Effekt av sintring på egenskapene til zirkoniumkeramikk

Effekt av sintring på egenskapene til zirkoniumkeramikk

Som et slags keramisk materiale har zirkonium høy styrke, høy hardhet, god slitestyrke, syre- og alkalibestandighet, høy temperaturbestandighet og andre utmerkede egenskaper. I tillegg til å være mye brukt i industrifeltet, med den kraftige utviklingen av proteseindustrien de siste årene, har zirconia keramikk blitt de mest potensielle protesematerialene og tiltrukket seg oppmerksomheten til mange forskere.

Ytelsen til zirconia keramikk vil bli påvirket av mange faktorer, i dag snakker vi om virkningen av sintring på noen egenskaper av zirconia keramikk.

Sintringsmetode

Den tradisjonelle sintringsmetoden er å varme opp kroppen gjennom varmestråling, varmeledning, varmekonveksjon, slik at varmen kommer fra overflaten av zirkonium til det indre, men den termiske ledningsevnen til zirkonium er dårligere enn for alumina og andre keramiske materialer. For å forhindre sprekkdannelse forårsaket av termisk stress, er den tradisjonelle oppvarmingshastigheten langsom og tiden er lang, noe som gjør produksjonssyklusen av zirkoniumoksid lang og produksjonskostnaden er høy. I løpet av de siste årene har forbedring av prosesseringsteknologien til zirkoniumoksid, forkorting av behandlingstiden, redusert produksjonskostnad og høyytelses dental zirkonia keramiske materialer blitt fokus for forskning, og mikrobølgesintring er utvilsomt en lovende sintringsmetode.

Det er funnet at mikrobølgesintring og atmosfærisk trykksintring ikke har noen signifikant forskjell på påvirkningen av semipermeabilitet og slitestyrke. Årsaken er at tettheten til zirkoniumoksid oppnådd ved mikrobølgesintring er lik den for konvensjonell sintring, og begge er tett sintring, men fordelene med mikrobølgesintring er lav sintringstemperatur, høy hastighet og kort sintringstid. Imidlertid er temperaturstigningshastigheten ved atmosfærisk trykksintring sakte, sintringstiden er lengre, og hele sintringstiden er omtrent 6-11 timer. Sammenlignet med normal trykksintring er mikrobølgesintring en ny sintringsmetode, som har fordelene med kort sintringstid, høy effektivitet og energisparing, og kan forbedre mikrostrukturen til keramikk.

Noen forskere mener også at zirkoniumoksid etter mikrobølgesintring kan opprettholde en mer metastabil tekvartettfase, muligens fordi mikrobølge-hurtig oppvarming kan oppnå rask fortetting av materialet ved lavere temperatur, kornstørrelsen er mindre og mer jevn enn den for normal trykksintring, lavere enn den kritiske fasetransformasjonsstørrelsen til t-ZrO2, som bidrar til å opprettholde så mye som mulig i metastabil tilstand ved romtemperatur, og forbedre styrken og seighet av keramiske materialer.

Dobbel sintringsprosess

Kompakt sintret zirconia keramikk kan bare behandles med smergel-skjæreverktøy på grunn av høy hardhet og styrke, og prosesseringskostnadene er høye og tiden er lang. For å løse de ovennevnte problemene, vil noen ganger zirkoniumkeramikk bli brukt to ganger sintringsprosessen, etter dannelsen av den keramiske kroppen og innledende sintring, CAD/CAM-forsterkningsmaskinering til ønsket form, og deretter sintring til den endelige sintringstemperaturen for å lage materialet helt tett.

Det er funnet at to sintringsprosesser vil endre sintringskinetikken til zirconia keramikk, og vil ha visse effekter på sintringstettheten, mekaniske egenskaper og mikrostrukturen til zirconia keramikk. De mekaniske egenskapene til den bearbeidbare zirkoniumkeramikken sintret en gang tett er bedre enn de sintret to ganger. Den biaksiale bøyestyrken og bruddseigheten til den bearbeidbare zirkoniumoksidkeramikken som er sintret en gang kompakt er høyere enn de som er sintret to ganger. Bruddmodusen til primær sintret zirkoniumoksidkeramikk er transgranulær/intergranulær, og sprekkslaget er relativt rett. Bruddmodusen til to ganger sintret zirkoniumoksidkeramikk er hovedsakelig intergranulær fraktur, og sprekktrenden er mer kronglete. Egenskapene til komposittbruddmodus er bedre enn enkel intergranulær bruddmodus.

Sintringsvakuum

Zirkoniumoksid må sintres i et vakuummiljø, i sintringsprosessen vil det produsere et stort antall bobler, og i et vakuummiljø er bobler lette å slippe ut fra den smeltede tilstanden til porselenslegemet, forbedre tettheten til zirkoniumoksid, og dermed øke semipermeabilitet og mekaniske egenskaper av zirkoniumoksid.

Oppvarmingshastighet

I sintringsprosessen av zirkoniumoksid, for å oppnå god ytelse og forventede resultater, bør en lavere oppvarmingshastighet vedtas. Den høye oppvarmingshastigheten gjør den indre temperaturen til zirkoniumoksid ujevn når den når den endelige sintringstemperaturen, noe som fører til sprekker og dannelse av porer. Resultatene viser at med økningen av oppvarmingshastigheten forkortes krystalliseringstiden til zirkoniumoksidkrystaller, gassen mellom krystallene kan ikke slippes ut, og porøsiteten inne i zirkoniumoksidkrystallene øker litt. Med økningen i oppvarmingshastigheten begynner en liten mengde monoklinisk krystallfase å eksistere i den tetragonale fasen av zirkoniumoksid, noe som vil påvirke de mekaniske egenskapene. Samtidig, med økningen av oppvarmingshastigheten, vil kornene bli polarisert, det vil si at sameksistensen av større og mindre korn er lett. Den langsommere oppvarmingshastigheten bidrar til dannelsen av mer ensartede korn, noe som øker semipermeabiliteten til zirkoniumoksid.