تأثير التلبيد على خواص سيراميك الزركونيا

كنوع من المواد الخزفية، يتمتع الزركونيوم بقوة عالية، وصلابة عالية، ومقاومة جيدة للتآكل، ومقاومة للأحماض والقلويات، ومقاومة درجات الحرارة العالية وخصائص ممتازة أخرى. بالإضافة إلى استخدامه على نطاق واسع في المجال الصناعي، مع التطور القوي لصناعة أطقم الأسنان في السنوات الأخيرة، أصبح سيراميك الزركونيا من أكثر مواد أطقم الأسنان المحتملة وجذب انتباه العديد من الباحثين.

طريقة التلبيد

تتمثل طريقة التلبيد التقليدية في تسخين الجسم من خلال الإشعاع الحراري، والتوصيل الحراري، والحمل الحراري، بحيث تنتقل الحرارة من سطح الزركونيا إلى الداخل، ولكن التوصيل الحراري للزركونيا أسوأ من الألومينا والمواد الخزفية الأخرى. من أجل منع التشقق الناتج عن الإجهاد الحراري، تكون سرعة التسخين التقليدية بطيئة والوقت طويل، مما يجعل دورة إنتاج الزركونيا طويلة وتكلفة الإنتاج مرتفعة. في السنوات الأخيرة، أصبح تحسين تكنولوجيا معالجة الزركونيا، وتقصير وقت المعالجة، وتقليل تكلفة الإنتاج، وتوفير مواد سيراميك زركونيا للأسنان عالية الأداء، محور البحث، ولا شك أن تلبيد الميكروويف هو طريقة تلبيد واعدة.

لقد وجد أن التلبيد بالموجات الدقيقة والتلبيد بالضغط الجوي ليس لهما فرق كبير في تأثير شبه النفاذية ومقاومة التآكل. والسبب هو أن كثافة الزركونيا التي يتم الحصول عليها عن طريق تلبيد الميكروويف تشبه كثافة التلبيد التقليدي، وكلاهما تلبيد كثيف، ولكن مزايا تلبيد الميكروويف هي درجة حرارة تلبيد منخفضة وسرعة عالية ووقت تلبيد قصير. ومع ذلك، فإن معدل ارتفاع درجة الحرارة لتلبد الضغط الجوي يكون بطيئًا، ووقت التلبيد أطول، ووقت التلبيد بالكامل هو تقريبًا 6-11 ساعة. بالمقارنة مع تلبيد الضغط العادي، تلبيد الميكروويف هو طريقة تلبيد جديدة، والتي تتميز بمزايا وقت تلبيد قصير، والكفاءة العالية وتوفير الطاقة، ويمكن أن تحسن البنية المجهرية للسيراميك.

يعتقد بعض العلماء أيضًا أن الزركونيا بعد تلبيد الميكروويف يمكن أن يحافظ على مرحلة رباعية أكثر استقرارًا، ربما لأن التسخين السريع بالميكروويف يمكن أن يحقق تكثيفًا سريعًا للمادة عند درجة حرارة منخفضة، ويكون حجم الحبوب أصغر وأكثر تجانسًا من تلبيد الضغط العادي، أقل من حجم تحول المرحلة الحرجة لـ t-ZrO2، والذي يفضي إلى الحفاظ على أكبر قدر ممكن من الحالة شبه المستقرة في درجة حرارة الغرفة، مما يحسن قوة ومتانة المواد الخزفية.

عملية تلبيد مزدوجة

لا يمكن معالجة سيراميك الزركونيا الملبد المدمج إلا باستخدام أدوات قطع الصنفرة بسبب الصلابة والقوة العالية، كما أن تكلفة المعالجة مرتفعة والوقت طويل. من أجل حل المشاكل المذكورة أعلاه، في بعض الأحيان سيتم استخدام سيراميك الزركونيا مرتين في عملية التلبيد، بعد تشكيل الجسم الخزفي والتلبيد الأولي، وتصنيع CAD / CAM إلى الشكل المطلوب، ثم التلبيد إلى درجة حرارة التلبيد النهائية لصنع المادة كثيفة تماما.

لقد وجد أن عمليتي التلبيد ستغيران حركية التلبيد لسيراميك الزركونيا، وسيكون لهما تأثيرات معينة على كثافة التلبيد والخواص الميكانيكية والبنية المجهرية لسيراميك الزركونيا. إن الخواص الميكانيكية لسيراميك الزركونيا القابل للتشكيل والمتكلس مرة واحدة تكون أفضل من تلك الملبدة مرتين. إن قوة الانحناء ثنائي المحور وصلابة الكسر لسيراميك الزركونيا القابل للتشغيل الآلي الملبد مرة واحدة تكون أعلى من تلك الملبدة مرتين. وضع الكسر لسيراميك الزركونيا الملبد الأولي هو عبارة عن حبيبات / بين الحبيبات، ويكون ضربة الكراك مستقيمة نسبيًا. وضع الكسر لسيراميك الزركونيا الملبد مرتين هو في الأساس كسر بين الحبيبات، واتجاه الكراك أكثر ملتوية. خصائص وضع الكسر المركب أفضل من وضع الكسر الحبيبي البسيط.

فراغ تلبيد

يجب تلبيد الزركونيا في بيئة مفرغة، وفي عملية التلبيد ستنتج عددًا كبيرًا من الفقاعات، وفي بيئة مفرغة، من السهل تفريغ الفقاعات من الحالة المنصهرة لجسم البورسلين، وتحسين كثافة الزركونيا، وبالتالي زيادة شبه النفاذية والخواص الميكانيكية للزركونيا.

معدل التدفئة

في عملية تلبيد الزركونيا، من أجل الحصول على الأداء الجيد والنتائج المتوقعة، ينبغي اعتماد معدل تسخين أقل. معدل التسخين المرتفع يجعل درجة الحرارة الداخلية للزركونيا متفاوتة عند الوصول إلى درجة حرارة التلبيد النهائية، مما يؤدي إلى ظهور الشقوق وتكوين المسام. أظهرت النتائج أنه مع زيادة معدل التسخين، يتم تقليل وقت تبلور بلورات الزركونيا، ولا يمكن تفريغ الغاز بين البلورات، وتزداد المسامية داخل بلورات الزركونيا قليلاً. مع زيادة معدل التسخين، تبدأ كمية صغيرة من الطور البلوري أحادي الميل في التواجد في الطور الرباعي للزركونيا، مما سيؤثر على الخواص الميكانيكية. وفي الوقت نفسه، مع زيادة معدل التسخين، سيتم استقطاب الحبوب، أي أن التعايش بين الحبوب الأكبر والأصغر يكون سهلاً. يؤدي معدل التسخين الأبطأ إلى تكوين حبيبات أكثر تجانسًا، مما يزيد من نصف نفاذية الزركونيا.