Effekt af sintring på egenskaberne af zirkoniumkeramik

Effekt af sintring på egenskaberne af zirkoniumkeramik

Som en slags keramisk materiale har zirconium høj styrke, høj hårdhed, god slidstyrke, syre- og alkaliresistens, høj temperaturresistens og andre fremragende egenskaber. Ud over at være meget udbredt i industrien, er zirconiumkeramik med den kraftige udvikling af proteseindustrien i de senere år blevet det mest potentielle protesemateriale og har tiltrukket sig mange forskeres opmærksomhed.

Zirkoniumoxidkeramikens ydeevne vil blive påvirket af mange faktorer, i dag taler vi om sintringens indvirkning på nogle af zirkoniumoxidkeramikens egenskaber.

Sintringsmetode

Den traditionelle sintringsmetode er at opvarme kroppen gennem varmestråling, varmeledning og varmekonvektion, så varmen ledes fra zirkoniumoxidets overflade til det indre, men zirkoniumoxidets varmeledningsevne er dårligere end aluminiumoxid og andre keramiske materialers. For at forhindre revner forårsaget af termisk stress er den traditionelle opvarmningshastighed langsom og tiden lang, hvilket gør zirkoniumoxidets produktionscyklus lang og produktionsomkostningerne høje. I de senere år er forbedring af zirkoniumoxidets forarbejdningsteknologi, forkortelse af forarbejdningstiden, reduktion af produktionsomkostningerne og levering af højtydende dental zirkoniumoxidkeramiske materialer blevet fokus for forskning, og mikrobølgesintring er utvivlsomt en lovende sintringsmetode.

Det er konstateret, at mikrobølgesintring og sintring under atmosfærisk tryk ikke har nogen signifikant forskel på indflydelsen af ​​semipermeabilitet og slidstyrke. Årsagen er, at densiteten af ​​zirkoniumoxid opnået ved mikrobølgesintring svarer til densiteten ved konventionel sintring, og begge er tæt sintring, men fordelene ved mikrobølgesintring er lav sintringstemperatur, hurtig hastighed og kort sintringstid. Temperaturstigningshastigheden ved sintring under atmosfærisk tryk er dog langsom, sintringstiden er længere, og den samlede sintringstid er cirka 6-11 timer. Sammenlignet med normal tryksintring er mikrobølgesintring en ny sintringsmetode, der har fordelene ved kort sintringstid, høj effektivitet og energibesparelse, og kan forbedre mikrostrukturen af ​​keramik.

Nogle forskere mener også, at zirkoniumoxid efter mikrobølgesintring kan opretholde en mere metastabil tekvartetfase, muligvis fordi hurtig mikrobølgeopvarmning kan opnå hurtig fortætning af materialet ved en lavere temperatur, kornstørrelsen er mindre og mere ensartet end ved normal tryksintring, lavere end den kritiske fasetransformationsstørrelse af t-ZrO2, hvilket er befordrende for at opretholde så meget som muligt i en metastabil tilstand ved stuetemperatur, hvilket forbedrer styrken og sejheden af ​​keramiske materialer.

Dobbelt sintringsproces

Kompakt sintret zirkoniumkeramik kan kun bearbejdes med smergelværktøj på grund af høj hårdhed og styrke, og bearbejdningsomkostningerne er høje og tiden lang. For at løse ovenstående problemer anvendes zirkoniumkeramik nogle gange to gange i sintringsprocesserne. Efter dannelsen af ​​det keramiske legeme og den indledende sintring sker der CAD/CAM-forstærkningsbearbejdning til den ønskede form og derefter sintring til den endelige sintringstemperatur for at gøre materialet fuldstændig tæt.

Det er konstateret, at to sintringsprocesser vil ændre sintringskinetikken for zirkoniumkeramik og vil have visse effekter på sintringstætheden, de mekaniske egenskaber og mikrostrukturen af ​​zirkoniumkeramik. De mekaniske egenskaber af den bearbejdelige zirkoniumkeramik, der er sintret én gang tæt, er bedre end den, der er sintret to gange. Den biaxiale bøjningsstyrke og brudstyrke af den bearbejdelige zirkoniumkeramik, der er sintret én gang kompakt, er højere end den, der er sintret to gange. Bræddemåden for primært sintret zirkoniumkeramik er transgranulær/intergranulær, og revneudbruddet er relativt lige. Bræddemåden for dobbelt sintret zirkoniumkeramik er primært intergranulær brud, og revneudviklingen er mere snoet. Egenskaberne ved den kompositte brudmåde er bedre end den simple intergranulære brudmåde.

Sintringsvakuum

Zirkoniumoxid skal sintres i et vakuummiljø. I sintringsprocessen vil der dannes et stort antal bobler, og i et vakuummiljø er det let at udskille bobler fra porcelænslegemets smeltede tilstand, hvilket forbedrer zirkoniumoxidens densitet og derved øger zirkoniumoxidens semipermeabilitet og mekaniske egenskaber.

Opvarmningshastighed

I sintringsprocessen af ​​zirkoniumoxid bør der anvendes en lavere opvarmningshastighed for at opnå god ydeevne og forventede resultater. Den høje opvarmningshastighed gør zirkoniumoxidets indre temperatur ujævn, når den endelige sintringstemperatur nås, hvilket fører til revner og dannelse af porer. Resultaterne viser, at med stigende opvarmningshastighed forkortes krystallisationstiden for zirkoniumoxidkrystaller, gassen mellem krystallerne kan ikke udledes, og porøsiteten inde i zirkoniumoxidkrystallerne øges en smule. Med stigende opvarmningshastighed begynder en lille mængde monoklin krystalfase at eksistere i zirkoniumoxidets tetragonale fase, hvilket vil påvirke de mekaniske egenskaber. Samtidig vil kornene blive polariserede med stigende opvarmningshastighed, dvs. sameksistensen af ​​større og mindre korn er let. Den langsommere opvarmningshastighed er befordrende for dannelsen af ​​mere ensartede korn, hvilket øger zirkoniumoxidets semipermeabilitet.