ผลของการเผาผนึกต่อคุณสมบัติของเซรามิกเซอร์โคเนีย

เซอร์โคเนียมเป็นวัสดุเซรามิกชนิดหนึ่งที่มีความแข็งแรงสูง ความแข็งสูง ทนต่อการสึกหรอได้ดี ทนต่อกรดและด่าง ทนต่ออุณหภูมิสูง และคุณสมบัติที่ดีเยี่ยมอื่นๆ นอกเหนือจากการใช้กันอย่างแพร่หลายในสาขาอุตสาหกรรม ด้วยการพัฒนาอย่างแข็งแกร่งของอุตสาหกรรมฟันปลอมในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เซรามิกเซอร์โคเนียยังกลายเป็นวัสดุฟันปลอมที่มีศักยภาพมากที่สุดและดึงดูดความสนใจของนักวิจัยจำนวนมาก

วิธีการเผาผนึก

วิธีการเผาผนึกแบบดั้งเดิมคือการให้ความร้อนแก่ร่างกายผ่านการแผ่รังสีความร้อน การนำความร้อน การพาความร้อน เพื่อให้ความร้อนมาจากพื้นผิวของเซอร์โคเนียไปจนถึงภายใน แต่ค่าการนำความร้อนของเซอร์โคเนียนั้นแย่กว่าค่าการนำความร้อนของอลูมินาและวัสดุเซรามิกอื่น ๆ เพื่อป้องกันการแตกร้าวที่เกิดจากความเครียดจากความร้อน ความเร็วการให้ความร้อนแบบดั้งเดิมจะช้าและใช้เวลานาน ซึ่งทำให้วงจรการผลิตเซอร์โคเนียยาวนานและต้นทุนการผลิตสูง ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาการปรับปรุงเทคโนโลยีการประมวลผลของเซอร์โคเนีย ลดระยะเวลาในการประมวลผล ลดต้นทุนการผลิต และการจัดหาวัสดุเซรามิกเซอร์โคเนียทางทันตกรรมที่มีประสิทธิภาพสูงได้กลายเป็นจุดสนใจของการวิจัย และการเผาด้วยไมโครเวฟเป็นวิธีการเผาผนึกที่มีแนวโน้มอย่างไม่ต้องสงสัย

พบว่าการเผาผนึกด้วยไมโครเวฟและการเผาผนึกด้วยความดันบรรยากาศไม่มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญต่ออิทธิพลของการซึมผ่านแบบกึ่งซึมผ่านและความต้านทานการสึกหรอ เหตุผลก็คือความหนาแน่นของเซอร์โคเนียที่ได้จากการเผาผนึกด้วยไมโครเวฟนั้นคล้ายคลึงกับการเผาผนึกทั่วไปและทั้งสองเป็นการเผาผนึกหนาแน่น แต่ข้อดีของการเผาผนึกด้วยไมโครเวฟคืออุณหภูมิการเผาผนึกต่ำ ความเร็วที่รวดเร็ว และเวลาในการเผาผนึกสั้น อย่างไรก็ตาม อัตราการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิของการเผาผนึกความดันบรรยากาศจะช้า เวลาการเผาผนึกจะนานขึ้น และเวลาการเผาผนึกทั้งหมดประมาณ 6-11 ชั่วโมง เมื่อเปรียบเทียบกับการเผาผนึกด้วยความดันปกติ การเผาผนึกด้วยไมโครเวฟเป็นวิธีการเผาผนึกแบบใหม่ซึ่งมีข้อดีคือมีเวลาเผาผนึกสั้น ประสิทธิภาพสูงและประหยัดพลังงาน และสามารถปรับปรุงโครงสร้างจุลภาคของเซรามิกได้

นักวิชาการบางคนยังเชื่อด้วยว่าเซอร์โคเนียหลังจากการเผาผนึกด้วยไมโครเวฟสามารถรักษาเฟสเทควอเตตที่แพร่กระจายได้มากขึ้น อาจเป็นเพราะการให้ความร้อนอย่างรวดเร็วด้วยไมโครเวฟสามารถทำให้วัสดุมีความหนาแน่นอย่างรวดเร็วที่อุณหภูมิต่ำกว่า ขนาดเกรนจะเล็กลงและสม่ำเสมอมากกว่าการเผาผนึกด้วยความดันปกติ ซึ่งต่ำกว่า ขนาดการเปลี่ยนแปลงเฟสวิกฤตของ t-ZrO2 ซึ่งเอื้อต่อการรักษาให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ในสถานะที่แพร่กระจายได้ที่อุณหภูมิห้อง ช่วยเพิ่มความแข็งแรงและความเหนียวของวัสดุเซรามิก

