Jako rodzaj materiału ceramicznego cyrkon ma wysoką wytrzymałość, wysoką twardość, dobrą odporność na zużycie, odporność na kwasy i zasady, odporność na wysoką temperaturę i inne doskonałe właściwości. Oprócz tego, że są szeroko stosowane w przemyśle, wraz z dynamicznym rozwojem przemysłu protez dentystycznych w ostatnich latach, ceramika cyrkonowa stała się najbardziej potencjalnym materiałem na protezy dentystyczne i przyciągnęła uwagę wielu badaczy.
Metoda spiekania
Tradycyjna metoda spiekania polega na ogrzaniu ciała poprzez promieniowanie cieplne, przewodzenie ciepła, konwekcję ciepła, tak że ciepło przechodzi z powierzchni tlenku cyrkonu do wnętrza, ale przewodność cieplna tlenku cyrkonu jest gorsza niż tlenku glinu i innych materiałów ceramicznych. Aby zapobiec pękaniu spowodowanemu naprężeniami termicznymi, tradycyjna prędkość nagrzewania jest niska, a czas długi, co powoduje, że cykl produkcyjny tlenku cyrkonu jest długi, a koszty produkcji wysokie. W ostatnich latach w centrum badań znajduje się doskonalenie technologii przetwarzania tlenku cyrkonu, skracanie czasu przetwarzania, obniżanie kosztów produkcji i zapewnianie wysokiej jakości dentystycznych materiałów ceramicznych z tlenku cyrkonu, a spiekanie mikrofalowe jest niewątpliwie obiecującą metodą spiekania.
Stwierdzono, że spiekanie mikrofalowe i spiekanie pod ciśnieniem atmosferycznym nie mają istotnej różnicy na wpływ półprzepuszczalności i odporności na zużycie. Powodem jest to, że gęstość tlenku cyrkonu uzyskanego w wyniku spiekania mikrofalowego jest podobna do gęstości spiekania konwencjonalnego i oba są spiekaniami gęstymi, ale zaletami spiekania mikrofalowego są niska temperatura spiekania, duża prędkość i krótki czas spiekania. Jednakże szybkość wzrostu temperatury spiekania pod ciśnieniem atmosferycznym jest powolna, czas spiekania jest dłuższy, a cały czas spiekania wynosi około 6-11 godzin. W porównaniu ze spiekaniem pod normalnym ciśnieniem, spiekanie mikrofalowe jest nową metodą spiekania, która ma zalety krótkiego czasu spiekania, wysokiej wydajności i oszczędności energii, a także może poprawić mikrostrukturę ceramiki.
Niektórzy uczeni uważają również, że tlenek cyrkonu po spiekaniu mikrofalowym może utrzymać bardziej metastabilną fazę tekwartetu, prawdopodobnie dlatego, że szybkie nagrzewanie mikrofalowe może spowodować szybkie zagęszczenie materiału w niższej temperaturze, a wielkość ziaren jest mniejsza i bardziej jednolita niż w przypadku spiekania pod normalnym ciśnieniem, niższa niż krytyczna wielkość przemiany fazowej t-ZrO2, która sprzyja utrzymaniu jak największej ilości stanu metastabilnego w temperaturze pokojowej, poprawiając wytrzymałość i udarność materiałów ceramicznych.
Podwójny proces spiekania
Kompaktową ceramikę ze spiekanego tlenku cyrkonu można obrabiać wyłącznie za pomocą narzędzi skrawających ze szmerglem ze względu na wysoką twardość i wytrzymałość, a koszty przetwarzania są wysokie, a czas jest długi. Aby rozwiązać powyższe problemy, czasami stosuje się ceramikę cyrkonową w procesie dwukrotnego spiekania, po uformowaniu bryły ceramicznej i wstępnym spiekaniu, obróbce wzmacniającej CAD/CAM do pożądanego kształtu, a następnie spiekaniu do końcowej temperatury spiekania, aby uzyskać materiał całkowicie gęsty.
Stwierdzono, że dwa procesy spiekania zmienią kinetykę spiekania ceramiki cyrkonowej i będą miały pewien wpływ na gęstość spiekania, właściwości mechaniczne i mikrostrukturę ceramiki cyrkonowej. Właściwości mechaniczne obrabialnej ceramiki cyrkonowej spiekanej po zgęszczeniu są lepsze niż ceramiki spiekanej dwukrotnie. Dwuosiowa wytrzymałość na zginanie i odporność na pękanie obrabialnej ceramiki cyrkonowej spiekanej po zagęszczeniu są wyższe niż ceramiki spiekanej dwukrotnie. Rodzaj pękania pierwotnej ceramiki spiekanej tlenkiem cyrkonu jest przezkrystaliczny/międzykrystaliczny, a uderzenie pęknięcia jest stosunkowo proste. Rodzaj pękania podwójnie spiekanej ceramiki cyrkonowej to głównie pękanie międzykrystaliczne, a tendencja do pękania jest bardziej kręta. Właściwości trybu pękania kompozytowego są lepsze niż prostego trybu pękania międzykrystalicznego.
Spiekanie próżniowe
Tlenek cyrkonu musi być spiekany w środowisku próżniowym, w procesie spiekania wytworzy się duża liczba pęcherzyków, a w środowisku próżniowym pęcherzyki są łatwe do usunięcia ze stanu stopionego korpusu porcelanowego, poprawiają gęstość tlenku cyrkonu, zwiększając w ten sposób półprzepuszczalność i właściwości mechaniczne tlenku cyrkonu.
Szybkość ogrzewania
W procesie spiekania tlenku cyrkonu, aby uzyskać dobrą wydajność i oczekiwane rezultaty, należy przyjąć niższą szybkość nagrzewania. Wysoka szybkość nagrzewania powoduje, że wewnętrzna temperatura tlenku cyrkonu po osiągnięciu końcowej temperatury spiekania jest nierówna, co prowadzi do powstawania pęknięć i powstawania porów. Wyniki pokazują, że wraz ze wzrostem szybkości nagrzewania czas krystalizacji kryształów tlenku cyrkonu ulega skróceniu, gaz pomiędzy kryształami nie może zostać uwolniony, a porowatość wewnątrz kryształów tlenku cyrkonu nieznacznie wzrasta. Wraz ze wzrostem szybkości nagrzewania w tetragonalnej fazie tlenku cyrkonu zaczyna pojawiać się niewielka ilość jednoskośnej fazy krystalicznej, co będzie miało wpływ na właściwości mechaniczne. Jednocześnie wraz ze wzrostem szybkości nagrzewania ziarna będą ulegać polaryzacji, co oznacza, że współistnienie ziaren większych i mniejszych będzie łatwe. Mniejsze tempo nagrzewania sprzyja tworzeniu się bardziej jednolitych ziaren, co zwiększa półprzepuszczalność tlenku cyrkonu.
Czas publikacji: 15 sierpnia 2023 r