Effect van sinteren op de eigenschappen van zirkoniakeramiek
Als keramisch materiaal heeft zirkonium een hoge sterkte, hoge hardheid, goede slijtvastheid, zuur- en alkalibestendigheid, hoge temperatuurbestendigheid en andere uitstekende eigenschappen. Naast de brede toepassing in de industrie, is zirkoniumkeramiek, met de sterke ontwikkeling van de prothese-industrie in de afgelopen jaren, uitgegroeid tot een van de meest potentiële prothesematerialen en heeft het de aandacht getrokken van veel onderzoekers.
De prestaties van zirkoniakeramiek worden door veel factoren beïnvloed. Vandaag bespreken we de impact van sinteren op enkele eigenschappen van zirkoniakeramiek.
Sintermethode
De traditionele sintermethode bestaat uit het verwarmen van het materiaal door middel van warmtestraling, warmtegeleiding en warmteconvectie, waardoor de warmte van het oppervlak van zirkoniumoxide naar het binnenste wordt overgebracht. De thermische geleidbaarheid van zirkoniumoxide is echter slechter dan die van aluminiumoxide en andere keramische materialen. Om scheurvorming door thermische spanning te voorkomen, is de traditionele verwarmingssnelheid laag en de tijd lang, wat de productiecyclus van zirkoniumoxide lang en de productiekosten hoog maakt. De afgelopen jaren is onderzoek gericht op het verbeteren van de verwerkingstechnologie van zirkoniumoxide, het verkorten van de verwerkingstijd, het verlagen van de productiekosten en het leveren van hoogwaardige keramische materialen voor tandheelkundige toepassingen met zirkoniumoxide. Microgolfsintering is ongetwijfeld een veelbelovende sintermethode.
Er is vastgesteld dat microgolfsinteren en atmosferische druksinteren geen significant verschil hebben wat betreft de invloed van semipermeabiliteit en slijtvastheid. Dit komt doordat de dichtheid van zirkoonoxide, verkregen door microgolfsinteren, vergelijkbaar is met die van conventioneel sinteren, en beide dicht sinteren. De voordelen van microgolfsinteren zijn echter een lage sintertemperatuur, hoge snelheid en korte sintertijd. De temperatuurstijging bij atmosferische druksinteren is echter traag, de sintertijd is langer en de totale sintertijd bedraagt ongeveer 6-11 uur. Vergeleken met normaal druksinteren is microgolfsinteren een nieuwe sintermethode, met als voordelen een korte sintertijd, hoge efficiëntie en energiebesparing, en kan het de microstructuur van keramiek verbeteren.
Sommige wetenschappers geloven ook dat zirkonia na microgolfsintering een meer metastabiele tekwartetfase in stand kan houden, mogelijk omdat snelle microgolfverhitting een snelle verdichting van het materiaal bij een lagere temperatuur kan bereiken. De korrelgrootte is kleiner en gelijkmatiger dan bij normale druksintering, lager dan de kritische faseovergangsgrootte van t-ZrO2, wat bevorderlijk is voor het zoveel mogelijk in metastabiele toestand houden bij kamertemperatuur, waardoor de sterkte en taaiheid van keramische materialen worden verbeterd.
Dubbel sinterproces
Compact gesinterd zirkoniumkeramiek kan vanwege de hoge hardheid en sterkte alleen met amarilgereedschappen worden bewerkt. De verwerkingskosten zijn hoog en de verwerkingstijd lang. Om bovenstaande problemen op te lossen, wordt zirkoniumkeramiek soms tweemaal gebruikt: na de vorming van het keramische lichaam en de eerste sintering, de CAD/CAM-bewerking tot de gewenste vorm en vervolgens het sinteren tot de eindsintertemperatuur om het materiaal volledig dicht te maken.
Er is vastgesteld dat twee sinterprocessen de sinterkinetiek van zirkoniumoxidekeramiek zullen veranderen en bepaalde effecten zullen hebben op de sinterdichtheid, mechanische eigenschappen en microstructuur van zirkoniumoxidekeramiek. De mechanische eigenschappen van bewerkbaar zirkoniumoxidekeramiek dat eenmaal dicht gesinterd is, zijn beter dan die van tweemaal gesinterd zirkoniumoxide. De biaxiale buigsterkte en breuktaaiheid van bewerkbaar zirkoniumoxidekeramiek dat eenmaal compact gesinterd is, zijn hoger dan die van tweemaal gesinterd zirkoniumoxide. De breukwijze van primair gesinterd zirkoniumoxidekeramiek is transgranulair/intergranulair en de scheurvorming is relatief recht. De breukwijze van tweemaal gesinterd zirkoniumoxidekeramiek is voornamelijk intergranulair en het scheurverloop is meer kronkelig. De eigenschappen van de composietbreukwijze zijn beter dan die van de eenvoudige intergranulaire breukwijze.
Sintervacuüm
Zirkonia moet in een vacuümomgeving worden gesinterd. Tijdens het sinterproces ontstaan een groot aantal bellen. In een vacuümomgeving kunnen bellen gemakkelijk uit de gesmolten toestand van het porseleinen lichaam ontsnappen, de dichtheid van zirkonia verbeteren en daarmee de semi-permeabiliteit en mechanische eigenschappen van zirkonia vergroten.
Verwarmingssnelheid
Om goede prestaties en de verwachte resultaten te verkrijgen tijdens het sinterproces van zirkonia, moet een lagere verwarmingssnelheid worden gebruikt. De hoge verwarmingssnelheid zorgt voor een ongelijkmatige interne temperatuur van zirkonia bij het bereiken van de uiteindelijke sintertemperatuur, wat leidt tot het ontstaan van scheuren en poriën. De resultaten tonen aan dat met een hogere verwarmingssnelheid de kristallisatietijd van zirkoniakristallen wordt verkort, het gas tussen de kristallen niet kan worden afgevoerd en de porositeit in de zirkoniakristallen licht toeneemt. Met een hogere verwarmingssnelheid ontstaat er een kleine hoeveelheid monokliene kristalfase in de tetragonale fase van zirkonia, wat de mechanische eigenschappen beïnvloedt. Tegelijkertijd zullen de korrels met een hogere verwarmingssnelheid polariseren, dat wil zeggen dat grotere en kleinere korrels gemakkelijk naast elkaar kunnen bestaan. De lagere verwarmingssnelheid bevordert de vorming van meer uniforme korrels, wat de semipermeabiliteit van zirkonia verhoogt.
Plaatsingstijd: 24-07-2023