กระบวนการเผาผนึกสองครั้ง

เซรามิกซินเทอร์เซอร์โคเนียขนาดกะทัดรัดสามารถแปรรูปได้ด้วยเครื่องมือตัดแบบกากเพชรเท่านั้น เนื่องจากมีความแข็งและความแข็งแรงสูง อีกทั้งต้นทุนการประมวลผลสูงและใช้เวลานาน เพื่อแก้ไขปัญหาข้างต้น บางครั้งเซรามิกเซอร์โคเนียจะถูกใช้กระบวนการเผาผนึกสองครั้ง หลังจากการสร้างตัวเซรามิกและการเผาเบื้องต้น จากนั้นจึงขยาย CAD/CAM ด้วยเครื่องจักรตามรูปร่างที่ต้องการ จากนั้นจึงเผาจนถึงอุณหภูมิการเผาขั้นสุดท้าย วัสดุมีความหนาแน่นอย่างสมบูรณ์

พบว่ากระบวนการเผาผนึกสองกระบวนการจะเปลี่ยนจลนศาสตร์ของการเผาผนึกของเซรามิกเซอร์โคเนีย และจะมีผลกระทบบางอย่างต่อความหนาแน่นของการเผาผนึก คุณสมบัติทางกล และโครงสร้างจุลภาคของเซรามิกเซอร์โคเนีย สมบัติทางกลของเซรามิกเซอร์โคเนียที่แปรรูปได้ซึ่งเผาเมื่อมีความหนาแน่นจะดีกว่าที่เผาสองครั้ง ความต้านทานการดัดงอในแกนสองแกนและความเหนียวของการแตกหักของเซรามิกเซอร์โคเนียที่แปรรูปได้ซึ่งเผาผนึกเมื่ออัดแน่นจะสูงกว่าเซรามิกเซอร์โคเนียที่แปรรูปได้สองครั้ง โหมดการแตกหักของเซรามิกเซอร์โคเนียเผาปฐมภูมิเป็นแบบข้ามแกรนูล/ตามเกรน และการแตกร้าวค่อนข้างตรง โหมดการแตกหักของเซรามิกเซอร์โคเนียเผาสองครั้งนั้นส่วนใหญ่จะเป็นการแตกหักตามขอบเกรน และแนวโน้มการแตกร้าวจะคดเคี้ยวมากขึ้น คุณสมบัติของโหมดการแตกหักแบบคอมโพสิตดีกว่าโหมดการแตกหักตามขอบเกรนแบบธรรมดา

เผาผนึกสูญญากาศ

เซอร์โคเนียจะต้องเผาในสภาพแวดล้อมสูญญากาศ ในกระบวนการเผาผนึกจะทำให้เกิดฟองจำนวนมาก และในสภาพแวดล้อมสูญญากาศ ฟองอากาศจะง่ายต่อการระบายออกจากสถานะหลอมเหลวของร่างกายพอร์ซเลน ปรับปรุงความหนาแน่นของเซอร์โคเนีย จึงเพิ่ม สมบัติกึ่งซึมผ่านและสมบัติเชิงกลของเซอร์โคเนีย

อัตราความร้อน

ในกระบวนการเผาเซอร์โคเนีย เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพที่ดีและผลลัพธ์ที่คาดหวัง ควรใช้อัตราการให้ความร้อนที่ต่ำกว่า อัตราการให้ความร้อนที่สูงทำให้อุณหภูมิภายในของเซอร์โคเนียไม่สม่ำเสมอเมื่อถึงอุณหภูมิการเผาขั้นสุดท้าย ทำให้เกิดรอยแตกร้าวและการก่อตัวของรูพรุน ผลการวิจัยพบว่าเมื่ออัตราการให้ความร้อนเพิ่มขึ้น ระยะเวลาการตกผลึกของผลึกเซอร์โคเนียจะสั้นลง ก๊าซระหว่างผลึกไม่สามารถระบายออกได้ และความพรุนภายในผลึกเซอร์โคเนียจะเพิ่มขึ้นเล็กน้อย ด้วยอัตราการให้ความร้อนที่เพิ่มขึ้น เฟสผลึกโมโนคลินิกจำนวนเล็กน้อยเริ่มมีอยู่ในเฟสเตตราโกนัลของเซอร์โคเนีย ซึ่งจะส่งผลต่อคุณสมบัติเชิงกล ในเวลาเดียวกัน ด้วยอัตราการให้ความร้อนที่เพิ่มขึ้น เมล็ดข้าวจะถูกโพลาไรซ์ นั่นคือ การอยู่ร่วมกันของเมล็ดข้าวที่ใหญ่และเล็กนั้นเป็นเรื่องง่าย อัตราการให้ความร้อนที่ช้าลงเอื้อต่อการก่อตัวของเมล็ดที่สม่ำเสมอมากขึ้น ซึ่งเพิ่มความสามารถในการซึมผ่านของเซอร์โคเนีย