Ag-Pd-In 합금의 미세구조 및 기계적 성질에 미치는 첨가원소의 영향

Abstract

치과용 Ag-Pd-In 합금에 대한 상태도, 상변태, 기계적성질이 최적조업조건과 조성을 확립하기 위하여 광범위하게 조사되었다. 삼성분계 Ag-25%Pd-In 합금에서 인듐함량이 8%까지의 부분상태도가 X-ray 회절법과 열분석기(DTA)을 이용하여 실험적으로 조사되었다. 합금의 액상선과 고상선은 인듐함량이 증가할수록 감소하였다. 또한 고상에서의 인듐고용도는 이성분계 Ag-In, Pd-In 에 비해 축소되었지만 온도의존성은 높았다. Ag-25%Pd-3%In-1%Zn-0.5%Ir 합금에서는 시효특성과 기계적성질에 대하여 조사되었다. 합금은 $980 lcirc C$의 용체화처리로 단상을 얻었으며, 시효처리시 $450 lcirc C$에서 $840 lcirc C$ 사이의 일정온도구간에서 불연속석출이 발생하였으며, $850℃$ 이상에서는 체적확산이 유리한 연속석출이 발생하였다. 입계석출물은 불연속석출에 의해 기지조직보다 팔라디움과 인듐의 함량이 낮은 Ag-rich $\alpha$ 상과 $\gamma$ 상, 즉 (Pd,Ag)$_3$ (In,Zn)의 두상혼합조직을 형성하였으며, 과시효된 입계석출물의 성장으로 경도값은 감소하였다. $400 lcirc C$에서 $550 lcirc C$ 사이의 온도에서의 연속석출과 불연속석출의 활성화에너지는 경도 및 각각 32-47 kcal/mol와 28.06 kcal/mol로 측정되었다. 또한 용체화처리와 저온 시효처리시 입계취성이 발생하였으며, 이것은 로우스트왁스법으로 인장시편을 제조시 석고계매몰재로부터 혼입된 S 가 입계에 편석되었기 때문이다. Ag-25%Pd-3%In 합금에서 발생하는 입계의 불연속석출물을 억제하고자 1%의 인듐, 주석, 구리, 아연, 금, 실리콘을 첨가하여 합금의 미세조직, 경도, 전기저항변화를 고찰하였다. 아연첨가는 인듐첨가에 비해 고상선의 온도를 감소시키고 또한 불연속석출물에 아연이 고용되므로 불연속석출뿐만 아니라 연속석출을 촉진시켰다. 금첨가는 금이 은 및 팔라디움에 완전고용되기때문에 인듐의 고용도를 증가시켜 불연속석출을 다른 첨가원소때보다 최소로 억제시켰다. 또한 금함량을 2%로 증가시킬 경우 1% 첨가에 비해 불연속석출물의 부피비에는 큰 차이를 발생하지 않아 1% 의 금첨가가 더욱 경제적이었다. 첨가적으로 이리듐첨가는 불연속석출이 핵생성할 입계표면적을 증가시켜 불연속석출을 아연첨가때보다 더욱 촉진시켰다. 또한 실리콘이 불연속석출에 미치는 예민한 영향을 고찰하고자 Ag-25%Pd-3%In 합금과 Ag-25%Pd-3%In-1%Zn 합금에 실리콘을 0.01%에서 0.5% 까지 증가시켜 가면서 미세조직변화를 평가하였다. Ag-25%Pd-3%In 합금에 0.05% 미만의 실리콘을 첨가하면 $980 lcirc C$의 용체화처리시 완전고용체가 형성되었으며, 시효처리시 불연속석출이 금첨가때보다 더욱 억제되었다. 이것은 주조시 입계에 편석되었던 실리콘이 시효처리시 입계에 drag force 을 형성시켜 입계이동 도을 감소시켰기 때문이다. 아연이 첨가된 경우에는 0.05% 미만의 실리콘의 첨가로도 불연속석출을 억제시키지 못하였다. 이것은 아연이 불연속석출을 촉진시키는 것에 반해 실리콘의 함량이 부족하여 입계이동도를 감소시키지 못하였기 때문이다. 또한 실리콘함량을 0.05% 이상으로 첨가하면 $980 lcirc C$의 용체화처리시 입자조대화가 발생하였고 주조조직에서 수지상정사이에 퍼져있던 Pd-Si 편석물이 다시 녹아 조대화된 입계를 따라 필름상이 형성되었다. 입계에 형성된 필름상은 기계적성질에 나쁜 영향을 미치므로 정밀하게 실리콘함량을 조절해야 한다.