Pengaruh sintering terhadap sifat keramik zirkonia

Pengaruh sintering terhadap sifat keramik zirkonia

Sebagai salah satu bahan keramik, zirkonium memiliki kekuatan tinggi, kekerasan tinggi, ketahanan aus yang baik, tahan asam dan alkali, tahan suhu tinggi dan sifat unggulan lainnya. Selain banyak digunakan dalam bidang industri, dengan pesatnya perkembangan industri gigi tiruan dalam beberapa tahun terakhir, keramik zirkonia menjadi bahan gigi tiruan yang paling potensial dan menarik perhatian banyak peneliti.

Kinerja keramik zirkonia akan dipengaruhi oleh banyak faktor, hari ini kita akan membahas tentang dampak sintering terhadap beberapa sifat keramik zirkonia.

Metode sintering

Metode sintering tradisional adalah memanaskan tubuh melalui radiasi panas, konduksi panas, konveksi panas, sehingga panas berpindah dari permukaan zirkonia ke bagian dalam, namun konduktivitas termal zirkonia lebih buruk dibandingkan alumina dan bahan keramik lainnya. Untuk mencegah retak akibat tekanan termal, kecepatan pemanasan tradisional lambat dan waktu lama, yang membuat siklus produksi zirkonia menjadi panjang dan biaya produksi tinggi. Dalam beberapa tahun terakhir, peningkatan teknologi pemrosesan zirkonia, memperpendek waktu pemrosesan, mengurangi biaya produksi, dan menyediakan bahan keramik zirkonia gigi berkinerja tinggi telah menjadi fokus penelitian, dan sintering gelombang mikro tidak diragukan lagi merupakan metode sintering yang menjanjikan.

Ditemukan bahwa sintering gelombang mikro dan sintering tekanan atmosfer tidak memiliki perbedaan yang signifikan terhadap pengaruh semi-permeabilitas dan ketahanan aus. Alasannya adalah kepadatan zirkonia yang diperoleh dengan sintering gelombang mikro mirip dengan sintering konvensional, dan keduanya merupakan sintering padat, namun keunggulan sintering gelombang mikro adalah suhu sintering yang rendah, kecepatan cepat dan waktu sintering yang singkat. Namun, laju kenaikan suhu sintering tekanan atmosfer lambat, waktu sintering lebih lama, dan seluruh waktu sintering kira-kira 6-11 jam. Dibandingkan dengan sintering tekanan normal, sintering gelombang mikro merupakan metode sintering baru, yang memiliki keunggulan waktu sintering yang singkat, efisiensi tinggi dan hemat energi, serta dapat memperbaiki struktur mikro keramik.

Beberapa ahli juga percaya bahwa zirkonia setelah sintering gelombang mikro dapat mempertahankan fase tekuartet yang lebih metastabil, mungkin karena pemanasan cepat gelombang mikro dapat mencapai pemadatan material yang cepat pada suhu yang lebih rendah, ukuran butir lebih kecil dan lebih seragam dibandingkan dengan sintering tekanan normal, lebih rendah dari sintering tekanan normal. ukuran transformasi fase kritis t-ZrO2, yang kondusif untuk mempertahankan sebanyak mungkin keadaan metastabil pada suhu kamar, meningkatkan kekuatan dan ketangguhan bahan keramik.

Proses sintering ganda

Keramik zirkonia sinter kompak hanya dapat diproses dengan alat pemotong ampelas karena kekerasan dan kekuatannya yang tinggi, serta biaya pemrosesan yang tinggi dan waktu yang lama. Untuk mengatasi masalah di atas, terkadang keramik zirkonia akan digunakan dua kali proses sintering, setelah pembentukan badan keramik dan sintering awal, pemesinan amplifikasi CAD/CAM ke bentuk yang diinginkan, dan kemudian sintering hingga suhu sintering akhir untuk menghasilkan bahannya benar-benar padat.

Diketahui bahwa dua proses sintering akan mengubah kinetika sintering keramik zirkonia, dan akan mempunyai efek tertentu pada kepadatan sintering, sifat mekanik dan struktur mikro keramik zirkonia. Sifat mekanik keramik zirkonia yang dapat dikerjakan dengan mesin yang disinter sekali padat lebih baik daripada keramik zirkonia yang disinter dua kali. Kekuatan tekuk biaksial dan ketangguhan patah dari keramik zirkonia yang dapat dikerjakan dengan mesin yang disinter setelah dipadatkan lebih tinggi dibandingkan dengan yang disinter dua kali. Cara patah keramik zirkonia sinter primer adalah transgranular/intergranular, dan retakannya relatif lurus. Cara patahan keramik zirkonia yang disinter dua kali sebagian besar adalah patahan intergranular, dan tren retaknya lebih berliku-liku. Sifat mode rekahan komposit lebih baik daripada mode rekahan intergranular sederhana.

Sintering vakum

Zirkonia harus disinter dalam lingkungan vakum, dalam proses sintering akan menghasilkan sejumlah besar gelembung, dan dalam lingkungan vakum, gelembung mudah dikeluarkan dari keadaan cair tubuh porselen, meningkatkan kepadatan zirkonia, sehingga meningkatkan kepadatan zirkonia. semi-permeabilitas dan sifat mekanik zirkonia.

Tingkat pemanasan

Dalam proses sintering zirkonia, untuk mendapatkan kinerja yang baik dan hasil yang diharapkan, laju pemanasan yang lebih rendah harus diterapkan. Laju pemanasan yang tinggi membuat suhu internal zirkonia tidak merata ketika mencapai suhu sintering akhir, sehingga menyebabkan munculnya retakan dan terbentuknya pori-pori. Hasilnya menunjukkan bahwa dengan meningkatnya laju pemanasan, waktu kristalisasi kristal zirkonia menjadi lebih pendek, gas antar kristal tidak dapat dikeluarkan, dan porositas di dalam kristal zirkonia sedikit meningkat. Dengan meningkatnya laju pemanasan, sejumlah kecil fase kristal monoklinik mulai ada pada fase tetragonal zirkonia, yang akan mempengaruhi sifat mekanik. Pada saat yang sama, dengan meningkatnya laju pemanasan, butiran akan terpolarisasi, sehingga butiran yang lebih besar dan yang lebih kecil dapat hidup berdampingan dengan mudah. Laju pemanasan yang lebih lambat kondusif bagi pembentukan butiran yang lebih seragam, yang meningkatkan semipermeabilitas zirkonia.