Vplyv spekania na vlastnosti zirkónovej keramiky

Vplyv spekania na vlastnosti zirkónovej keramiky

Ako druh keramického materiálu má zirkónium vysokú pevnosť, vysokú tvrdosť, dobrú odolnosť proti opotrebeniu, odolnosť voči kyselinám a zásadám, odolnosť voči vysokej teplote a ďalšie vynikajúce vlastnosti.Okrem širokého využitia v priemyselnej oblasti sa zirkónová keramika s prudkým rozvojom priemyslu zubných protéz v posledných rokoch stala najpotenciálnejšími materiálmi na zubné protézy a pritiahla pozornosť mnohých výskumníkov.

Výkon zirkónovej keramiky bude ovplyvnený mnohými faktormi, dnes hovoríme o vplyve spekania na niektoré vlastnosti zirkónovej keramiky.

Metóda spekania

Tradičným spôsobom spekania je zahrievanie telesa sálaním tepla, vedením tepla, prúdením tepla tak, že teplo ide z povrchu zirkónu do vnútra, ale tepelná vodivosť zirkónu je horšia ako u oxidu hlinitého a iných keramických materiálov.Aby sa zabránilo praskaniu spôsobenému tepelným namáhaním, tradičná rýchlosť ohrevu je pomalá a čas je dlhý, čo robí výrobný cyklus oxidu zirkoničitého dlhý a výrobné náklady sú vysoké.V posledných rokoch sa stredobodom výskumu stalo zlepšenie technológie spracovania oxidu zirkoničitého, skrátenie času spracovania, zníženie výrobných nákladov a poskytovanie vysokovýkonných dentálnych keramických materiálov na báze zirkónia a mikrovlnné spekanie je nepochybne sľubnou metódou spekania.

Zistilo sa, že mikrovlnné spekanie a spekanie pri atmosférickom tlaku nemajú žiadny významný rozdiel v vplyve semipermeability a odolnosti proti opotrebovaniu.Dôvodom je, že hustota oxidu zirkoničitého získaného mikrovlnným spekaním je podobná hustote konvenčného spekania a obe sú husté spekanie, ale výhodami mikrovlnného spekania je nízka teplota spekania, vysoká rýchlosť a krátky čas spekania.Rýchlosť zvyšovania teploty spekania pri atmosférickom tlaku je však pomalá, čas spekania je dlhší a celý čas spekania je približne 6-11 hodín.V porovnaní s normálnym tlakovým spekaním je mikrovlnné spekanie novou metódou spekania, ktorá má výhody krátkeho času spekania, vysokej účinnosti a úspory energie a môže zlepšiť mikroštruktúru keramiky.

Niektorí vedci sa tiež domnievajú, že oxid zirkoničitý po mikrovlnnom spekaní môže zachovať metastabilnejšiu fázu tequartetu, pravdepodobne preto, že rýchlym mikrovlnným ohrevom sa dá dosiahnuť rýchle zhustenie materiálu pri nižšej teplote, veľkosť zŕn je menšia a rovnomernejšia ako pri spekaní za normálneho tlaku, nižšia ako veľkosť kritickej fázovej transformácie t-ZrO2, ktorá prispieva k udržaniu čo najväčšieho množstva metastabilného stavu pri izbovej teplote, čím sa zlepšuje pevnosť a húževnatosť keramických materiálov.

Proces dvojitého spekania

Kompaktná sintrovaná zirkónová keramika môže byť spracovaná iba šmirgľovými reznými nástrojmi kvôli vysokej tvrdosti a pevnosti a náklady na spracovanie sú vysoké a čas je dlhý.Na vyriešenie vyššie uvedených problémov sa niekedy zirkónová keramika použije dvakrát proces spekania, po vytvorení keramického telesa a počiatočnom spekaní, CAD/CAM zosilňovacie obrábanie do požadovaného tvaru a potom spekanie na konečnú spekaciu teplotu. materiál je úplne hustý.

Zistilo sa, že dva procesy spekania zmenia kinetiku spekania zirkónovej keramiky a budú mať určité účinky na hustotu spekania, mechanické vlastnosti a mikroštruktúru zirkónovej keramiky.Mechanické vlastnosti obrobiteľnej zirkónovej keramiky spekanej raz zahustene sú lepšie ako keramiky spekanej dvakrát.Dvojosová pevnosť v ohybe a lomová húževnatosť spracovateľnej zirkónovej keramiky spekanej raz kompaktne sú vyššie ako keramiky spekanej dvakrát.Lomový režim primárnej spekanej zirkónovej keramiky je transgranulárny/intergranulárny a náraz trhliny je relatívne rovný.Lomový režim dvakrát spekanej zirkónovej keramiky je hlavne intergranulárny lom a trend praskania je viac kľukatý.Vlastnosti kompozitného lomového režimu sú lepšie ako jednoduchého intergranulárneho lomového režimu.

Spekacie vákuum

Oxid zirkoničitý sa musí spekať vo vákuovom prostredí, v procese spekania sa vytvorí veľké množstvo bublín a vo vákuovom prostredí sa bubliny ľahko vypúšťajú z roztaveného stavu porcelánového telesa, zlepšujú hustotu zirkónu, čím zvyšujú polopriepustnosť a mechanické vlastnosti oxidu zirkoničitého.

Rýchlosť vykurovania

V procese spekania oxidu zirkoničitého, aby sa dosiahol dobrý výkon a očakávané výsledky, by sa mala použiť nižšia rýchlosť ohrevu.Vysoká rýchlosť ohrevu spôsobuje nerovnomernú vnútornú teplotu oxidu zirkoničitého pri dosiahnutí konečnej teploty spekania, čo vedie k vzniku trhlín a tvorbe pórov.Výsledky ukazujú, že so zvyšujúcou sa rýchlosťou ohrevu sa skracuje čas kryštalizácie kryštálov zirkónia, plyn medzi kryštálmi sa nemôže vypúšťať a pórovitosť vo vnútri kryštálov zirkónu sa mierne zvyšuje.So zvýšením rýchlosti ohrevu sa v tetragonálnej fáze oxidu zirkoničitého začne vyskytovať malé množstvo monoklinickej kryštalickej fázy, čo ovplyvní mechanické vlastnosti.Súčasne so zvýšením rýchlosti ohrevu sa zrná polarizujú, to znamená, že koexistencia väčších a menších zŕn je jednoduchá.Nižšia rýchlosť ohrevu vedie k vytvoreniu rovnomernejších zŕn, čo zvyšuje semipermeabilitu oxidu zirkoničitého.