Sintēšanas ietekme uz cirkonija keramikas īpašībām

Sintēšanas ietekme uz cirkonija keramikas īpašībām

Cirkonijam kā keramikas materiālam ir augsta izturība, augsta cietība, laba nodilumizturība, izturība pret skābēm un sārmiem, izturība pret augstu temperatūru un citas izcilas īpašības. Papildus plašai izmantošanai rūpniecībā, pateicoties zobu protēžu nozares straujajai attīstībai pēdējos gados, cirkonija keramika ir kļuvusi par potenciālāko zobu protēžu materiālu un piesaistījusi daudzu pētnieku uzmanību.

Cirkonija keramikas veiktspēju ietekmēs daudzi faktori, šodien mēs runājam par saķepināšanas ietekmi uz dažām cirkonija keramikas īpašībām.

Sintēšanas metode

Tradicionālā sintēšanas metode ir ķermeņa sildīšana ar siltuma starojuma, siltuma vadīšanas un siltuma konvekcijas palīdzību, lai siltums nonāktu no cirkonija virsmas uz iekšpusi, taču cirkonija siltumvadītspēja ir sliktāka nekā alumīnija oksīdam un citiem keramikas materiāliem. Lai novērstu termiskā sprieguma izraisītas plaisāšanas, tradicionālais sildīšanas ātrums ir lēns un laiks ilgs, kas padara cirkonija oksīda ražošanas ciklu ilgu un ražošanas izmaksas augstas. Pēdējos gados pētījumu uzmanības centrā ir kļuvusi cirkonija oksīda apstrādes tehnoloģijas uzlabošana, apstrādes laika saīsināšana, ražošanas izmaksu samazināšana un augstas veiktspējas zobu cirkonija oksīda keramikas materiālu nodrošināšana, un mikroviļņu sintēšana neapšaubāmi ir daudzsološa sintēšanas metode.

Ir konstatēts, ka mikroviļņu sintēšanai un atmosfēras spiediena sintēšanai nav būtiskas atšķirības attiecībā uz daļēju caurlaidību un nodilumizturību. Iemesls ir tāds, ka ar mikroviļņu sintēšanu iegūtā cirkonija oksīda blīvums ir līdzīgs parastajai sintēšanai, un abas ir blīvas sintēšanas metodes, taču mikroviļņu sintēšanas priekšrocības ir zema sintēšanas temperatūra, liels ātrums un īss sintēšanas laiks. Tomēr atmosfēras spiediena sintēšanas temperatūras paaugstināšanās ātrums ir lēns, sintēšanas laiks ir ilgāks, un viss sintēšanas laiks ir aptuveni 6–11 stundas. Salīdzinot ar parasto spiediena sintēšanu, mikroviļņu sintēšana ir jauna sintēšanas metode, kurai ir īsa sintēšanas laika, augstas efektivitātes un enerģijas taupīšanas priekšrocības, un tā var uzlabot keramikas mikrostruktūru.

Daži zinātnieki arī uzskata, ka cirkonija dioksīds pēc mikroviļņu sintēzes var saglabāt metastabilāku tekvarteta fāzi, iespējams, tāpēc, ka mikroviļņu ātrā karsēšana var panākt materiāla ātru sablīvēšanos zemākā temperatūrā, graudu izmērs ir mazāks un vienmērīgāks nekā normāla spiediena sintēzes gadījumā, zemāks par t-ZrO2 kritiskās fāzes transformācijas izmēru, kas veicina pēc iespējas lielāku metastabilā stāvokļa saglabāšanu istabas temperatūrā, uzlabojot keramikas materiālu izturību un stingrību.

Divkāršās saķepināšanas process

Kompaktu saķepinātu cirkonija keramiku var apstrādāt tikai ar smilšpapīra griezējinstrumentiem, jo ​​tā ir ļoti cieta un izturīga, un apstrādes izmaksas ir augstas, un laiks ir ilgs. Lai atrisinātu iepriekš minētās problēmas, cirkonija keramiku dažreiz saķepina divreiz: pēc keramikas korpusa izveidošanas un sākotnējās saķepināšanas to apstrādā ar CAD/CAM pastiprinātāju, iegūstot vēlamo formu un pēc tam saķepinot līdz galīgajai saķepināšanas temperatūrai, lai materiāls būtu pilnīgi blīvs.

Ir konstatēts, ka divi saķepināšanas procesi mainīs cirkonija keramikas saķepināšanas kinētiku un noteikti ietekmēs cirkonija keramikas saķepināšanas blīvumu, mehāniskās īpašības un mikrostruktūru. Vienreiz saķepinātas, blīvas apstrādes cirkonija keramikas mehāniskās īpašības ir labākas nekā divreiz saķepinātas. Vienreiz sablīvētas apstrādes cirkonija keramikas divvirzienu lieces izturība un plaisas izturība ir augstāka nekā divreiz saķepinātai. Primāri saķepinātās cirkonija keramikas lūzuma režīms ir transgranulārs/starpgranulārs, un plaisas ceļš ir relatīvi taisns. Divreiz saķepinātas cirkonija keramikas lūzuma režīms galvenokārt ir starpgranulārs, un plaisas tendence ir līkumotāka. Kompozītmateriāla lūzuma režīma īpašības ir labākas nekā vienkārša starpgranulāra lūzuma režīma īpašības.

Sintēšanas vakuums

Cirkonijs ir jāsaķepina vakuuma vidē, saķepināšanas procesā radīsies liels skaits burbuļu, un vakuuma vidē burbuļus ir viegli izvadīt no porcelāna korpusa izkausētā stāvokļa, uzlabojot cirkonija oksīda blīvumu, tādējādi palielinot cirkonija oksīda daļējo caurlaidību un mehāniskās īpašības.

Apkures ātrums

Cirkonija oksīda sintēzes procesā, lai iegūtu labu veiktspēju un gaidītos rezultātus, jāizmanto zemāks sildīšanas ātrums. Augsts sildīšanas ātrums padara cirkonija oksīda iekšējo temperatūru nevienmērīgu, sasniedzot galīgo sintēzes temperatūru, kā rezultātā rodas plaisas un poras. Rezultāti liecina, ka, palielinoties sildīšanas ātrumam, cirkonija kristālu kristalizācijas laiks saīsinās, gāze starp kristāliem nevar izplūst, un porainība cirkonija kristālu iekšpusē nedaudz palielinās. Palielinoties sildīšanas ātrumam, cirkonija oksīda tetragonālajā fāzē sāk veidoties neliels daudzums monoklīniskās kristāla fāzes, kas ietekmēs mehāniskās īpašības. Tajā pašā laikā, palielinoties sildīšanas ātrumam, graudi būs polarizēti, tas ir, lielāku un mazāku graudu līdzāspastāvēšana būs vieglāka. Lēnāks sildīšanas ātrums veicina vienmērīgāku graudu veidošanos, kas palielina cirkonija oksīda puscaurlaidību.