Efeito da sinterização nas propriedades da cerâmica de zircônia

Efeito da sinterização nas propriedades da cerâmica de zircônia

Como um tipo de material cerâmico, o zircônio possui alta resistência, alta dureza, boa resistência ao desgaste, resistência a ácidos e álcalis, resistência a altas temperaturas e outras excelentes propriedades. Além de ser amplamente utilizada no campo industrial, com o vigoroso desenvolvimento da indústria de próteses dentárias nos últimos anos, a cerâmica de zircônia tornou-se o material protético de maior potencial e atraiu a atenção de muitos pesquisadores.

O desempenho da cerâmica de zircônia será afetado por muitos fatores, hoje falamos sobre o impacto da sinterização em algumas propriedades da cerâmica de zircônia.

Método de sinterização

O método tradicional de sinterização consiste em aquecer o corpo por meio de radiação de calor, condução de calor, convecção de calor, de modo que o calor vá da superfície da zircônia para o interior, mas a condutividade térmica da zircônia é pior do que a da alumina e de outros materiais cerâmicos. Para evitar fissuras causadas pelo estresse térmico, a velocidade de aquecimento tradicional é lenta e o tempo é longo, o que torna o ciclo de produção da zircônia longo e o custo de produção alto. Nos últimos anos, melhorar a tecnologia de processamento de zircônia, encurtar o tempo de processamento, reduzir o custo de produção e fornecer materiais cerâmicos de zircônia dentária de alto desempenho tornaram-se o foco da pesquisa, e a sinterização por microondas é, sem dúvida, um método de sinterização promissor.

Verifica-se que a sinterização por microondas e a sinterização à pressão atmosférica não apresentam diferença significativa na influência da semipermeabilidade e resistência ao desgaste. A razão é que a densidade da zircônia obtida pela sinterização por micro-ondas é semelhante à da sinterização convencional, e ambas são sinterizações densas, mas as vantagens da sinterização por micro-ondas são a baixa temperatura de sinterização, velocidade rápida e curto tempo de sinterização. No entanto, a taxa de aumento de temperatura da sinterização à pressão atmosférica é lenta, o tempo de sinterização é mais longo e todo o tempo de sinterização é de aproximadamente 6-11h. Comparada com a sinterização sob pressão normal, a sinterização por microondas é um novo método de sinterização, que tem as vantagens de curto tempo de sinterização, alta eficiência e economia de energia, e pode melhorar a microestrutura da cerâmica.

Alguns estudiosos também acreditam que a zircônia após a sinterização por micro-ondas pode manter a fase tequarteto mais metaestável, possivelmente porque o aquecimento rápido por micro-ondas pode atingir uma densificação rápida do material a uma temperatura mais baixa, o tamanho do grão é menor e mais uniforme do que o da sinterização por pressão normal, inferior ao o tamanho crítico da transformação de fase do t-ZrO2, que conduz à manutenção, tanto quanto possível, no estado metaestável à temperatura ambiente, melhorando a resistência e a tenacidade dos materiais cerâmicos.

Processo de sinterização dupla

A cerâmica compacta de zircônia sinterizada só pode ser processada com ferramentas de corte de esmeril devido à alta dureza e resistência, e o custo de processamento é alto e o tempo é longo. Para resolver os problemas acima, às vezes a cerâmica de zircônia será usada duas vezes no processo de sinterização, após a formação do corpo cerâmico e sinterização inicial, a usinagem de amplificação CAD/CAM no formato desejado e, em seguida, sinterização até a temperatura de sinterização final para fazer o material completamente denso.

Verifica-se que dois processos de sinterização alterarão a cinética de sinterização da cerâmica de zircônia e terão certos efeitos na densidade de sinterização, nas propriedades mecânicas e na microestrutura da cerâmica de zircônia. As propriedades mecânicas da cerâmica de zircônia usinável sinterizada uma vez densa são melhores do que aquelas sinterizadas duas vezes. A resistência à flexão biaxial e a resistência à fratura da cerâmica de zircônia usinável sinterizada uma vez compacta são maiores do que aquelas sinterizadas duas vezes. O modo de fratura da cerâmica de zircônia sinterizada primária é transgranular/intergranular, e o ataque da trinca é relativamente reto. O modo de fratura da cerâmica de zircônia duas vezes sinterizada é principalmente fratura intergranular, e a tendência de trinca é mais tortuosa. As propriedades do modo de fratura composta são melhores do que o modo de fratura intergranular simples.

Vácuo de sinterização

A zircônia deve ser sinterizada em ambiente de vácuo, no processo de sinterização produzirá um grande número de bolhas, e em ambiente de vácuo, as bolhas são fáceis de descarregar do estado fundido do corpo de porcelana, melhorando a densidade da zircônia, aumentando assim o semipermeabilidade e propriedades mecânicas da zircônia.

Taxa de aquecimento

No processo de sinterização da zircônia, para obter bom desempenho e resultados esperados, deve-se adotar uma taxa de aquecimento menor. A alta taxa de aquecimento faz com que a temperatura interna da zircônia seja irregular ao atingir a temperatura final de sinterização, levando ao aparecimento de trincas e formação de poros. Os resultados mostram que com o aumento da taxa de aquecimento, o tempo de cristalização dos cristais de zircônia é reduzido, o gás entre os cristais não pode ser descarregado e a porosidade dentro dos cristais de zircônia aumenta ligeiramente. Com o aumento da taxa de aquecimento, uma pequena quantidade de fase cristalina monoclínica passa a existir na fase tetragonal da zircônia, o que afetará as propriedades mecânicas. Ao mesmo tempo, com o aumento da taxa de aquecimento, os grãos ficarão polarizados, ou seja, é fácil a coexistência de grãos maiores e menores. A taxa de aquecimento mais lenta conduz à formação de grãos mais uniformes, o que aumenta a semipermeabilidade da zircônia.