A szinterezés hatása a cirkónium-oxid kerámiák tulajdonságaira

A szinterezés hatása a cirkónium-oxid kerámiák tulajdonságaira

Egyfajta kerámiaanyagként a cirkónium nagy szilárdsággal, nagy keménységgel, jó kopásállósággal, sav- és lúgállósággal, magas hőmérséklettel és egyéb kiváló tulajdonságokkal rendelkezik. Amellett, hogy az ipari területen széles körben használják, a fogsoripar elmúlt évek erőteljes fejlődésével a cirkónium-oxid kerámiák a leginkább potenciális műfogsor anyagokká váltak, és sok kutató figyelmét felkeltették.

A cirkónium-oxid kerámiák teljesítményét számos tényező befolyásolja, ma a szinterezés hatásáról beszélünk a cirkónium-oxid kerámiák egyes tulajdonságaira.

Szinterezési módszer

A hagyományos szinterezési módszer szerint a testet hősugárzással, hővezetéssel, hőkonvekcióval melegítik fel úgy, hogy a hő a cirkónia felületéről a belső térbe kerül, de a cirkónium-oxid hővezető képessége rosszabb, mint az alumínium-oxidé és más kerámia anyagoké. A termikus igénybevétel okozta repedés megelőzése érdekében a hagyományos fűtési sebesség lassú és az idő hosszú, ami miatt a cirkónium-oxid gyártási ciklusa hosszú és a gyártási költség magas. Az elmúlt években a cirkónium-oxid feldolgozási technológiájának javítása, a feldolgozási idő lerövidítése, a gyártási költségek csökkentése és a nagy teljesítményű fogászati ​​cirkónium-kerámia anyagok biztosítása került a kutatás fókuszába, és a mikrohullámú szinterezés kétségtelenül ígéretes szinterezési módszer.

Megállapítást nyert, hogy a mikrohullámú szinterezés és az atmoszférikus nyomású szinterezés nem mutat szignifikáns különbséget a félig áteresztőképesség és a kopásállóság befolyásában. Ennek oka, hogy a mikrohullámú szintereléssel nyert cirkónium-oxid sűrűsége hasonló a hagyományos szintereléshez, és mindkettő sűrű szinterezés, de a mikrohullámú szinterezés előnyei az alacsony szinterezési hőmérséklet, a gyors sebesség és a rövid szinterezési idő. A légköri nyomású szinterezés hőmérséklet-emelkedési sebessége azonban lassú, a szinterezési idő hosszabb, és a szinterezés teljes ideje nagyjából 6-11 óra. A normál nyomású szintereléshez képest a mikrohullámú szinterezés egy új szinterezési módszer, amelynek előnyei a rövid szinterezési idő, a nagy hatékonyság és az energiatakarékosság, valamint javíthatja a kerámiák mikroszerkezetét.

Egyes tudósok azt is hiszik, hogy a mikrohullámú szinterezés után a cirkónium-oxid metastabilabb tekvartett fázist tud fenntartani, valószínűleg azért, mert a mikrohullámú gyors melegítés az anyag gyors tömörödését éri el alacsonyabb hőmérsékleten, a szemcseméret kisebb és egyenletesebb, mint a normál nyomású szinterezésnél, alacsonyabb, mint a t-ZrO2 kritikus fázistranszformációs mérete, amely alkalmas arra, hogy szobahőmérsékleten a lehető legnagyobb mértékben metastabil állapotban maradjon, javítva a a kerámia anyagok szilárdsága és szívóssága.

Kettős szinterezési folyamat

A kompakt szinterezett cirkónium-kerámiák a nagy keménység és szilárdság miatt csak csiszolt vágószerszámokkal dolgozhatók meg, valamint a feldolgozási költségek magasak és az idő hosszú. A fenti problémák megoldása érdekében néha cirkónium-kerámiát alkalmaznak kétszeri szinterezési eljárással, a kerámiatest kialakítása és a kezdeti szinterezés, a CAD/CAM erősítő megmunkálás a kívánt formára, majd szinterezés a végső szinterezési hőmérsékletre. az anyag teljesen sűrű.

Azt találták, hogy két szinterezési folyamat megváltoztatja a cirkónium-oxid kerámiák szinterezési kinetikáját, és bizonyos hatást gyakorol a cirkónium-oxid kerámiák szinterezési sűrűségére, mechanikai tulajdonságaira és mikroszerkezetére. A megmunkálható cirkónium-oxid kerámiák mechanikai tulajdonságai egyszeri sûrûre jobbak, mint a kétszer szinterezettek. Az egyszer tömörített, megmunkálható cirkónium-kerámiák biaxiális hajlítószilárdsága és törési szilárdsága nagyobb, mint a kétszer szinterezetté. Az elsődleges szinterezett cirkónium-oxid kerámiák törési módja transzgranuláris/szemcseközi, és a repedés ütése viszonylag egyenes. A kétszer szinterezett cirkónium-kerámiák törési módja főként szemcseközi törés, a repedéstrend pedig kanyargósabb. A kompozit törési mód tulajdonságai jobbak, mint az egyszerű szemcseközi törési mód.

Szinterező vákuum

A cirkónium-oxidot vákuumkörnyezetben kell szinterezni, a szinterezési folyamat során nagyszámú buborék keletkezik, és vákuum környezetben a buborékok könnyen kiürülnek a porcelántest olvadt állapotából, javítják a cirkónium sűrűségét, ezáltal növelve a cirkónium féligáteresztő képessége és mechanikai tulajdonságai.

Fűtési sebesség

A cirkónium-oxid szinterezési folyamatában a jó teljesítmény és a várt eredmények elérése érdekében alacsonyabb fűtési sebességet kell alkalmazni. A nagy hevítési sebesség egyenetlenné teszi a cirkónium belső hőmérsékletét a végső szinterezési hőmérséklet elérésekor, ami repedések megjelenéséhez és pórusok kialakulásához vezet. Az eredmények azt mutatják, hogy a hevítési sebesség növelésével a cirkónium-oxid kristályok kristályosodási ideje lerövidül, a kristályok közötti gáz nem tud kiürülni, és a cirkónium-oxid kristályok belsejében a porozitás enyhén megnő. A hevítési sebesség növekedésével a cirkónium-oxid tetragonális fázisában kis mennyiségű monoklin kristályfázis kezd kialakulni, ami befolyásolja a mechanikai tulajdonságokat. Ugyanakkor a hevítési sebesség növelésével a szemcsék polarizálódnak, vagyis a nagyobb és kisebb szemcsék együttélése könnyű. A lassabb melegítési sebesség elősegíti az egyenletesebb szemcsék kialakulását, ami növeli a cirkónium féligáteresztő képességét.