Recently, Laser surface treatment technologies have been used to improve wear charactenitics and fatigue resistance of metal molding. When the laser beam is irradiated on the surface and laser speed is appropriate, the laser focal position is rapidly heated and the thermal energy of surface penetrates the material after irradiation, finally imbuing it with a new mechanical characteristic by the process of self-quenching. This research estimates the material characteristic after efficient and functional surface treatment using HPDL, which is more efficient than the existing CW Nd:YAG laser heat source. To estimate this, microstructural changes and hardness characteristics of three parts (the surface treatment part, heat affect zone, and parental material) are observed with the change of laser beam speed and surface temperature. Moreover, the depth of the hardened area is observed with the change of the laser beam speed and temperature. From the results of the experiments, it has been shown that the maximum hardness is approximately 788Hv when the heat treatment temperature and the travel speed are $1150^{\circ}$ and 2 mm/sec, respectively.
Recently, metal molding has become essential not only for automobile parts, but also mass production, and has greatly influenced production costs as well as the quality of products. Its surface has been treated by carburizing, nitriding and induction hardening, but these existing treatments cause considerable deformation and increase the expense of postprocessing after treatment; furthermore, these treatments cannot be easily applied to parts that requiring the hardening of only a certain section. This is because the treatment cannot heat the material homogeneously, nor can it heat all of it. Laser surface treatment was developed to overcome these disadvantages, and, when the laser beam is irradiated on the surface and laser speed is appropriate, the laser focal position is rapidly heated and the thermal energy of surface penetrates the material after irradiation, finally imbuing it with a new mechanical characteristic by the process of self-quenching. This research estimates the material characteristic after efficient and functional surface treatment using HPDL, which is more efficient than the existing CW Nd:YAG laser heat source.
Recently, metal molding has become essential not only for automobile parts, but also mass production, and has greatly influenced production costs as well as the quality of products. Its surface has been treated by carburizing, nitriding and induction hardening, but these existing treatments cause considerable deformation and increase the expense of postprocessing after treatment; furthermore, these treatments cannot be easily applied to parts that requiring the hardening of only a certain section. This is because the treatment cannot heat the material homogeneously, nor can it heat all of it. Laser surface treatment was developed to overcome these disadvantages, and, when the laser beam is irradiated on the surface and laser speed is appropriate, the laser focal position is rapidly heated and the thermal energy of surface penetrates the material after irradiation, finally imbuing it with a new mechanical characteristic by the process of self-quenching. This research estimates the material characteristic after efficient and functional surface treatment using HPDL, which is more efficient than the existing CW Nd:YAG laser heat source. To estimate this, microstructural changes and hardness characteristics of three parts (the surface treatment part, heat affect zone, and parental material) are observed with the change of laser beam speed and surface temperature. Moreover, the depth of the hardened area is observed with the change of the laser beam speed and temperature.
Various long-term studies have shown that titanium implants as abutments for different types of prostheses have become a predictable adjunct in the treatment of partially or fully edentulous patients. The continuous exposure of dental implants to the oral cavity with all its possible contaminants creates a problem. A lack of attachment, together with or caused by bacterial insult, may lead to peri-implantitis and eventual implant failure. Removal of plaque and calculus deposits from dental titanium implants with procedures and instruments originally made for cleaning natural teeth or roots may cause major alterations of the delicate titanium oxide layer. Therefore, the ultimate goal of a cleaning procedure should be to remove the contaminants and restore the elemental composition of the surface oxide without changing the surface topography and harming the surrounding tissues. Among many chemical and mechanical procedure, air-powder abrasive have been known to be most effective for cleaning and detoxification of implant surface. Most of published studies show that the dental laser may be useful in the treatment of pen-implantitis. $CO_2$ laser and Soft Diode laser were reported to kill bacteria of implant surface. The purpose of this study was to obtain clinical guide by application these laser to implant surface by means of Non-contact Surface profilometer and X-ray photoelectron spectroscopy(XPS) with respect to surface roughness and atomic composition. Experimental rough pure titanium cylinder models were fabricated. All of them was air-powder abraded for 1 minute and they were named control group. And then, the $CO_2$ laser treatment under dry, hydrogen peroxide and wet condition or the Soft Diode laser treatment under Toluidine blue O solution condition was performed on the each of the control models. The results were as follows: 1. Mean Surface roughness(Ra) of all experimental group was decreased than that of control group. But it wasn't statistically significant. 2. XPS analysis showed that in the all experimental group, titanium level were decreased, when compared with control group. 3. XPS analysis showed that the level of oxygen in the experimental group 1, 3($CO_2$ laser treatment under dry and wet condition) and 4(Soft Diode laser was used under toluidine blue O solution) were decreased, when compared with control group. 4. XPS analysis showed that the atomic composition of experimental group 2($CO_2$ laser treatment under hydrogen peroxide) was to be closest to that of control group than the other experimental group. From the result of this study, this may be concluded. Following air-powder abrasive treatment, the $CO_2$ laser in safe d-pulse mode and the Soft Diode laser used with photosensitizer would not change rough titanium surface roughness. Especially, $CO_2$ laser treatment under hydrogen peroxide gave the best results from elemental points of view, and can be used safely to treat peri-implantitis.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제35권8호
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pp.1048-1054
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2011
레이저 표면경화처리는 고밀도 에너지 열원에 의해 레이저 조사부위만 급속 가열한 후 표면의 열이 내부로 전도되어 급속히 자기냉각 됨으로써 표면을 경화시키는 방법이다. 이 표면처리 방법은 열처리에 의한 열변형이 거의 없고, 표면경화처리 이후 다른 공정을 수반하지 않는다. 또한 국부적인 가공이 가능하기 때문에 복잡한 형상을 가지는 금형에는 적합한 표면처리 방법이다. 본 연구에서는 열처리에 적합한 빔 프로파일을 가진 고출력 다이오드 레이저를 이용하여 금형재료용 주철의 표면처리를 실시하였다. 프레스 금형 공정에 따른 금형의 형상이 다르기 때문에 적용부위에 따라 시험편을 평면과 모서리부로 나누어 열처리를 실시하였다. 이때 모서리부의 열처리는 광학헤드를 $10^{\circ}$ 기울인 상태에서 진행하였다. 그 결과, 모서리부의 열처리는 평면부와 비교하여 형상에 따른 열전달 루트가 제한되므로, 입열이 집중되기 쉬워 평면 열처리보다 빠른 이송속도에서 경화가 이루어졌다.
