Pengaruh sintering terhadap sifat-sifat keramik zirkonia

Pengaruh sintering terhadap sifat-sifat keramik zirkonia

Sebagai jenis material keramik, zirkonium memiliki kekuatan tinggi, kekerasan tinggi, ketahanan aus yang baik, ketahanan terhadap asam dan basa, ketahanan terhadap suhu tinggi, dan sifat-sifat unggul lainnya. Selain banyak digunakan di bidang industri, dengan perkembangan pesat 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 akan membahas dampak sintering pada beberapa sifat keramik zirkonia.

Metode sintering

Metode sintering tradisional adalah memanaskan material melalui radiasi panas, konduksi panas, dan konveksi panas, sehingga panas berpindah dari permukaan zirkonia ke bagian dalamnya. Namun, konduktivitas termal zirkonia lebih buruk daripada alumina dan material keramik lainnya. Untuk mencegah keretakan akibat tegangan termal, kecepatan pemanasan tradisional lambat dan waktunya lama, yang membuat siklus produksi zirkonia panjang dan biaya produksinya tinggi. Dalam beberapa tahun terakhir, peningkatan teknologi pengolahan zirkonia, mempersingkat waktu pengolahan, mengurangi biaya produksi, dan menyediakan material 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 signifikan dalam pengaruh semipermeabilitas dan ketahanan aus. Alasannya adalah bahwa densitas zirkonia yang diperoleh dengan sintering gelombang mikro mirip dengan sintering konvensional, dan keduanya merupakan sintering padat, tetapi keunggulan 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 total waktu sintering sekitar 6-11 jam. Dibandingkan dengan sintering tekanan normal, sintering gelombang mikro adalah metode sintering baru, yang memiliki keunggulan waktu sintering singkat, efisiensi tinggi dan hemat energi, serta dapat meningkatkan mikrostruktur keramik.

Beberapa ahli juga meyakini bahwa zirkonia setelah sintering gelombang mikro dapat mempertahankan fase tekuartet metastabil yang lebih banyak, mungkin karena pemanasan cepat gelombang mikro dapat mencapai densifikasi material yang cepat pada suhu yang lebih rendah, ukuran butir lebih kecil dan lebih seragam daripada sintering tekanan normal, lebih rendah dari ukuran transformasi fase kritis t-ZrO2, yang kondusif untuk mempertahankan sebanyak mungkin dalam keadaan metastabil pada suhu kamar, meningkatkan kekuatan dan ketangguhan material keramik.

Proses sintering ganda

Keramik zirkonia sinter kompak hanya dapat diproses dengan alat potong ampelas karena kekerasan dan kekuatannya yang tinggi, dan biaya pemrosesannya tinggi serta waktunya lama. Untuk mengatasi masalah tersebut, terkadang keramik zirkonia akan menggunakan proses sinter dua kali. Setelah pembentukan badan keramik dan sinter awal, dilakukan pemesinan amplifikasi CAD/CAM untuk mendapatkan bentuk yang diinginkan, dan kemudian disinter hingga suhu sinter akhir untuk membuat material menjadi padat sepenuhnya.

Ditemukan bahwa dua proses sintering akan mengubah kinetika sintering keramik zirkonia, dan akan memiliki efek tertentu pada densitas sintering, sifat mekanik, dan mikrostruktur keramik zirkonia. Sifat mekanik keramik zirkonia yang dapat diolah dengan mesin yang disinter sekali padat lebih baik daripada yang disinter dua kali. Kekuatan lentur biaxial dan ketangguhan retak keramik zirkonia yang dapat diolah dengan mesin yang disinter sekali padat lebih tinggi daripada yang disinter dua kali. Modus retak keramik zirkonia yang disinter pertama kali adalah transgranular/intergranular, dan arah retakan relatif lurus. Modus retak keramik zirkonia yang disinter dua kali terutama adalah retak intergranular, dan arah retakan lebih berliku-liku. Sifat modus retak komposit lebih baik daripada modus retak intergranular sederhana.

Sintering vakum

Zirkonia harus disinter dalam lingkungan vakum. 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 mekanik zirkonia.

Tingkat pemanasan

Dalam proses sintering zirkonia, untuk mendapatkan kinerja yang baik dan hasil yang diharapkan, laju pemanasan yang lebih rendah harus diterapkan. Laju pemanasan yang tinggi membuat suhu internal zirkonia tidak merata ketika 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 dikeluarkan, 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 mekanik. Pada saat yang sama, dengan peningkatan laju pemanasan, butiran akan terpolarisasi, yaitu, koeksistensi butiran yang lebih besar dan lebih kecil mudah terjadi. Laju pemanasan yang lebih lambat kondusif untuk pembentukan butiran yang lebih seragam, yang meningkatkan semipermeabilitas zirkonia.