Effekt av sintring på egenskapene til zirkoniumkeramikk

Effekt av sintring på egenskapene til zirkoniumkeramikk

Som et keramisk materiale har zirkonium høy styrke, høy hardhet, god slitestyrke, syre- og alkaliresistens, høy temperaturbestandighet og andre utmerkede egenskaper. I tillegg til å være mye brukt i industrien, har zirkoniumkeramikk blitt det mest potensielle protesematerialet med den kraftige utviklingen av proteseindustrien de siste årene, og har tiltrukket seg oppmerksomheten til mange forskere.

Ytelsen til zirkoniumkeramikk vil bli påvirket av mange faktorer. I dag snakker vi om virkningen av sintring på noen av egenskapene til zirkoniumkeramikk.

Sintringsmetode

Den tradisjonelle sintringsmetoden er å varme opp kroppen gjennom varmestråling, varmeledning og varmekonveksjon, slik at varmen går fra overflaten av zirkoniumoksidet til det indre, men den termiske ledningsevnen til zirkoniumoksid er dårligere enn for alumina og andre keramiske materialer. For å forhindre sprekker forårsaket av termisk stress, er den tradisjonelle oppvarmingshastigheten langsom og tiden lang, noe som gjør produksjonssyklusen til zirkoniumoksid lang og produksjonskostnadene høye. I de senere år har forbedring av prosesseringsteknologien til zirkoniumoksid, forkorting av prosesseringstiden, reduksjon av produksjonskostnadene og levering av høytytende dental zirkoniumkeramiske materialer blitt fokus for forskning, og mikrobølgesintring er utvilsomt en lovende sintringsmetode.

Det er funnet at mikrobølgesintring og sintring under atmosfærisk trykk ikke har noen signifikant forskjell i påvirkningen av semipermeabilitet og slitestyrke. Årsaken er at tettheten til zirkoniumoksid oppnådd ved mikrobølgesintring er lik den ved konvensjonell sintring, og begge er tettsintring, men fordelene med mikrobølgesintring er lav sintringstemperatur, høy hastighet og kort sintringstid. Temperaturøkningshastigheten ved sintring under atmosfærisk trykk er imidlertid langsom, sintringstiden er lengre, og den totale sintringstiden er omtrent 6-11 timer. Sammenlignet med vanlig trykksintring er mikrobølgesintring en ny sintringsmetode, som har fordelene med kort sintringstid, høy effektivitet og energibesparelse, og kan forbedre mikrostrukturen til keramikk.

Noen forskere mener også at zirkoniumoksid etter mikrobølgesintring kan opprettholde en mer metastabil tekvartettfase, muligens fordi hurtig oppvarming i mikrobølge kan oppnå rask fortetting av materialet ved lavere temperatur, kornstørrelsen er mindre og mer jevn enn ved normal trykksintring, lavere enn den kritiske fasetransformasjonsstørrelsen til t-ZrO2, noe som bidrar til å opprettholde så mye som mulig i metastabil tilstand ved romtemperatur, noe som forbedrer styrken og seigheten til keramiske materialer.

Dobbel sintringsprosess

Kompakt sintret zirkoniumkeramikk kan bare bearbeides med smergelverktøy på grunn av høy hardhet og styrke, og bearbeidingskostnadene er høye og tiden er lang. For å løse problemene ovenfor, vil zirkoniumkeramikk noen ganger bli brukt to ganger i sintringsprosessen, etter dannelsen av den keramiske kroppen og den første sintringen, CAD/CAM-forsterkningmaskinering til ønsket form, og deretter sintring til den endelige sintringstemperaturen for å gjøre materialet fullstendig tett.

Det er funnet at to sintringsprosesser vil endre sintringskinetikken til zirkoniumoksidkeramikk, og vil ha visse effekter på sintringstettheten, de mekaniske egenskapene og mikrostrukturen til zirkoniumoksidkeramikk. De mekaniske egenskapene til maskinbar zirkoniumoksidkeramikk som er sintret én gang tett, er bedre enn de som er sintret to ganger. Den biaxiale bøyestyrken og bruddseigheten til maskinbar zirkoniumoksidkeramikk som er sintret én gang kompakt, er høyere enn de som er sintret to ganger. Bruddmodusen til primært sintret zirkoniumoksidkeramikk er transgranulær/intergranulær, og sprekkdannelsen er relativt rett. Bruddmodusen til dobbeltsintret zirkoniumoksidkeramikk er hovedsakelig intergranulær brudd, og sprekktrenden er mer kronglete. Egenskapene til komposittbruddmodus er bedre enn enkel intergranulær bruddmodus.

Sintringsvakuum

Zirkoniumdioksid må sintres i et vakuummiljø. I sintringsprosessen vil det produseres et stort antall bobler. I et vakuummiljø er det lett å slippe ut bobler fra porselenslegemets smeltede tilstand. Dette forbedrer tettheten til zirkoniumdioksidet og øker dermed semi-permeabiliteten og de mekaniske egenskapene til zirkoniumdioksidet.

Oppvarmingshastighet

I sintringsprosessen av zirkoniumoksid bør man bruke en lavere oppvarmingshastighet for å oppnå god ytelse og forventede resultater. Den høye oppvarmingshastigheten gjør den indre temperaturen i zirkoniumoksidet ujevn når den endelige sintringstemperaturen nås, noe som fører til sprekker og dannelse av porer. Resultatene viser at med økende oppvarmingshastighet forkortes krystalliseringstiden til zirkoniumkrystallene, gassen mellom krystallene kan ikke slippes ut, og porøsiteten inne i zirkoniumkrystallene øker litt. Med økende oppvarmingshastighet begynner en liten mengde monoklin krystallfase å eksistere i den tetragonale fasen av zirkoniumoksidet, noe som vil påvirke de mekaniske egenskapene. Samtidig, med økende oppvarmingshastighet, vil kornene bli polariserte, det vil si at sameksistensen av større og mindre korn er enkel. Den lavere oppvarmingshastigheten bidrar til dannelsen av mer ensartede korn, noe som øker semipermeabiliteten til zirkoniumoksidet.