Ceramic femoral heads in the total hip replacement have been developed to reduce the polyethylene liner wear. Alumina and zirconia (3Y-TZP) are using in clinical application worldwide and there are many good test reports. However, alumina has a risk of catastrophic failure, and zirconia has the low temperature degradation in spite of enhanced fracture toughness. Recently, novel zirconia/alumina composite having low temperature degradation-free character and high fracture tough . was developed and it leads the lower wear 3f polyethylene than alumina and zirconia. In the present study, in order to optimise the microstructure of low temperature degradation (LTD)-free zirconia/alumina composite for the best wear resistance of polyethylene, various compositions of (LTD)-free zirconia/alumina composites were fabricated, and the sliding wear of UHMWPE against these novel composites were examined and compared with that against alumina and zirconia ceramics used for total hip joint heads.
한국윤활학회 2002년도 proceedings of the second asia international conference on tribology
/
pp.365-366
/
2002
The sliding wear behavior of ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE) was examined on a novel low temperature degradation-free zirconia/alumina composite material and conventional alumina and zirconia ceramics used for femoral head in total hip joint replacement. The wear of UHMWPE pins against these ceramic disks was evaluated by performing linear reciprocal sliding and repeat pass rotational sliding tests for one million cycles in bovine serum. The weight loss of polyethylene against the novel low temperature degradation-free zirconia/alumina composite disks was much less than those against conventional ceramics for all tests. The mean weight loss of the polyethylene pins was more io the linear reciprocal sliding test than in the repeal pass rotational sliding lest for all kinds of disk materials. Neither the coherent transfer film nor the surface damage was observed on the surface of the novel zirconia/alumina composite disks during the test. The observed r,'stilts indicated that the wear of the polyethylene was closely related to contacting materials and kinematic motions. In conclusion, the novel zirconia/alumina composite leads the least wear of polyethylene among the tested ceramics and demonstrates the potential as lhe alternative materials for femoral head in total hip joint replacement.
This study investigated the effect of filler particle size and weight% on mechanical properties of dental core porcelain. In alumina, variation in particle size and weight% and in zirconia, variation in weight%, all specimens were tested three-point bending strength, transmittance, thermal expansion coefficient, porosity and shrinkage and observed with SEM and analysed with X-ray diffractometer. In order to develop shrink-free porcelain, after firing alumina only, glass wasinfiltrated. And aluminum was added to alumina with the expanding character of aluminum oxidize into alumina, and was followed by second firing of glass infiltration procedure. Then mechanical properties were observed. The results of this study were obtained as follows. 1. The bending strength of zirconia was higher than that of alumina, and $5{\mu}m$ alumina had highest strength in variation of particle size of alumina. Except for $5{\mu}m$ alumina, increased with weight%, bending strength increased up to 80% and decreased at 90%. In case of glass infiltration, bending strength was slight higher than 80% and 90% of $5{\mu}m$ alumina. 2. Transmittance increased with increase of shrinkage, decrease of porosity, and with increase of filler size and had no direct correlation with weight%. 3. Thermal expansion coefficient of alumina group was $7.42\sim8.64\times10^{-6}/^{\circ}C$ and that of zirconia group was $9.83\sim12.11\times10^{-6}/^{\circ}C$ and the latter was higher than the former. 4. In x-ray diffraction analysis, alumina group and zirconia group increased $Al_2O_3$ peak and $t-ZrO_2$ peak with increase of weight%. The second phase(cristobalite peak) was observed in zirconia 40% group. 5. Porosity of zirconia was lower than that of alumina and $5{\mu}m$ alumina group had many pores with SEM. In case of low filler content, fracture occurred in glass and high filler content, in glass and filler. In case of aluminum addition to alumina, small oxidised aluminum was observed. 6. Zirconia group had high shrinkage than alumina group, and mixed group of alumina group had high shrinkage. In case of glass infiltration, shrinkage decreased and aluminum addition to alumina group was almost shrink-free.
The purpose of this study was to investigate the microstructures and mechanical properties of zirconia toughened alumina (ZTA) ceramics prepared from two kinds of 3Y-TZP powders. ZTA composites were prepared by adding two kinds of 3Y-TZP powders, 3YEH (BET = $7m^2/g$) and 3YEM (BET = $16m^2/g$), to ${\alpha}$-alumina in the range of 5-25 wt%. It was found that the microstructure photographs of the ZTA composites showed that the average grain size of alumina decreased as the content of zirconia increased. In our present study, specimens containing 3YEM zirconia exhibited smaller grain sizes compared to those of 3YEH zirconia. The Vickers hardness of the ZTA composites that were sintered at $1600^{\circ}C$ for 2 hrs was found to smoothly decrease with increasing zirconia content because of the low Young modulus in zirconia. The Vickers hardness of the ZTA containing 3YEH zirconia was greater than that of the 3YEM zirconia. In substance, the fracture toughness ($K_{1c}$) of the ZTA composites increased as the content of zirconia increased. The fracture toughness ($K_{1c}$) of ZTA containing 3YEM zirconia was greater than that of 3YEH zirconia.
