Като вид керамичен материал, цирконият има висока якост, висока твърдост, добра износоустойчивост, устойчивост на киселини и основи, устойчивост на високи температури и други отлични свойства. Освен широкото си приложение в промишлеността, с бурното развитие на зъбната индустрия през последните години, циркониевата керамика се превърна в най-перспективния зъбен материал и привлече вниманието на много изследователи.
Метод на синтероване
Традиционният метод на синтероване е нагряване на тялото чрез топлинно излъчване, топлопроводимост и топлинна конвекция, така че топлината да се разпространява от повърхността на циркония към вътрешността му. Въпреки това, топлопроводимостта на циркония е по-лоша от тази на алуминиевия оксид и други керамични материали. За да се предотврати напукване, причинено от термично напрежение, традиционната скорост на нагряване е бавна, а времето - дълго, което прави производствения цикъл на циркония дълъг, а производствените разходи - високи. През последните години, подобряването на технологията за обработка на циркония, съкращаването на времето за обработка, намаляването на производствените разходи и осигуряването на високоефективни дентални циркониеви керамични материали са се превърнали в фокус на изследванията, а микровълновото синтероване несъмнено е обещаващ метод за синтероване.
Установено е, че микровълновото синтероване и синтероването при атмосферно налягане нямат съществена разлика по отношение на влиянието на полупропускливостта и износоустойчивостта. Причината е, че плътността на циркония, получен чрез микровълново синтероване, е подобна на тази при конвенционалното синтероване и двете са плътно синтероване, но предимствата на микровълновото синтероване са ниска температура на синтероване, висока скорост и кратко време за синтероване. Въпреки това, скоростта на повишаване на температурата при синтероване при атмосферно налягане е бавна, времето за синтероване е по-дълго и общото време за синтероване е приблизително 6-11 часа. В сравнение със синтероването при нормално налягане, микровълновото синтероване е нов метод за синтероване, който има предимствата на кратко време за синтероване, висока ефективност и енергоспестяване, и може да подобри микроструктурата на керамиката.
Някои учени също така смятат, че цирконият след микровълново синтероване може да поддържа по-метастабилна теквартетна фаза, вероятно защото бързото нагряване в микровълнова фурна може да постигне бързо уплътняване на материала при по-ниска температура, размерът на зърната е по-малък и по-равномерен отколкото при синтероване под нормално налягане, по-нисък от критичния размер на фазова трансформация на t-ZrO2, което е благоприятно за поддържане на максимално метастабилно състояние при стайна температура, подобрявайки здравината и жилавостта на керамичните материали.
Процес на двойно синтероване
Компактната синтерована циркониева керамика може да се обработва само с шкурка поради високата си твърдост и якост, а разходите за обработка са високи, а времето за обработка - дълго. За да се решат горепосочените проблеми, понякога циркониевата керамика се използва за двойно синтероване. След образуването на керамичното тяло и първоначалното синтероване, се извършва CAD/CAM обработка до желаната форма и след това синтероване до крайната температура на синтероване, за да се постигне пълна плътност на материала.
Установено е, че два процеса на синтероване променят кинетиката на синтероване на циркониевата керамика и оказват известно влияние върху плътността на синтероване, механичните свойства и микроструктурата на циркониевата керамика. Механичните свойства на обработваемата циркониева керамика, синтерована веднъж плътно, са по-добри от тези, синтеровани два пъти. Двуоската якост на огъване и жилавостта на разрушаване на обработваемата циркониева керамика, синтерована веднъж компактно, са по-високи от тези, синтеровани два пъти. Режимът на разрушаване на първично синтерованата циркониева керамика е трансгрануларен/интергрануларен, а траекторията на пукнатината е относително права. Режимът на разрушаване на два пъти синтерованата циркониева керамика е предимно интергрануларен, а тенденцията на пукнатините е по-криволичеща. Свойствата на композитния режим на разрушаване са по-добри от този на простото интергрануларен режим на разрушаване.
Вакуумно синтероване
Цирконият трябва да се синтерова във вакуумна среда. В процеса на синтероване ще се образува голям брой мехурчета. Във вакуумна среда мехурчетата лесно се отделят от разтопеното състояние на порцелановото тяло, подобрявайки плътността на циркония, като по този начин увеличавайки полупропускливостта и механичните свойства на циркония.
Скорост на нагряване
В процеса на синтероване на цирконий, за да се получат добри резултати и очаквани резултати, е необходимо да се използва по-ниска скорост на нагряване. Високата скорост на нагряване води до неравномерно разпределение на вътрешната температура на циркония при достигане на крайната температура на синтероване, което води до появата на пукнатини и образуване на пори. Резултатите показват, че с увеличаване на скоростта на нагряване времето за кристализация на циркониевите кристали се скъсява, газът между кристалите не може да се отдели и порьозността вътре в циркониевите кристали леко се увеличава. С увеличаване на скоростта на нагряване, в тетрагоналната фаза на циркония започва да съществува малко количество моноклинна кристална фаза, което влияе на механичните свойства. В същото време, с увеличаване на скоростта на нагряване, зърната се поляризират, т.е. съвместното съществуване на по-големи и по-малки зърна е лесно. По-бавната скорост на нагряване благоприятства образуването на по-равномерни зърна, което увеличава полупропускливостта на циркония.
Време на публикуване: 15 август 2023 г.