치과용 합금과 도재는 서로 다른 재료가 만나 하나의 치아형태를 나타낼 수 있어야 하며 오랜 시간 사용함에도 깨지거나 변형 없는 형태를 갖추어야 합니다. 내부에는 합금이 존재하고 외부에는 도재로 감싸는 형태로 전치뿐만 아니라 구치에도 많이 사용되며 도재의 두께가 충분치 못할 경우 합금을 노출시켜 제작하기도 합니다. 그러나 전치부에 있어서는 심미성이 중요하기 때문에 도재의 두께가 충분치 못할 경우 원하는 색상을 나타내기 어렵습니다. 도재와 합금의 결합은 어떠한 방법으로 이루어지는지 알아보도록 하겠습니다.
화학적 결합
화학적 결합이란 치과용 합금을 degassing 하거나 고온 가열에 의해 금속 표면에 산화막이 형성되고 이 산화막과 도재 성분 속 산화물이 전자 공유하여 화학적으로 결합하는 것을 일컫는 말입니다. 화학적 결합이 도재와 합금 결합에 있어 가장 강력한 결합력으로 작용하며 금속표면에 산화막이 형성되는 것은 금속의 종류에 따라 두께가 다양합니다. 과거에는 Be 성분으로 인해 산화막이 작업하기 편리한 정도로 조절이 되었는데 Be이 인체에 유해한 성분으로 사용금지 됨에 따라 산화막이 과도하게 생겨 오히려 도재와의 결합을 분리시켜 버리곤 합니다. 도재와 금속 간의 화학적 결합은 고온 가열 시 산화막이 생성되는 양에 따라 결정된다고 봐도 무방합니다.
기계적 결합
기계적 결합은 치과용 합금을 주조한 후 표면을 다듬는 과정에서 생기는 거친 표면의 형태라고 이해하면 쉬울 거 같습니다. 주조후 금속표면을 sandblasting 하거나 원하는 형태로 다듬기 위해 disking과정과 grinding과정을 거치면서 도재와의 기계적 결합을 일으킬 수 있습니다. 그러나 과도한 undercut은 도재와의 공간을 만들게 되고 작업과정 중 기포 발생의 원인이 될 수 있습니다. 그렇기 때문에 금속 표면을 다듬을 때에는 항상 거친 도구를 이용하여 다듬기 시작하여 마지막에는 가장 고운 도구를 사용하며 모든 작업이 끝난 후 sandblasting을 골고루 시행하여 향후 작업에서 문제가 생기지 않도록 시행하는 것이 가장 좋은 방법이라 할 수 있습니다.
물리적 결합
물리적 결합은 분자 간 인력에 의한 결합과 도재의 압축력에 의한 결합이 있습니다. 분자 간 인력에 의한 결합은 Vander Waal's force라고 하는데 치과용 합금과 도재사이에서 서로 다른 재료의 분자적 인력으로 볼 수 있습니다. 치과용 합금과 도재는 서로 다른 물질로 구성되어 있지만 이들의 표면에서 일시적인 전자 분포의 불균형이 발생될 수 있습니다. 이러한 일시적인 전자 분포의 불균형은 한 재료의 분자가 다른 재료의 분자를 일시적으로 끌어당기는 약한 인력을 발생시킵니다. 도재 압축력에 의한 결합은 금속 위에 도재를 축성 후 고온에서 열처리 과정을 겪으며 이때 도재는 수축하게 되고 금속 표면에 압축력을 가하게 됩니다. 이 압축력이 금속과 도재간의 안정적인 물리적 결합을 생성시키게 됩니다. 도재의 열팽창계수를 금속보다 낮게 만들면 도재 속에 압축응력이 발생하여 금속을 조이는 힘이 발생하게 되므로 도재와 금속 간의 열팽창계수를 조정하는 것이 도재와 금속 간의 결합력을 증진시킬 수 있습니다.
도재와 치과용 금속의 결합기 전은 크게 3가지로 나누어 볼 수 있었으며 이중 화학적 결합이 가장 강력한 결합이라고 볼 수 있습니다. 그다음으로는 기계적 결합과 압축력에 의한 결합이며 이 두 가지의 결합력은 비슷하다고 볼 수 있습니다. 분자 간 인력결합인 Vander Waal's force는 전체적인 결합력으로 보았을 땐 그 효과가 미미하다고 볼 수 있습니다. 그리고 위에서 언급하지 않았지만 치과용 합금과 도재의 wettability가 좋아야 금속표면의 미세한 공간에 도재가 흘러들어 가 도재가 고체로 변하고 난 후 강력한 기계적인 맞물림이 생길 수 있습니다. 도재의 내구성과 지속성은 도재와 합금의 결합력에 의해 결정된다고 보아도 무방함으로 결합력을 향상할 수 있도록 작업과정에 신경 써야 할 것입니다.