Kao vrsta keramičkog materijala, cirkonij ima visoku čvrstoću, visoku tvrdoću, dobru otpornost na habanje, otpornost na kiseline i lužine, otpornost na visoke temperature i druga izvrsna svojstva. Osim što se široko koristi u industrijskom području, s snažnim razvojem industrije proteza posljednjih godina, cirkonijeva keramika postala je najperspektivniji materijal za proteze i privukla je pozornost mnogih istraživača.
Metoda sinteriranja
Tradicionalna metoda sinteriranja je zagrijavanje tijela toplinskim zračenjem, provođenjem topline i konvekcijom topline, tako da se toplina prenosi s površine cirkonija prema unutrašnjosti, ali toplinska vodljivost cirkonija je lošija od one kod aluminijevog oksida i drugih keramičkih materijala. Kako bi se spriječilo pucanje uzrokovano toplinskim naprezanjem, tradicionalna brzina zagrijavanja je spora, a vrijeme dugo, što čini proizvodni ciklus cirkonija dugim, a troškove proizvodnje visokim. Posljednjih godina, poboljšanje tehnologije obrade cirkonija, skraćivanje vremena obrade, smanjenje troškova proizvodnje i osiguravanje visokoučinkovitih zubnih keramičkih materijala od cirkonija postali su fokus istraživanja, a mikrovalno sinteriranje je nesumnjivo obećavajuća metoda sinteriranja.
Utvrđeno je da mikrovalno sinteriranje i sinteriranje pri atmosferskom tlaku nemaju značajne razlike u utjecaju polupropusnosti i otpornosti na habanje. Razlog tome je što je gustoća cirkonija dobivenog mikrovalnim sinteriranjem slična onoj kod konvencionalnog sinteriranja, te se oba odnose na gusto sinteriranje, ali prednosti mikrovalnog sinteriranja su niska temperatura sinteriranja, velika brzina i kratko vrijeme sinteriranja. Međutim, brzina porasta temperature kod sinteriranja pri atmosferskom tlaku je spora, vrijeme sinteriranja je dulje, a ukupno vrijeme sinteriranja je otprilike 6-11 sati. U usporedbi sa sinteriranjem pri normalnom tlaku, mikrovalno sinteriranje je nova metoda sinteriranja koja ima prednosti kratkog vremena sinteriranja, visoke učinkovitosti i uštede energije te može poboljšati mikrostrukturu keramike.
Neki znanstvenici također vjeruju da cirkonijev dioksid nakon mikrovalnog sinteriranja može održati metastabilniju tekvartetnu fazu, vjerojatno zato što brzo zagrijavanje mikrovalovima može postići brzo zgušnjavanje materijala na nižoj temperaturi, veličina zrna je manja i ujednačenija nego kod sinteriranja pod normalnim tlakom, niža od kritične veličine fazne transformacije t-ZrO2, što pogoduje održavanju što većeg broja metastabilnih stanja na sobnoj temperaturi, poboljšavajući čvrstoću i žilavost keramičkih materijala.
Dvostruki proces sinteriranja
Kompaktna sinterirana cirkonijeva keramika može se obrađivati samo brusnim alatima zbog visoke tvrdoće i čvrstoće, a troškovi obrade su visoki i vrijeme dugo. Kako bi se riješili gore navedeni problemi, cirkonijeva keramika ponekad se sinterira dva puta: nakon formiranja keramičkog tijela i početnog sinteriranja, CAD/CAM obrada se vrši do željenog oblika, a zatim sinteriranje do konačne temperature sinteriranja kako bi se materijal potpuno zgusnuo.
Utvrđeno je da dva procesa sinteriranja mijenjaju kinetiku sinteriranja cirkonijeve keramike i imaju određene učinke na gustoću sinteriranja, mehanička svojstva i mikrostrukturu cirkonijeve keramike. Mehanička svojstva obradive cirkonijeve keramike sinterirane jednom gusto su bolja od onih sinteriranih dva puta. Dvoosna čvrstoća na savijanje i žilavost loma obradive cirkonijeve keramike sinterirane jednom kompaktno su veće od onih sinteriranih dva puta. Način loma primarne sinterirane cirkonijeve keramike je transgranularni/intergranularni, a smjer pukotine je relativno ravan. Način loma dvostruko sinterirane cirkonijeve keramike je uglavnom intergranularni, a trend pukotine je vijugaviji. Svojstva kompozitnog načina loma su bolja od jednostavnog intergranularnog načina loma.
Vakuumsko sinteriranje
Cirkonij se mora sinterirati u vakuumskom okruženju, u procesu sinteriranja stvara se veliki broj mjehurića, a u vakuumskom okruženju mjehurići se lako ispuštaju iz rastaljenog stanja porculanskog tijela, poboljšavajući gustoću cirkonija, čime se povećava polupropusnost i mehanička svojstva cirkonija.
Brzina zagrijavanja
U procesu sinteriranja cirkonija, kako bi se postigli dobri rezultati i ostvarili dobri učinci, treba koristiti nižu brzinu zagrijavanja. Visoka brzina zagrijavanja uzrokuje neravnomjernu unutarnju temperaturu cirkonija pri postizanju konačne temperature sinteriranja, što dovodi do pojave pukotina i stvaranja pora. Rezultati pokazuju da se s povećanjem brzine zagrijavanja vrijeme kristalizacije cirkonija skraćuje, plin između kristala se ne može ispuštati, a poroznost unutar cirkonija se blago povećava. S povećanjem brzine zagrijavanja, mala količina monoklinske kristalne faze počinje postojati u tetragonskoj fazi cirkonija, što će utjecati na mehanička svojstva. Istovremeno, s povećanjem brzine zagrijavanja, zrna će biti polarizirana, odnosno koegzistencija većih i manjih zrna je lakša. Spora brzina zagrijavanja pogoduje stvaranju ujednačenijih zrna, što povećava polupropusnost cirkonija.
Vrijeme objave: 15. kolovoza 2023.