코발트 기반 합금은 다양한 유형의 마모 및 부식은 물론 고온 산화에 강한 단단한 합금입니다. 코발트를 주성분으로 사용하며 상당한 양의 니켈, 크롬, 텅스텐과 몰리브덴, 니오븀, 탄탈륨, 티타늄, 란타늄, 때로는 철과 같은 소량의 합금 원소도 포함합니다. 코발트계 합금은 합금의 조성에 따라 용접와이어, 주물, 단조품 등을 만드는데 사용될 수 있습니다. 오늘 우리가 이야기하고 있는 것은 주로 의학에서 코발트 기반 합금의 역할입니다.
생활 속에서 더욱 흔하게 접하게 되는 의료용 금속재료는 일반적으로 수술보조기구, 인공장기, 경조직, 연조직 등 다양한 방면으로 활용되며 널리 사용되고 있다. 그러나 생체의료용 금속재료 적용에 있어 가장 큰 문제점은 생리적 환경의 부식으로 인해 금속이온이 주변 조직으로 확산되고, 임플란트 재료 자체의 특성이 저하된다는 점이다. 전자는 독성 부작용을 일으킬 수 있고, 후자는 종종 임플란트 실패로 이어질 수 있습니다. 의료용 코발트 기반 합금은 내마모성과 내식성의 두 가지 주요 특성으로 인해 정형외과용 임플란트 제조에 널리 사용됩니다. 의료용 코발트 기반 합금에는 코발트-크롬-몰리브덴 합금과 코발트-니켈-크롬-몰리브덴 합금의 두 가지 기본 유형이 있습니다.
코발트-크롬 합금은 원래 항공우주 재료로 사용되었습니다. 나중에는 우수한 내마모성, 내식성 및 높은 강도로 인해 관절 표면 부품 및 인공 관절의 하중 지지 부품에 널리 사용되었습니다. 동시에 생체 적합성이 우수하여 치과용 임플란트 재료로도 많이 사용됩니다.
코발트-크롬-몰리브덴 합금 및 니켈-크롬-몰리브덴 합금은 코발트-크롬 합금의 변형입니다. 전자는 주조에 자주 사용되며 성형하기 쉬운 반면, 후자는 일반적으로 열간 단조되고 내식성이 더 좋습니다. 이 두 합금은 널리 사용되는 코발트-크롬 합금보다 더 많은 의료 용도를 갖고 있으며 생체 적합성이 뛰어납니다. 인장 강도가 높고 강성이 우수하며 안정적인 기계적 지지력을 제공할 수 있습니다. 반면, 이 두 합금은 인성이 높고 노치 민감도가 낮으며 내피로성이 우수합니다.
합금의 크롬은 합금 표면에 치밀한 산화물 층을 형성하여 합금의 내식성을 향상시킬 수 있습니다. 크롬 원소는 또한 경도가 높고 매트릭스의 강도와 합금의 내마모성을 향상시킬 수 있는 탄화물을 형성할 수 있습니다. 합금의 몰리브덴 원소는 매트릭스에 용해되어 전위 흐름에 대한 장벽이 되어 매트릭스의 강도를 향상시킬 수 있습니다.
