Effet du frittage sur les propriétés des céramiques de zircone

Effet du frittage sur les propriétés des céramiques de zircone

En tant que type de matériau céramique, le zirconium présente une résistance élevée, une dureté élevée, une bonne résistance à l'usure, une résistance aux acides et aux alcalis, une résistance aux températures élevées et d'autres excellentes propriétés. En plus d'être largement utilisées dans le domaine industriel, avec le développement vigoureux de l'industrie des prothèses dentaires ces dernières années, les céramiques de zircone sont devenues les matériaux pour prothèses les plus potentiels et ont attiré l'attention de nombreux chercheurs.

Les performances des céramiques de zircone seront affectées par de nombreux facteurs. Nous parlons aujourd'hui de l'impact du frittage sur certaines propriétés des céramiques de zircone.

Méthode de frittage

La méthode de frittage traditionnelle consiste à chauffer le corps par rayonnement thermique, conduction thermique, convection thermique, de sorte que la chaleur s'étende de la surface de la zircone vers l'intérieur, mais la conductivité thermique de la zircone est pire que celle de l'alumine et d'autres matériaux céramiques. Afin d'éviter les fissures causées par les contraintes thermiques, la vitesse de chauffage traditionnelle est lente et la durée est longue, ce qui rend le cycle de production de zircone long et le coût de production est élevé. Ces dernières années, l'amélioration de la technologie de traitement de la zircone, le raccourcissement du temps de traitement, la réduction des coûts de production et la fourniture de matériaux céramiques dentaires en zircone de haute performance sont devenus le centre de la recherche, et le frittage par micro-ondes est sans aucun doute une méthode de frittage prometteuse.

Il s’avère que le frittage par micro-ondes et le frittage sous pression atmosphérique n’ont pas de différence significative sur l’influence de la semi-perméabilité et de la résistance à l’usure. La raison en est que la densité de la zircone obtenue par frittage par micro-ondes est similaire à celle du frittage conventionnel, et les deux sont un frittage dense, mais les avantages du frittage par micro-ondes sont une faible température de frittage, une vitesse rapide et un temps de frittage court. Cependant, le taux de montée en température du frittage à pression atmosphérique est lent, le temps de frittage est plus long et la durée totale du frittage est d'environ 6 à 11 heures. Par rapport au frittage sous pression normale, le frittage par micro-ondes est une nouvelle méthode de frittage qui présente les avantages d'un temps de frittage court, d'un rendement élevé et d'une économie d'énergie, et peut améliorer la microstructure de la céramique.

Certains chercheurs pensent également que la zircone après frittage par micro-ondes peut maintenir une phase tequartet plus métastable, peut-être parce que le chauffage rapide par micro-ondes peut obtenir une densification rapide du matériau à une température plus basse, la taille des grains est plus petite et plus uniforme que celle du frittage sous pression normale, inférieure à la taille critique de transformation de phase du t-ZrO2, qui favorise le maintien autant que possible dans un état métastable à température ambiante, améliorant ainsi la résistance et la ténacité des matériaux céramiques.

Processus de double frittage

Les céramiques de zircone frittées compactes ne peuvent être traitées qu'avec des outils de coupe en émeri en raison de leur dureté et de leur résistance élevées, et le coût de traitement est élevé et le temps est long. Afin de résoudre les problèmes ci-dessus, les céramiques de zircone seront parfois utilisées deux fois dans un processus de frittage, après la formation du corps en céramique et le frittage initial, l'usinage par amplification CAD/CAM jusqu'à la forme souhaitée, puis le frittage jusqu'à la température de frittage finale pour obtenir le matériau complètement dense.

Il s'avère que deux processus de frittage modifieront la cinétique de frittage des céramiques de zircone et auront certains effets sur la densité de frittage, les propriétés mécaniques et la microstructure des céramiques de zircone. Les propriétés mécaniques des céramiques de zircone usinables frittées une fois denses sont meilleures que celles frittées deux fois. La résistance à la flexion biaxiale et la ténacité à la rupture des céramiques de zircone usinables frittées une fois compactes sont supérieures à celles frittées deux fois. Le mode de fracture des céramiques de zircone frittées primaires est transgranulaire/intergranulaire et la direction de la fissure est relativement droite. Le mode de fracture des céramiques de zircone frittées deux fois est principalement une fracture intergranulaire et la tendance aux fissures est plus tortueuse. Les propriétés du mode de fracture composite sont meilleures que celles du mode de fracture intergranulaire simple.

Vide de frittage

La zircone doit être frittée dans un environnement sous vide, dans le processus de frittage produira un grand nombre de bulles, et dans un environnement sous vide, les bulles sont faciles à évacuer de l'état fondu du corps en porcelaine, améliorent la densité de la zircone, augmentant ainsi la semi-perméabilité et propriétés mécaniques de la zircone.

Taux de chauffage

Dans le processus de frittage de la zircone, afin d'obtenir de bonnes performances et les résultats attendus, une vitesse de chauffage plus faible doit être adoptée. La vitesse de chauffage élevée rend la température interne de la zircone inégale lorsqu'elle atteint la température finale de frittage, conduisant à l'apparition de fissures et à la formation de pores. Les résultats montrent qu'avec l'augmentation de la vitesse de chauffage, le temps de cristallisation des cristaux de zircone est raccourci, le gaz entre les cristaux ne peut pas être évacué et la porosité à l'intérieur des cristaux de zircone augmente légèrement. Avec l'augmentation de la vitesse de chauffage, une petite quantité de phase cristalline monoclinique commence à exister dans la phase tétragonale de la zircone, ce qui affectera les propriétés mécaniques. Dans le même temps, avec l’augmentation de la vitesse de chauffage, les grains seront polarisés, c’est-à-dire que la coexistence de grains plus gros et plus petits sera facile. La vitesse de chauffage plus lente favorise la formation de grains plus uniformes, ce qui augmente la semi-perméabilité de la zircone.