Zirconia powder coated with alumina was prepared by hydrolysis of alumina butoxide. The coated powder was obtained by a hydrolysis reaction between the adsorbed water on the surface of zirconia particles and aluminum sec-butoxide. Amorphous aluminum hydroxide was uniformly coated on the surface of zirconia particles with the thickness of about 30 nm. The shape and distribution of aluminum hydroxide was varied with an existence of surfactant. The coated layer of aluminum hydroxide consists of the fine particle size, and the zirconia powder coated by alumina hydroxide have the large specific surface area of 120 $m^2$/g, compared with that of starting zirconia powder.
Ceramic femoral heads in the total hip replacement have been developed to reduce the polyethylene liner wear, Alumina and zirconia (3Y-TZP) having the excellent tribological properties are coupled against acetabular cups of polyethylene and are used in clinical application worldwide. However, alumina has a risk of catastrophic failure, and zirconia has the low temperature degradation in spite of enhanced fracture toughness. Recently, novel zirconia/alumina composite is very attractive due to the low temperature degradation (LTD)-free character and high fracture toughness. In the present study, we focus on the wear of ceramic on ceramic, which are able to be used as femoral heads and acetabular cups. Therefore, LTD-free zirconia/alumina composites with three compositions are made in a form of disk and cylinder, and the wear of the composites is performed on pin-on-disk type wear tester. The wear is conducted with or without lubricant. All the composites fabricated with the different composition show the good wear resistance.
지르코니아 복합체는 지르코니아 전구체, 알루미나 전구체, 그리고 유기 실란의 혼합물을 플라스틱 기판 위에 코팅하여 졸 겔 공정과 저온의 광경화 과정, 그리고 열처리 공정 등 세 단계를 거쳐 합성하였고, FT-IR과 XPS 분석을 통하여 지르코니아 전구체와 알루미나 전구체의 비율에 따라 합성된 복합체내 Zr 원소와 Al 원소 비율이 일치함을 확인하였다. 코팅된 복합체는 파장이 420 nm 이상인 가시광선 영역에서 96 % 이상의 투과도를 보였고, 기계적 강도는 연필 강도 9H 이상을 나타내었다. 특히 지르코니아와 알루미나의 몰 비가 1:4의 비율의 복합 코팅제의 나노 압입 경도가 1.212 GPa로 가장 높은 것으로 확인되었다.
Fine ceramic particles of zirconia toughened alumina (ZTA), titania toughened alumina (TTA), and zirconia-titania toughened alumina (ZTTA) have been synthesized by ultrasonic spray pyrolysis (USP) at various temperatures from starting salt solutio ns of various compositions aiming for the development of catalytic material. These particles were characterized for properties such as shape, size and size distribution, diffraction pattern, and chemical and phase composition of elements by scanning electron microscopy (SEM), particle size analyzer (PSA), x-ray diffraction (XRD), and inductively coupled plasma-atomic emission spectroscopy (ICP-AES). Chemical compositions and sizes of ceramic composites have been controled by the stoichiometry of salt solutions and the flow rate of spraying solutions. The optimum experimental conditions for the various composite particle syntheses have been proposed.
한국결정성장학회 2000년도 Proceedings of 2000 International Nano Crystals/Ceramics Forum and International Symposium on Intermaterials
/
pp.143-150
/
2000
Wet-chemical process using ammonia to precipitate aluminum ion dissolved in a zirconia sol solution is examined. Formation of crystalline bayerite is unfavorable for fine dispersion of zirconia nanoparticles in alumina matrix after heat treatment. To avoid the bayerite formation, it was preferred to make a precipitation with a diluted ammonia or with an ammonia gas flow at high temperature. By optimizing the precipitation process and the calcination temperature, we successfully prepared the uniform microstructure in which tetragonal zirconia particles of ∼30nm is finely dispersed within the alumina grains.
In this study, intermediate-mixed powders were prepared by loading zirconia powders initially in a ball-mill jar and loading alumina powders afterward; the initial-mixed powders were produced by loading zirconia and alumina powders together in the ball-mill jar. The effect of such differences in mixing method on the mechanical properties was investigated. In intermediate-mixed powders, the volume fraction of large particles slightly increased and, simultaneously, zirconia particles formed agglomerates that, due to early ball-mill loading of the zirconia powders only, were more dispersed than were the initial-mixed powders. For the intermediate-mixed powders, zirconia agglomerates were destroyed more quickly than were initial-mixed powders, so the number of dispersed zirconia particles rose and the inhibitory effect of densification due to the addition of a second phase was more obvious. In the microstructure of intermediate-mixed powders, zirconia grains were homogeneously dispersed and grain growth by coalescence was found to occur with increasing sintering temperature. For the initial-mixed powders, large zirconia grains formed by localized early-densification on the inside contacts of some zirconia agglomerates were observed in the early stages of sintering. The intermediate-mixed powders had slightly lower hardness values as a whole but higher fracture toughness compared to that of the initial-mixed powders.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.