Влијание на синтерувањето врз својствата на циркониумската керамика

Влијание на синтерувањето врз својствата на циркониумската керамика

Како вид керамички материјал, циркониумот има висока цврстина, висока тврдост, добра отпорност на абење, отпорност на киселини и алкалии, отпорност на високи температури и други одлични својства. Покрај тоа што е широко користен во индустриската област, со енергичниот развој на индустријата за протези во последниве години, керамиката од циркониум стана најпотенцијален материјал за протези и го привлече вниманието на многу истражувачи.

Перформансите на циркониумската керамика ќе бидат под влијание на многу фактори, денес зборуваме за влијанието на синтерувањето врз некои својства на циркониумската керамика.

Метод на синтерување

Традиционалниот метод на синтерување е загревање на телото преку топлинско зрачење, топлинска спроводливост, топлинска конвекција, така што топлината е од површината на циркониумот кон внатрешноста, но топлинската спроводливост на циркониумот е полоша од онаа на алумина и други керамички материјали. За да се спречи пукање предизвикано од термички стрес, традиционалната брзина на загревање е бавна и времето е долго, што го прави циклусот на производство на циркониум долг, а трошоците за производство се високи. Во последниве години, подобрувањето на технологијата за обработка на циркониум, скратувањето на времето за обработка, намалувањето на трошоците за производство и обезбедувањето високо-ефикасни стоматолошки циркониумски керамички материјали станаа фокус на истражување, а микробрановото синтерување е несомнено ветувачки метод на синтерување.

Утврдено е дека микробрановото синтерување и синтерувањето под атмосферски притисок немаат значајна разлика во влијанието на полупропустливоста и отпорноста на абење. Причината е што густината на циркониумот добиен со микробраново синтерување е слична на онаа на конвенционалното синтерување, и обете се густо синтерување, но предностите на микробрановото синтерување се ниска температура на синтерување, голема брзина и кратко време на синтерување. Сепак, стапката на зголемување на температурата при синтерување под атмосферски притисок е бавна, времето на синтерување е подолго, а вкупното време на синтерување е приближно 6-11 часа. Во споредба со нормалното синтерување под притисок, микробрановото синтерување е нов метод на синтерување, кој има предности на кратко време на синтерување, висока ефикасност и заштеда на енергија, а може да ја подобри микроструктурата на керамиката.

Некои научници исто така веруваат дека цирконијата по микробраново синтерување може да одржи пометастабилна теквартетна фаза, веројатно затоа што брзото загревање во микробранова печка може да постигне брза згуснување на материјалот на пониска температура, големината на зрната е помала и порамномерна од онаа при нормално синтерување под притисок, помала од критичната големина на фазна трансформација на t-ZrO2, што е погодно за одржување што е можно повеќе во метастабилна состојба на собна температура, подобрувајќи ја цврстината и цврстината на керамичките материјали.

Процес на двојно синтерување

Компактната синтерувана циркониумска керамика може да се обработува само со алатки за сечење шмиргла поради високата тврдост и цврстина, а трошоците за обработка се високи и времето потребно. За да се решат горенаведените проблеми, понекогаш циркониумската керамика ќе се користи двапати по процесот на синтерување, по формирањето на керамичкото тело и почетното синтерување, CAD/CAM обработка со засилување до посакуваната форма, а потоа синтерување до конечната температура на синтерување за да се направи материјалот целосно густ.

Утврдено е дека два процеса на синтерување ќе ја променат кинетиката на синтерување на циркониумската керамика и ќе имаат одредени ефекти врз густината на синтерување, механичките својства и микроструктурата на циркониумската керамика. Механичките својства на обработливата циркониумска керамика синтерувана откако ќе стане густа се подобри од оние што се синтеруваат двапати. Биаксијалната цврстина на свиткување и цврстината на кршење на обработливата циркониумска керамика синтерувана откако ќе стане збиена се повисоки од оние што се синтеруваат двапати. Режимот на кршење на примарната синтерувана циркониумска керамика е трансгрануларен/интергрануларен, а појавата на пукнатина е релативно права. Режимот на кршење на двојно синтеруваната циркониумска керамика е главно интергрануларно кршење, а трендот на пукнатина е поизвиен. Својствата на композитниот режим на кршење се подобри од едноставниот интергрануларен режим на кршење.

Вакуум за синтерување

Цирконијата мора да се синтерува во вакуумска средина, при што во процесот на синтерување ќе се создадат голем број меурчиња, а во вакуумска средина, меурчињата лесно се испуштаат од стопената состојба на порцеланското тело, подобрувајќи ја густината на цирконијата, со што се зголемува полупропустливоста и механичките својства на цирконијата.

Стапка на греење

Во процесот на синтерување на циркониум, за да се добијат добри перформанси и очекувани резултати, треба да се усвои пониска брзина на загревање. Високата брзина на загревање ја прави внатрешната температура на циркониумот нерамномерна при достигнување на конечната температура на синтерување, што доведува до појава на пукнатини и формирање на пори. Резултатите покажуваат дека со зголемување на брзината на загревање, времето на кристализација на кристалите на циркониумот се скратува, гасот меѓу кристалите не може да се испушти, а порозноста во кристалите на циркониумот малку се зголемува. Со зголемување на брзината на загревање, мала количина на моноклинична кристална фаза почнува да постои во тетрагоналната фаза на циркониумот, што ќе влијае на механичките својства. Во исто време, со зголемување на брзината на загревање, зрната ќе бидат поларизирани, односно коегзистенцијата на поголеми и помали зрна е лесна. Побавната брзина на загревање е погодна за формирање на порамномерни зрна, што ја зголемува полупропустливоста на циркониумот.