Утицај синтеровања на својства цирконијум керамике

Утицај синтеровања на својства цирконијум керамике

Као врста керамичког материјала, цирконијум има високу чврстоћу, високу тврдоћу, добру отпорност на хабање, отпорност на киселине и алкалије, отпорност на високе температуре и друга одлична својства.Поред тога што се широко користи у индустријском пољу, са снажним развојем индустрије протеза последњих година, цирконијум керамика је постала најпотенцијалнији материјал за протезе и привукла је пажњу многих истраживача.

На перформансе цирконијум керамике ће утицати много фактора, данас говоримо о утицају синтеровања на нека својства цирконијум керамике.

Метода синтеровања

Традиционална метода синтеровања је загревање тела кроз топлотно зрачење, топлотну проводљивост, топлотну конвекцију, тако да је топлота од површине цирконија ка унутрашњости, али је топлотна проводљивост цирконија гора од оне од глинице и других керамичких материјала.Да би се спречило пуцање изазвано топлотним стресом, традиционална брзина грејања је спора и време је дуго, што чини циклус производње цирконија дугим и високим трошковима производње.Последњих година, побољшање технологије обраде цирконија, скраћивање времена обраде, смањење трошкова производње и обезбеђивање зубних цирконијум керамичких материјала високих перформанси постали су фокус истраживања, а микроталасно синтеровање је несумњиво обећавајућа метода синтеровања.

Утврђено је да микроталасно синтеровање и синтеровање под атмосферским притиском немају значајну разлику на утицај полупропусности и отпорности на хабање.Разлог је тај што је густина цирконијума добијеног микроталасним синтеровањем слична оној код конвенционалног синтеровања, и оба су густо синтеровање, али предности микроталасног синтеровања су ниска температура синтеровања, велика брзина и кратко време синтеровања.Међутим, брзина пораста температуре синтеровања под атмосферским притиском је спора, време синтеровања је дуже, а цело време синтеровања је отприлике 6-11 сати.У поређењу са синтеровањем под нормалним притиском, микроталасно синтеровање је нова метода синтеровања, која има предности кратког времена синтеровања, високе ефикасности и уштеде енергије и може побољшати микроструктуру керамике.

Неки научници такође верују да цирконијум након микроталасног синтеровања може да одржи метастабилнију фазу теквартета, вероватно зато што микроталасно брзо загревање може постићи брзо згушњавање материјала на нижој температури, величина зрна је мања и уједначенија од оне код синтеровања нормалног притиска, нижа од критична величина фазне трансформације т-ЗрО2, која погодује одржавању што је више могуће у метастабилном стању на собној температури, побољшавајући чврстоћу и жилавост керамичких материјала.

Процес двоструког синтеровања

Компактна синтерована цирконијум керамика може се обрађивати само помоћу алата за резање шмирглом због велике тврдоће и чврстоће, а трошкови обраде су високи и време је дуго.Да би се решили горе наведени проблеми, понекад ће се цирконијум керамика користити два пута процес синтеровања, након формирања керамичког тела и почетног синтеровања, ЦАД/ЦАМ амплификације машинске обраде до жељеног облика, а затим синтеровања до крајње температуре синтеровања да би се направила материјал потпуно густ.

Утврђено је да ће два процеса синтеровања променити кинетику синтеровања цирконијум керамике, и да ће имати одређене ефекте на густину синтеровања, механичка својства и микроструктуру цирконијум керамике.Механичка својства цирконијумске керамике која се може обрађивати једном густом су боља од оне синтероване двапут.Чврстоћа на биаксијално савијање и жилавост ломљења обрадиве цирконијумске керамике синтероване једном компактном су веће од оне синтероване два пута.Начин лома примарно синтероване цирконијумске керамике је трансгрануларни/интергрануларни, а удар прслине је релативно раван.Начин лома двоструко синтероване цирконијумске керамике је углавном интергрануларни лом, а тренд пукотина је више кривудави.Својства композитног начина лома су боља од једноставног интергрануларног начина лома.

Вакуум за синтеровање

Цирконијум се мора синтеровати у вакуумском окружењу, у процесу синтеровања ће произвести велики број мехурића, ау вакуумском окружењу мехурићи се лако испуштају из растопљеног стања тела порцелана, побољшавају густину цирконија, чиме се повећава полупропусност и механичка својства цирконија.

Стопа грејања

У процесу синтеровања цирконија, да би се постигле добре перформансе и очекивани резултати, треба усвојити нижу брзину загревања.Висока брзина загревања чини унутрашњу температуру цирконијума неуједначеном када се постигне коначна температура синтеровања, што доводи до појаве пукотина и стварања пора.Резултати показују да се са повећањем брзине загревања скраћује време кристализације цирконијум кристала, гас између кристала не може да се испусти, а порозност унутар кристала цирконијума се незнатно повећава.Са повећањем брзине загревања, мала количина моноклинске кристалне фазе почиње да постоји у тетрагоналној фази цирконија, што ће утицати на механичка својства.Истовремено, са повећањем брзине загревања, зрна ће бити поларизована, односно коегзистенција већих и мањих зрна је лака.Спорија брзина загревања погодује формирању уједначенијих зрна, што повећава полупропусност цирконија.