Sinterlemenin zirkonya seramiklerinin özelliklerine etkisi

Sinterlemenin zirkonya seramiklerinin özelliklerine etkisi

Bir tür seramik malzeme olarak zirkonyum, yüksek mukavemete, yüksek sertliğe, iyi aşınma direncine, asit ve alkali direncine, yüksek sıcaklık direncine ve diğer mükemmel özelliklere sahiptir. Zirkonya seramikleri endüstriyel alanda yaygın olarak kullanılmasının yanı sıra son yıllarda protez endüstrisinin hızla gelişmesiyle birlikte en potansiyel protez malzemesi haline gelmiş ve birçok araştırmacının ilgisini çekmiştir.

Zirkonya seramiklerinin performansı birçok faktörden etkilenecektir; bugün sinterlemenin zirkonya seramiklerinin bazı özellikleri üzerindeki etkisinden bahsedeceğiz.

Sinterleme yöntemi

Geleneksel sinterleme yöntemi, vücudu ısı radyasyonu, ısı iletimi, ısı konveksiyonu yoluyla ısıtmaktır, böylece ısı zirkonya yüzeyinden iç tarafa doğru olur, ancak zirkonyanın termal iletkenliği alümina ve diğer seramik malzemelerinkinden daha kötüdür. Termal stresin neden olduğu çatlamayı önlemek için geleneksel ısıtma hızı yavaş ve süre uzundur, bu da zirkonyanın üretim döngüsünü uzun ve üretim maliyetinin yüksek olmasına neden olur. Son yıllarda zirkonyanın işleme teknolojisinin geliştirilmesi, işlem süresinin kısaltılması, üretim maliyetinin düşürülmesi ve yüksek performanslı diş zirkonya seramik malzemelerinin sağlanması araştırmaların odak noktası haline gelmiştir ve mikrodalga sinterleme şüphesiz ümit verici bir sinterleme yöntemidir.

Mikrodalga sinterleme ve atmosferik basınç sinterlemesinin yarı geçirgenlik ve aşınma direncine etkisinde önemli bir fark olmadığı bulunmuştur. Bunun nedeni, mikrodalga sinterleme ile elde edilen zirkonyumun yoğunluğunun geleneksel sinterlemeye benzer olması ve her ikisinin de yoğun sinterleme olmasıdır, ancak mikrodalga sinterlemenin avantajları düşük sinterleme sıcaklığı, hızlı hız ve kısa sinterleme süresidir. Bununla birlikte, atmosferik basınç sinterlemesinin sıcaklık artış hızı yavaştır, sinterleme süresi daha uzundur ve tüm sinterleme süresi kabaca 6-11 saattir. Normal basınçlı sinterlemeyle karşılaştırıldığında mikrodalga sinterleme, kısa sinterleme süresi, yüksek verimlilik ve enerji tasarrufu avantajlarına sahip olan ve seramiklerin mikro yapısını iyileştirebilen yeni bir sinterleme yöntemidir.

Bazı akademisyenler ayrıca mikrodalga sinterleme sonrasında zirkonyanın daha yarı kararlı tekuartet fazını koruyabileceğine inanmaktadır, bunun nedeni muhtemelen mikrodalga hızlı ısıtmanın malzemenin daha düşük bir sıcaklıkta hızlı bir şekilde yoğunlaşmasını sağlayabilmesi, tane boyutunun normal basınçlı sinterlemeden daha küçük ve daha tek biçimli olmasıdır. t-ZrO2'nin kritik faz dönüşüm boyutu, oda sıcaklığında mümkün olduğunca yarı kararlı durumda kalmaya yardımcı olur ve seramik malzemelerin mukavemetini ve dayanıklılığını artırır.

Çift sinterleme işlemi

Kompakt sinterlenmiş zirkonya seramikleri, sertliğinin ve mukavemetinin yüksek olması, işlem maliyetinin yüksek ve süresinin uzun olması nedeniyle ancak zımpara kesici takımlarla işlenebilmektedir. Yukarıdaki sorunları çözmek için bazen zirkonya seramikleri, seramik gövdenin oluşturulması ve ilk sinterlemeden sonra iki kez sinterleme işlemi kullanılacaktır, istenen şekle CAD/CAM amplifikasyonu işlenecek ve daha sonra son sinterleme sıcaklığına kadar sinterlenecektir. malzeme tamamen yoğun.

İki sinterleme işleminin zirkonya seramiklerinin sinterleme kinetiğini değiştireceği ve zirkonya seramiklerinin sinterleme yoğunluğu, mekanik özellikleri ve mikro yapısı üzerinde belirli etkilere sahip olacağı bulunmuştur. Yoğun bir kez sinterlenen işlenebilir zirkonya seramiklerinin mekanik özellikleri, iki kez sinterlenenlere göre daha iyidir. Kompakt bir kez sinterlenen işlenebilir zirkonya seramiklerinin çift eksenli bükülme mukavemeti ve kırılma dayanıklılığı, iki kez sinterlenenlere göre daha yüksektir. Birincil sinterlenmiş zirkonya seramiklerinin kırılma modu taneler arası/taneler arasıdır ve çatlak vuruşu nispeten düzdür. İki kez sinterlenmiş zirkonya seramiklerinin kırılma modu esas olarak taneler arası kırılmadır ve çatlak eğilimi daha kıvrımlıdır. Kompozit kırılma modunun özellikleri, basit taneler arası kırılma modundan daha iyidir.

Sinterleme vakumu

Zirkonya vakum ortamında sinterlenmelidir, sinterleme işleminde çok sayıda kabarcık üretilecektir ve vakum ortamında kabarcıkların porselen gövdenin erimiş halinden boşaltılması kolaydır, zirkonyanın yoğunluğunu arttırır, böylece artar. zirkonyanın yarı geçirgenliği ve mekanik özellikleri.

Isıtma hızı

Zirkonyanın sinterleme prosesinde iyi performans ve beklenen sonuçları elde etmek için daha düşük bir ısıtma hızı benimsenmelidir. Yüksek ısıtma hızı, son sinterleme sıcaklığına ulaşıldığında zirkonyanın iç sıcaklığını dengesiz hale getirerek çatlakların ortaya çıkmasına ve gözeneklerin oluşmasına yol açar. Sonuçlar, ısıtma hızının artmasıyla zirkonya kristallerinin kristalleşme süresinin kısaldığını, kristaller arasındaki gazın boşaltılamayacağını ve zirkonya kristallerinin içindeki gözenekliliğin bir miktar arttığını göstermektedir. Isıtma hızının artmasıyla zirkonyanın tetragonal fazında az miktarda monoklinik kristal faz oluşmaya başlar ve bu durum mekanik özellikleri etkiler. Aynı zamanda ısıtma hızının artmasıyla taneler polarize olacak, yani daha büyük ve daha küçük tanelerin bir arada bulunması kolaylaşacaktır. Daha yavaş ısıtma hızı, zirkonyanın yarı geçirgenliğini artıran daha düzgün taneciklerin oluşmasına yardımcı olur.