Pengaruh sintering terhadap sifat keramik zirkonia

Pengaruh sintering terhadap sifat keramik zirkonia

Sebagai salah satu jenis material keramik, zirkonium memiliki kekuatan tinggi, kekerasan tinggi, ketahanan aus yang baik, ketahanan terhadap asam dan alkali, ketahanan terhadap suhu tinggi, dan sifat-sifat unggul lainnya. Selain digunakan secara luas di bidang industri, dengan pesatnya perkembangan industri gigi tiruan dalam beberapa tahun terakhir, keramik zirkonia telah menjadi material gigi tiruan yang paling potensial dan menarik perhatian banyak peneliti.

Kinerja keramik zirkonia akan dipengaruhi oleh banyak faktor, hari ini kita berbicara tentang dampak sintering pada beberapa sifat keramik zirkonia.

Metode sintering

Metode sintering tradisional adalah memanaskan bodi melalui radiasi panas, konduksi panas, konveksi panas, sehingga panas dari permukaan zirkonia ke bagian dalam, tetapi konduktivitas termal zirkonia lebih buruk daripada alumina dan bahan keramik lainnya. Untuk mencegah keretakan yang disebabkan oleh tekanan termal, kecepatan pemanasan tradisional lambat dan waktunya lama, yang membuat siklus produksi zirkonia panjang dan biaya produksinya tinggi. Dalam beberapa tahun terakhir, peningkatan teknologi pemrosesan zirkonia, memperpendek waktu pemrosesan, mengurangi biaya produksi, dan menyediakan bahan keramik zirkonia gigi berkinerja tinggi telah menjadi fokus penelitian, dan sintering gelombang mikro tidak diragukan lagi merupakan metode sintering yang menjanjikan.

Ditemukan bahwa sintering gelombang mikro dan sintering tekanan atmosfer tidak memiliki perbedaan yang signifikan pada pengaruh semi-permeabilitas dan ketahanan aus. Alasannya adalah bahwa kepadatan zirkonia yang diperoleh dengan sintering gelombang mikro mirip dengan sintering konvensional, dan keduanya merupakan sintering padat, tetapi keuntungan dari sintering gelombang mikro adalah suhu sintering rendah, kecepatan cepat dan waktu sintering singkat. Namun, laju kenaikan suhu sintering tekanan atmosfer lambat, waktu sintering lebih lama, dan keseluruhan waktu sintering kira-kira 6-11 jam. Dibandingkan dengan sintering tekanan normal, sintering gelombang mikro merupakan metode sintering baru, yang memiliki keuntungan dari waktu sintering singkat, efisiensi tinggi dan hemat energi, dan dapat meningkatkan struktur mikro keramik.

Beberapa ilmuwan juga percaya bahwa zirkonia setelah sintering gelombang mikro dapat mempertahankan fasa tekuartet yang lebih metastabil, mungkin karena pemanasan cepat gelombang mikro dapat mencapai pemadatan material yang cepat pada suhu yang lebih rendah, ukuran butiran lebih kecil dan lebih seragam daripada sintering tekanan normal, lebih rendah daripada ukuran transformasi fasa kritis t-ZrO2, yang kondusif untuk mempertahankan sebanyak mungkin keadaan metastabil pada suhu ruangan, meningkatkan kekuatan dan ketangguhan material keramik.

Proses sintering ganda

Keramik zirkonia sinter kompak hanya dapat diproses dengan alat pemotong ampelas karena kekerasan dan kekuatannya yang tinggi, dan biaya pemrosesannya tinggi serta waktunya lama. Untuk mengatasi masalah di atas, terkadang keramik zirkonia akan digunakan dua kali proses sintering, setelah pembentukan badan keramik dan sintering awal, pemesinan amplifikasi CAD/CAM ke bentuk yang diinginkan, dan kemudian sintering ke suhu sintering akhir untuk membuat material benar-benar padat.

Ditemukan bahwa dua proses sintering akan mengubah kinetika sintering keramik zirkonia, dan akan memiliki efek tertentu pada kepadatan sintering, sifat mekanik dan struktur mikro keramik zirkonia. Sifat mekanik keramik zirkonia yang dapat dikerjakan dengan mesin yang disinter sekali padat lebih baik daripada yang disinter dua kali. Kekuatan tekuk biaksial dan ketangguhan patah dari keramik zirkonia yang dapat dikerjakan dengan mesin yang disinter sekali padat lebih tinggi daripada yang disinter dua kali. Mode patahan keramik zirkonia yang disinter primer adalah transgranular/intergranular, dan retakannya relatif lurus. Mode patahan keramik zirkonia yang disinter dua kali terutama adalah patahan intergranular, dan tren retakannya lebih berliku-liku. Sifat mode patahan komposit lebih baik daripada mode patahan intergranular sederhana.

Sintering vakum

Zirkonia harus disinter dalam lingkungan vakum, dalam proses sintering akan menghasilkan sejumlah besar gelembung, dan dalam lingkungan vakum, gelembung mudah dikeluarkan dari keadaan cair badan porselen, meningkatkan kepadatan zirkonia, sehingga meningkatkan semipermeabilitas dan sifat mekanis zirkonia.

Tingkat pemanasan

Dalam proses sintering zirkonia, untuk memperoleh kinerja yang baik dan hasil yang diharapkan, laju pemanasan yang lebih rendah harus diadopsi. Laju pemanasan yang tinggi membuat suhu internal zirkonia tidak merata saat mencapai suhu sintering akhir, yang menyebabkan munculnya retakan dan pembentukan pori-pori. Hasil penelitian menunjukkan bahwa dengan peningkatan laju pemanasan, waktu kristalisasi kristal zirkonia dipersingkat, gas di antara kristal tidak dapat dibuang, dan porositas di dalam kristal zirkonia sedikit meningkat. Dengan peningkatan laju pemanasan, sejumlah kecil fase kristal monoklinik mulai ada dalam fase tetragonal zirkonia, yang akan memengaruhi sifat mekanis. Pada saat yang sama, dengan peningkatan laju pemanasan, butiran akan terpolarisasi, yaitu, koeksistensi butiran yang lebih besar dan lebih kecil menjadi mudah. ​​Laju pemanasan yang lebih lambat kondusif untuk pembentukan butiran yang lebih seragam, yang meningkatkan semipermeabilitas zirkonia.