침지시험을 통해 기계적 특성 및 부식특성을 평가하였다. 결론적으로, Sr 첨가에 의해 조직이 미세해졌으며, 기계적 특성 및 내식성이 향성된 것을 확인 할 수 있었다.