Utjecaj sinteriranja na svojstva cirkonijeve keramike

Utjecaj sinteriranja na svojstva cirkonijeve keramike

Kao vrsta keramičkog materijala, cirkonij ima visoku čvrstoću, visoku tvrdoću, dobru otpornost na trošenje, otpornost na kiseline i lužine, otpornost na visoke temperature i druga izvrsna svojstva. Osim što se naširoko koristi u industrijskom području, sa snažnim razvojem industrije proteza posljednjih godina, cirkonijeva keramika je postala najpotencijalniji materijal za protezu i privukla je pozornost mnogih istraživača.

Na performanse cirkonijeve keramike utjecat će mnogi čimbenici, danas govorimo o utjecaju sinteriranja na neka svojstva cirkonijeve keramike.

Metoda sinteriranja

Tradicionalna metoda sinteriranja je zagrijavanje tijela toplinskim zračenjem, provođenjem topline, konvekcijom topline, tako da toplina ide od površine cirkonijevog oksida prema unutrašnjosti, ali toplinska vodljivost cirkonijevog oksida lošija je od one kod glinice i drugih keramičkih materijala. Kako bi se spriječilo pucanje uzrokovano toplinskim stresom, tradicionalna brzina zagrijavanja je spora, a vrijeme dugo, što proizvodni ciklus cirkonijevog dioksida čini dugim, a proizvodni trošak visokim. Posljednjih godina, poboljšanje tehnologije obrade cirkonijevog oksida, skraćivanje vremena obrade, smanjenje troškova proizvodnje i pružanje visokoučinkovitih dentalnih cirkonijevih keramičkih materijala postali su fokus istraživanja, a mikrovalno sinteriranje nedvojbeno je metoda sinteriranja koja obećava.

Utvrđeno je da mikrovalno sinteriranje i sinteriranje pod atmosferskim tlakom nemaju značajne razlike u utjecaju polupropusnosti i otpornosti na trošenje. Razlog je taj što je gustoća cirkonijevog oksida dobivenog mikrovalnim sinteriranjem slična onoj kod konvencionalnog sinteriranja, a oba su gusto sinteriranje, ali prednosti mikrovalnog sinteriranja su niska temperatura sinteriranja, velika brzina i kratko vrijeme sinteriranja. Međutim, brzina porasta temperature sinteriranja pod atmosferskim tlakom je spora, vrijeme sinteriranja je duže, a cijelo vrijeme sinteriranja je otprilike 6-11 sati. U usporedbi s normalnim sinteriranjem pod tlakom, mikrovalno sinteriranje je nova metoda sinteriranja, koja ima prednosti kratkog vremena sinteriranja, visoke učinkovitosti i uštede energije, te može poboljšati mikrostrukturu keramike.

Neki znanstvenici također vjeruju da cirkonijev dioksid nakon mikrovalnog sinteriranja može održati metastabilniju tekvartet fazu, vjerojatno zato što se mikrovalnim brzim zagrijavanjem može postići brzo zgušnjavanje materijala na nižoj temperaturi, veličina zrna je manja i ujednačenija od normalne tlačne sinteracije, niža od veličina kritične fazne transformacije t-ZrO2, koja je pogodna za održavanje što je više moguće u metastabilnom stanju na sobnoj temperaturi, poboljšavajući čvrstoću i žilavost keramičkih materijala.

Dvostruki postupak sinteriranja

Kompaktna sinterirana cirkonijeva keramika može se obrađivati ​​samo brusnim reznim alatima zbog visoke tvrdoće i čvrstoće, a cijena obrade je visoka i vrijeme dugo. Kako bi se riješili gore navedeni problemi, ponekad će se cirkonij keramika koristiti dva puta za sinteriranje, nakon formiranja keramičkog tijela i početnog sinteriranja, CAD/CAM pojačane obrade do željenog oblika, a zatim sinteriranja do konačne temperature sinteriranja kako bi se napravila materijal potpuno gust.

Utvrđeno je da će dva procesa sinteriranja promijeniti kinetiku sinteriranja cirkonijeve keramike i imati određene učinke na gustoću sinteriranja, mehanička svojstva i mikrostrukturu cirkonijeve keramike. Mehanička svojstva jednom gusto sinterirane cirkonijeve keramike koja se može obraditi bolja su od one sinterirane dvaput. Dvoosna čvrstoća na savijanje i žilavost loma cirkonijeve keramike koja se može obraditi jednom kompaktiranom sinteriranom su veće od one sinterirane dvaput. Način loma primarne sinterirane cirkonijeve keramike je transgranularan/intergranularan, a pukotina je relativno ravna. Način loma dvaput sinterirane cirkonijeve keramike uglavnom je intergranularni lom, a trend pukotina je vijugaviji. Svojstva kompozitnog načina loma bolja su od jednostavnog intergranularnog načina loma.

Sinteriranje vakuum

Cirkonij se mora sinterirati u vakuumskom okruženju, u procesu sinteriranja će proizvesti veliki broj mjehurića, au vakuumskom okruženju, mjehurići se lako ispuštaju iz rastaljenog stanja porculanskog tijela, poboljšavaju gustoću cirkonijevog oksida, čime se povećava polupropusnost i mehanička svojstva cirkonijevog dioksida.

Stopa zagrijavanja

U procesu sinteriranja cirkonijevog dioksida, kako bi se postigla dobra izvedba i očekivani rezultati, treba usvojiti nižu brzinu zagrijavanja. Visoka brzina zagrijavanja čini unutarnju temperaturu cirkonijevog oksida neujednačenom kada se postigne konačna temperatura sinteriranja, što dovodi do pojave pukotina i stvaranja pora. Rezultati pokazuju da se s povećanjem brzine zagrijavanja skraćuje vrijeme kristalizacije kristala cirkonijeva oksida, plin između kristala se ne može ispustiti, a poroznost unutar kristala cirkonijevog oksida malo se povećava. S povećanjem brzine zagrijavanja, mala količina monoklinske kristalne faze počinje postojati u tetragonalnoj fazi cirkonijevog oksida, što će utjecati na mehanička svojstva. Istodobno, povećanjem brzine zagrijavanja zrna će se polarizirati, odnosno lak je suživot većih i manjih zrna. Sporiji stupanj zagrijavanja pogoduje stvaranju ujednačenijih zrnaca, što povećava polupropusnost cirkonijevog dioksida.