Sinterizazioaren eragina zirkoniozko zeramiketan

Sinterizazioaren eragina zirkoniozko zeramiketan

Zeramikazko material mota gisa, zirkonioak erresistentzia handia, gogortasun handia, higadura-erresistentzia ona, azido eta alkali erresistentzia, tenperatura altuko erresistentzia eta beste propietate bikainak ditu. Industria-arloan asko erabiltzen izateaz gain, azken urteotan protesien industriaren garapen biziarekin, zirkoniozko zeramikak protesien material potentzial handiena bihurtu dira eta ikertzaile askoren arreta erakarri dute.

Zirkoniozko zeramikaren errendimenduan faktore askok eragina izango dute, gaur sinterizazioak zirkoniozko zeramikaren propietate batzuetan duen eraginari buruz hitz egingo dugu.

Sinterizazio metodoa

Sinterizazio metodo tradizionala gorputza bero-erradiazioaren, bero-eroapenaren eta bero-konbekzioaren bidez berotzea da, beroa zirkonioaren gainazaletik barrualdera joan dadin, baina zirkonioaren eroankortasun termikoa aluminarena eta beste material zeramiko batzuena baino okerragoa da. Estres termikoak eragindako pitzadurak saihesteko, berokuntza-abiadura tradizionala motela da eta denbora luzea, eta horrek zirkonioaren ekoizpen-zikloa luzea eta ekoizpen-kostua handia bihurtzen du. Azken urteotan, zirkonioaren prozesatzeko teknologia hobetzea, prozesatzeko denbora laburtzea, ekoizpen-kostua murriztea eta errendimendu handiko zirkoniozko hortz-zeramikazko materialak eskaintzea ikerketaren ardatz bihurtu dira, eta mikrouhin-sinterizazioa, zalantzarik gabe, sinterizazio-metodo itxaropentsua da.

Mikrouhin-sinterizazioak eta presio atmosferikoko sinterizazioak ez dutela alde nabarmenik erdi-iragazkortasunaren eta higadura-erresistentziaren eraginari dagokionez. Arrazoia da mikrouhin-sinterizazioaren bidez lortutako zirkonioaren dentsitatea sinterizazio konbentzionalaren antzekoa dela, eta biak sinterizazio trinkoak direla, baina mikrouhin-sinterizazioaren abantailak sinterizazio-tenperatura baxua, abiadura handia eta sinterizazio-denbora laburra dira. Hala ere, presio atmosferikoko sinterizazioaren tenperatura-igoera-tasa motela da, sinterizazio-denbora luzeagoa da, eta sinterizazio-denbora osoa 6-11 ordu ingurukoa da. Presio-sinterizazio normalarekin alderatuta, mikrouhin-sinterizazioa sinterizazio-metodo berri bat da, sinterizazio-denbora laburra, eraginkortasun handia eta energia aurreztea bezalako abantailak dituena, eta zeramiken mikroegitura hobetu dezakeena.

Aditu batzuek uste dute zirkoniak mikrouhin-sinterizazioaren ondoren tequartet fase metaegonkorragoa mantendu dezakeela, agian mikrouhin-berotze azkarrak materialaren dentsifikazio azkarra lor dezakeelako tenperatura baxuagoan, aleen tamaina txikiagoa eta uniformeagoa delako presio normaleko sinterizazioarekin alderatuta, t-ZrO2-ren fase kritikoaren eraldaketa-tamaina baino txikiagoa delako, eta hori lagungarria da ahalik eta gehien egoera metaegonkorrean mantentzea giro-tenperaturan, zeramikazko materialen erresistentzia eta gogortasuna hobetuz.

Sinterizazio bikoitzeko prozesua

Zirkoniozko zeramika sinterizatu trinkoak lixazko ebaketa-erremintekin bakarrik prozesatu daitezke gogortasun eta erresistentzia handia dutelako, eta prozesatzeko kostua handia eta denbora luzea da. Goiko arazoak konpontzeko, batzuetan zirkoniozko zeramikak bi aldiz erabiltzen dira sinterizazio-prozesuan, zeramikazko gorputza eratu eta hasierako sinterizazioa egin ondoren, CAD/CAM anplifikazio-mekanizazioa egiten da nahi den forma lortzeko, eta ondoren sinterizazioa azken sinterizazio-tenperaturara arte egiten da materiala guztiz trinkoa izan dadin.

Bi sinterizazio prozesuk zirkonio zeramiken sinterizazio zinetika aldatuko dutela ikusi da, eta zenbait eragin izango dituztela zirkonio zeramiken sinterizazio dentsitatean, propietate mekanikoetan eta mikroegituran. Behin trinko sinterizatutako zirkonio zeramika mekanizagarrien propietate mekanikoak hobeak dira bi aldiz sinterizatutakoenak baino. Behin trinko sinterizatutako zirkonio zeramika mekanizagarrien biaxial tolesdura erresistentzia eta haustura gogortasuna bi aldiz sinterizatutakoenak baino handiagoak dira. Lehen mailako zirkonio zeramika sinterizatuen haustura modua transgranularra/granular artekoa da, eta pitzaduraren norabidea nahiko zuzena da. Bi aldiz sinterizatutako zirkonio zeramikaren haustura modua batez ere granular arteko haustura da, eta pitzaduraren joera bihurriagoa da. Konpositezko haustura moduaren propietateak granular arteko haustura modu sinplea baino hobeak dira.

Sinterizazio-hutsune

Zirkonioa hutsean sinterizatu behar da, sinterizazio prozesuan burbuila kopuru handia sortuko baita, eta hutsean, burbuilak erraz askatzen dira portzelanazko gorputzaren urtutako egoeratik, zirkonioaren dentsitatea hobetuz, eta horrela zirkonioaren erdi-iragazkortasuna eta propietate mekanikoak handituz.

Berokuntza-tasa

Zirkonioaren sinterizazio-prozesuan, errendimendu ona eta espero diren emaitzak lortzeko, berotze-abiadura txikiagoa hartu behar da. Berotze-abiadura altuak zirkonioaren barne-tenperatura irregularra bihurtzen du azken sinterizazio-tenperaturara iristean, pitzadurak agertzea eta poroak eratzea eraginez. Emaitzek erakusten dute berotze-abiadura handitzearekin batera, zirkonio kristalen kristalizazio-denbora laburtzen dela, kristalen arteko gasa ezin dela askatu eta zirkonio kristalen barruko porositatea apur bat handitzen dela. Berotze-abiadura handitzearekin batera, kristal monokliniko fase kantitate txiki bat sortzen hasten da zirkonioaren fase tetragonalean, eta horrek propietate mekanikoetan eragina izango du. Aldi berean, berotze-abiadura handitzearekin batera, aleak polarizatuko dira, hau da, ale handiago eta txikiagoen koexistentzia errazten da. Berotze-abiadura motelagoak ale uniformeagoak eratzea errazten du, eta horrek zirkonioaren erdi-iragazkortasuna handitzen du.