Como material cerámico, el zirconio posee alta resistencia, elevada dureza, buena resistencia al desgaste, resistencia a ácidos y álcalis, resistencia a altas temperaturas y otras excelentes propiedades. Además de su amplio uso en el ámbito industrial, con el vigoroso desarrollo de la industria de las prótesis dentales en los últimos años, la cerámica de zirconio se ha convertido en uno de los materiales más prometedores para prótesis dentales y ha captado la atención de numerosos investigadores.
Método de sinterización
El método tradicional de sinterización consiste en calentar el material mediante radiación, conducción y convección térmica, de modo que el calor se transmita desde la superficie de la zirconia hacia el interior. Sin embargo, la conductividad térmica de la zirconia es inferior a la de la alúmina y otros materiales cerámicos. Para evitar el agrietamiento causado por el estrés térmico, el calentamiento tradicional es lento y prolongado, lo que alarga el ciclo de producción de la zirconia y eleva su coste. En los últimos años, la mejora de la tecnología de procesamiento de la zirconia, la reducción del tiempo de procesamiento, la disminución del coste de producción y la obtención de materiales cerámicos de zirconia dental de alto rendimiento se han convertido en el foco de la investigación, y la sinterización por microondas se presenta como un método de sinterización prometedor.
Se ha observado que la sinterización por microondas y la sinterización a presión atmosférica no presentan diferencias significativas en cuanto a la influencia sobre la semipermeabilidad y la resistencia al desgaste. Esto se debe a que la densidad de la zirconia obtenida mediante sinterización por microondas es similar a la de la sinterización convencional, y ambas son sinterizaciones densas. Sin embargo, la sinterización por microondas ofrece ventajas como una baja temperatura, una velocidad y un tiempo de sinterización reducidos. En cambio, la sinterización a presión atmosférica presenta una velocidad de aumento de temperatura más lenta, un tiempo de sinterización más prolongado y un tiempo total aproximado de 6 a 11 horas. En comparación con la sinterización a presión normal, la sinterización por microondas es un método novedoso que ofrece ventajas como un tiempo de sinterización reducido, alta eficiencia y ahorro energético, además de mejorar la microestructura de la cerámica.
Algunos investigadores también creen que la zirconia, tras la sinterización por microondas, puede mantener una fase tequartet más metaestable, posiblemente porque el calentamiento rápido por microondas permite una densificación rápida del material a una temperatura más baja, el tamaño del grano es menor y más uniforme que en la sinterización a presión normal, y menor que el tamaño crítico de transformación de fase del t-ZrO2, lo que favorece el mantenimiento de la mayor cantidad posible de material en estado metaestable a temperatura ambiente, mejorando así la resistencia y la tenacidad de los materiales cerámicos.
Proceso de doble sinterización
Debido a su alta dureza y resistencia, la cerámica de zirconia sinterizada compacta solo puede procesarse con herramientas de corte abrasivas, lo que resulta en un alto costo y un tiempo de procesamiento prolongado. Para solucionar estos problemas, en ocasiones se utiliza un doble proceso de sinterización: tras la formación del cuerpo cerámico y la sinterización inicial, se realiza un mecanizado de amplificación CAD/CAM para obtener la forma deseada, y finalmente se sinteriza a la temperatura de sinterización final para lograr una densidad completa del material.
Se ha descubierto que dos procesos de sinterización modifican la cinética de sinterización de la cerámica de zirconia y tienen ciertos efectos sobre la densidad de sinterización, las propiedades mecánicas y la microestructura de la cerámica de zirconia. Las propiedades mecánicas de la cerámica de zirconia mecanizable sinterizada una vez a alta densidad son mejores que las de la sinterizada dos veces. La resistencia a la flexión biaxial y la tenacidad a la fractura de la cerámica de zirconia mecanizable sinterizada una vez a alta densidad son mayores que las de la sinterizada dos veces. El modo de fractura de la cerámica de zirconia sinterizada primariamente es transgranular/intergranular, y la trayectoria de la grieta es relativamente recta. El modo de fractura de la cerámica de zirconia sinterizada dos veces es principalmente intergranular, y la trayectoria de la grieta es más tortuosa. Las propiedades del modo de fractura compuesto son mejores que las del modo de fractura intergranular simple.
Sinterización al vacío
La zirconia debe sinterizarse en un entorno de vacío. Durante el proceso de sinterización se produce una gran cantidad de burbujas, y en un entorno de vacío, las burbujas se descargan fácilmente del estado fundido del cuerpo de porcelana, mejorando la densidad de la zirconia y, por lo tanto, aumentando su semipermeabilidad y sus propiedades mecánicas.
velocidad de calentamiento
En el proceso de sinterización de la zirconia, para obtener un buen rendimiento y los resultados esperados, se debe adoptar una velocidad de calentamiento baja. Una velocidad de calentamiento alta provoca una temperatura interna desigual de la zirconia al alcanzar la temperatura final de sinterización, lo que da lugar a la aparición de grietas y la formación de poros. Los resultados muestran que, con el aumento de la velocidad de calentamiento, el tiempo de cristalización de los cristales de zirconia se acorta, el gas entre los cristales no se puede descargar y la porosidad interna de los cristales de zirconia aumenta ligeramente. Con el aumento de la velocidad de calentamiento, comienza a existir una pequeña cantidad de fase cristalina monoclínica en la fase tetragonal de la zirconia, lo que afectará a las propiedades mecánicas. Al mismo tiempo, con el aumento de la velocidad de calentamiento, los granos se polarizan, es decir, es fácil la coexistencia de granos de diferentes tamaños. Una velocidad de calentamiento más lenta favorece la formación de granos más uniformes, lo que aumenta la semipermeabilidad de la zirconia.
Fecha de publicación: 15 de agosto de 2023