After the advent of micro-Total Analysis Systems(${\mu}-TAS$) based on silicon various polymer for microfluidic chip has been studied. Polymer materials for microfluidic compared with silicon and glass which were traditional materials of a microfluidic chip, have the advantages of economical efficiency simple manufacturing process and wide materials selectivity corresponding to fluids. Surface energy of polymers we, however lower than silicon or glass. To overcome this problem, various surface modification methods have been investigated. The surface modification using laser has the advantage of the simple experiment that only directly irradiated laser beam on the material surface in the air. This work discuss the surface modification of polymethly methacrylate(PMMA) by 4th harmonic Nd:YAG laser (${\lambda}266nm$, pulse) treatment. After the laser treatment, the PMMA surface was investigated using a contact angle measuring instrument. The contact angle was decreased with a increase of the surface oxygen content. This result means the surface energy of PMMA was increased by the laser treatment without changing of its bulk characteristics.
Titanium for dental implant application has the superior properties of biocompatibility, specific strength, and corrosion resistance. However, it is extremely difficult to find a suitable surface treatment method for sufficient osseointegration with biological tissue/bone cell and implant surface. Surface treatment technology using laser has been researched as the way to increase surface area of implant. In this study, to develop the surface treatment process with improved adhesion between implant and bone cell at the same time for superior biocompatibility, pulsed laser beam was overlapped continuously for scribed surface morphology and determination of friction coefficient. As the results, surface area and friction coefficient was increased over 2 times by the comparison with sand blasting, which is used for the conventional method. In this time, the optimal condition for laser beam power and beam irradiation speed was 13 watt and 50 mm/sec, respectively.
In this study, the surface changes of titanium alloy using laser surface treatment and the surface analysis using laser-induced plasma spectroscopy were carried out. The laser surface treatment induced changes in surface roughness and the diffusion of atmospheric elements. Excessive melting or less melting caused roughness changes, but when moderate levels of energy were applied, a smoother surface could be obtained than the initial surface. In the process, the diffusion of atmospheric elements took place. To analyze the diffusion of atmospheric elements with respect to surface morphology, the surfaces were re-shaped with grinding. In this experimental conditions, the effect of plasma formation by surface roughness was identified. Compensated plasma signals for the material properties were obtained and analysed by removing the background plasma signal.
Laser heat treatment technology is used for improving the feature of fatigue resistance and wear resistance in mobile parts. The purpose of this study is to compare the characteristics of laser heat treatment and high frequency heat treatment, which is commonly used in industrial place. For the preemptive experiment, the distribution, depth and size of hardening and its micro-structural features were compared between surface heat treatment case by defocusing and variables of each process for heat treatment by exclusively manufactured heat treatment optical system. As a result, high frequency heat treatment has wide distribution of hardening depth and width about 3 times larger than laser heat treatment, however, its average hardness showed 621.4Hv which is smaller than the average hardness of laser heat treatment with 691Hv.
Purpose: Laser treatment has become a popular method in implant dentistry, and lasers have been used for the decontamination of implant surfaces when treating peri-implantitis. This study was performed to evaluate the effects of an Erbium-doped:Yttrium-Aluminum-Garnet (Er:YAG) laser with different settings on machined (MA), sand-blasted and acid-etched (SA), and resorbable blast media (RBM) titanium surfaces using scanning electron microscopy and confocal microscopy. Materials and Methods: Four MA, four SA, and four RBM discs were either irradiated at 40 mJ/20 Hz, 90 mJ/20 Hz, or 40 mJ/25 Hz for 2 minutes. The specimens were evaluated with scanning electron microscopy and confocal microscopy. Result: The untreated MA surface demonstrated uniform roughness with circumferential machining marks, and depressions were observed after laser treatment. The untreated SA surface demonstrated a rough surface with sharp spikes and deep pits, and the laser produced noticeable changes on the SA titanium surfaces with melting and fusion. The untreated RBM surface demonstrated a rough surface with irregular indentation, and treatment with the laser produced changes on the RBM titanium surfaces. The Er:YAG laser produced significant changes on the roughness parameters, including arithmetic mean height of the surface (Sa) and maximum height of the surface (Sz), of the MA and SA surfaces. However, the Er:YAG laser did not produce notable changes on the roughness parameters, such as Sa and Sz, of the RBM surfaces. Conclusion: This study evaluated the effects of an Er:YAG laser on MA, SA, and RBM titanium discs using confocal microscopy and scanning electron microscopy. Treatment with the laser produced significant changes in the roughness of MA and SA surfaces, but the roughness parameters of the RBM discs were not significantly changed. Further research is needed to evaluate the efficiency of the Er:YAG laser in removing the contaminants, adhering bacteria, and the effects of treatment on cellular attachment, proliferation, and differentiation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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