Ефект от синтероването върху свойствата на циркониевата керамика

Ефект от синтероването върху свойствата на циркониевата керамика

Като вид керамичен материал, цирконият има висока якост, висока твърдост, добра устойчивост на износване, киселинна и алкална устойчивост, устойчивост на висока температура и други отлични свойства.Освен че се използва широко в промишленото поле, с енергичното развитие на производството на зъбни протези през последните години, циркониевата керамика се превърна в най-потенциалния материал за зъбни протези и привлече вниманието на много изследователи.

Ефективността на циркониевата керамика ще бъде повлияна от много фактори, днес говорим за влиянието на синтероването върху някои свойства на циркониевата керамика.

Метод на синтероване

Традиционният метод на синтероване е да се нагрява тялото чрез топлинно излъчване, топлинна проводимост, топлинна конвекция, така че топлината да е от повърхността на циркония към вътрешността, но топлопроводимостта на циркония е по-лоша от тази на алуминиевия оксид и други керамични материали.За да се предотврати напукване, причинено от термичен стрес, традиционната скорост на нагряване е бавна и времето е дълго, което прави производствения цикъл на циркония дълъг и производствените разходи са високи.През последните години подобряването на технологията за обработка на циркониев оксид, съкращаването на времето за обработка, намаляването на производствените разходи и осигуряването на висококачествени дентални циркониеви керамични материали се превърнаха във фокуса на изследванията, а микровълновото синтероване несъмнено е обещаващ метод за синтероване.

Установено е, че микровълновото синтероване и синтероването при атмосферно налягане нямат значителна разлика върху влиянието на полупропускливостта и устойчивостта на износване.Причината е, че плътността на циркония, получен чрез микровълново синтероване, е подобна на тази при конвенционалното синтероване и двете са плътно синтероване, но предимствата на микровълновото синтероване са ниска температура на синтероване, висока скорост и кратко време за синтероване.Въпреки това, скоростта на повишаване на температурата при синтероване при атмосферно налягане е бавна, времето за синтероване е по-дълго и цялото време на синтероване е приблизително 6-11 часа.В сравнение с нормалното синтероване под налягане, микровълновото синтероване е нов метод на синтероване, който има предимствата на кратко време за синтероване, висока ефективност и икономия на енергия и може да подобри микроструктурата на керамиката.

Някои учени също смятат, че цирконийът след микровълново синтероване може да поддържа по-метастабилна теквартетна фаза, вероятно защото бързото нагряване в микровълнова фурна може да постигне бързо уплътняване на материала при по-ниска температура, размерът на зърната е по-малък и по-равномерен от този при нормално синтероване под налягане, по-нисък от критичният размер на фазовата трансформация на t-ZrO2, което е благоприятно за поддържане на възможно най-голяма степен в метастабилно състояние при стайна температура, подобрявайки здравината и издръжливостта на керамичните материали.

Процес на двойно синтероване

Компактната синтерована циркониева керамика може да се обработва само с шмиргелови режещи инструменти поради високата твърдост и здравина, а разходите за обработка са високи и времето е дълго.За да се решат горните проблеми, понякога циркониевата керамика ще се използва два пъти процес на синтероване, след формирането на керамичното тяло и първоначалното синтероване, CAD/CAM усилващата обработка до желаната форма и след това синтероване до крайната температура на синтероване, за да се направи материалът е напълно плътен.

Установено е, че два процеса на синтероване ще променят кинетиката на синтероване на циркониевата керамика и ще имат определени ефекти върху плътността на синтероване, механичните свойства и микроструктурата на циркониевата керамика.Механичните свойства на обработваемата циркониева керамика, синтерована веднъж плътно, са по-добри от тези, синтеровани два пъти.Двуосната якост на огъване и якостта на счупване на обработваемата циркониева керамика, синтерована веднъж компактна, са по-високи от тези, синтеровани два пъти.Режимът на счупване на първично синтерованата циркониева керамика е трансгрануларен/интергрануларен, а ударът на пукнатината е относително прав.Режимът на счупване на два пъти синтерована циркониева керамика е главно междукристално счупване и тенденцията на напукване е по-криволичеща.Свойствата на композитния режим на счупване са по-добри от режима на обикновено междузърнесто счупване.

Вакуум за синтероване

Цирконият трябва да бъде синтерован във вакуумна среда, в процеса на синтероване ще се получат голям брой мехурчета, а във вакуумна среда мехурчетата лесно се отделят от разтопеното състояние на порцелановото тяло, подобряват плътността на циркония, като по този начин увеличават полупропускливост и механични свойства на циркония.

Скорост на нагряване

В процеса на синтероване на цирконий, за да се получат добри резултати и очаквани резултати, трябва да се приеме по-ниска скорост на нагряване.Високата скорост на нагряване прави вътрешната температура на циркония неравномерна при достигане на крайната температура на синтероване, което води до появата на пукнатини и образуването на пори.Резултатите показват, че с увеличаване на скоростта на нагряване, времето за кристализация на циркониеви кристали се съкращава, газът между кристалите не може да се изпусне и порьозността вътре в циркониевите кристали се увеличава леко.С увеличаването на скоростта на нагряване малко количество моноклинна кристална фаза започва да съществува в тетрагоналната фаза на циркония, което ще повлияе на механичните свойства.В същото време, с увеличаване на скоростта на нагряване, зърната ще бъдат поляризирани, тоест съвместното съществуване на по-големи и по-малки зърна е лесно.По-бавната скорост на нагряване благоприятства образуването на по-равномерни зърна, което увеличава полупропускливостта на циркония.