Efeito da sinterização nas propriedades da cerâmica de zircônia

Efeito da sinterização nas propriedades da cerâmica de zircônia

Como um tipo de material cerâmico, o zircônio possui alta resistência, alta dureza, boa resistência ao desgaste, resistência a ácidos e álcalis, alta resistência à temperatura e outras excelentes propriedades. Além de ser amplamente utilizado na indústria, com o vigoroso desenvolvimento da indústria de próteses dentárias nos últimos anos, a cerâmica de zircônia tornou-se o material com maior potencial para próteses dentárias e atraiu a atenção de muitos pesquisadores.

O desempenho das cerâmicas de zircônia será afetado por muitos fatores. Hoje falaremos sobre o impacto da sinterização em algumas propriedades das cerâmicas de zircônia.

Método de sinterização

O método tradicional de sinterização consiste em aquecer o corpo por meio de radiação, condução e convecção de calor, de modo que o calor seja transferido da superfície da zircônia para o interior, mas a condutividade térmica da zircônia é inferior à da alumina e de outros materiais cerâmicos. Para evitar rachaduras causadas por estresse térmico, a velocidade de aquecimento tradicional é lenta e o tempo de aquecimento é longo, o que torna o ciclo de produção da zircônia longo e o custo de produção alto. Nos últimos anos, o aprimoramento da tecnologia de processamento da zircônia, a redução do tempo de processamento, a redução do custo de produção e o fornecimento de materiais cerâmicos de zircônia odontológica de alto desempenho tornaram-se o foco da pesquisa, e a sinterização por micro-ondas é, sem dúvida, um método de sinterização promissor.

Verificou-se que a sinterização por micro-ondas e a sinterização à pressão atmosférica não apresentam diferenças significativas na influência da semipermeabilidade e da resistência ao desgaste. Isso se deve ao fato de que a densidade da zircônia obtida pela sinterização por micro-ondas é semelhante à da sinterização convencional, e ambas são sinterizações densas. No entanto, as vantagens da sinterização por micro-ondas são a baixa temperatura de sinterização, a alta velocidade e o curto tempo de sinterização. No entanto, a taxa de aumento de temperatura da sinterização à pressão atmosférica é lenta, o tempo de sinterização é mais longo e o tempo total de sinterização é de aproximadamente 6 a 11 horas. Comparada à sinterização à pressão normal, a sinterização por micro-ondas é um novo método de sinterização, que apresenta as vantagens de um curto tempo de sinterização, alta eficiência e economia de energia, além de poder melhorar a microestrutura da cerâmica.

Alguns estudiosos também acreditam que a zircônia após a sinterização por micro-ondas pode manter uma fase tequarteto mais metaestável, possivelmente porque o aquecimento rápido por micro-ondas pode atingir uma densificação rápida do material a uma temperatura mais baixa, o tamanho do grão é menor e mais uniforme do que o da sinterização de pressão normal, menor do que o tamanho crítico de transformação de fase do t-ZrO2, o que é propício para manter o máximo possível no estado metaestável à temperatura ambiente, melhorando a resistência e a tenacidade dos materiais cerâmicos.

Processo de dupla sinterização

Cerâmicas compactas de zircônia sinterizada só podem ser processadas com ferramentas de corte de esmeril devido à sua alta dureza e resistência, além de apresentarem altos custos e longos tempos de processamento. Para solucionar os problemas mencionados, às vezes, a cerâmica de zircônia é submetida a um processo de sinterização duplo: após a formação do corpo cerâmico e a sinterização inicial, a sinterização por amplificação CAD/CAM é realizada até o formato desejado e, em seguida, a sinterização até a temperatura final de sinterização para tornar o material completamente denso.

Verificou-se que dois processos de sinterização alteram a cinética de sinterização das cerâmicas de zircônia e têm certos efeitos na densidade de sinterização, nas propriedades mecânicas e na microestrutura das cerâmicas de zircônia. As propriedades mecânicas das cerâmicas de zircônia usináveis ​​sinterizadas uma vez densas são melhores do que aquelas sinterizadas duas vezes. A resistência à flexão biaxial e a tenacidade à fratura das cerâmicas de zircônia usináveis ​​sinterizadas uma vez compactas são maiores do que aquelas sinterizadas duas vezes. O modo de fratura das cerâmicas de zircônia sinterizadas primárias é transgranular/intergranular, e a formação de trincas é relativamente reta. O modo de fratura das cerâmicas de zircônia sinterizadas duas vezes é principalmente a fratura intergranular, e a tendência de trincas é mais tortuosa. As propriedades do modo de fratura composto são melhores do que o modo de fratura intergranular simples.

Vácuo de sinterização

A zircônia deve ser sinterizada em um ambiente de vácuo, no processo de sinterização produzirá um grande número de bolhas, e em um ambiente de vácuo, as bolhas são fáceis de descarregar do estado fundido do corpo de porcelana, melhorando a densidade da zircônia, aumentando assim a semipermeabilidade e as propriedades mecânicas da zircônia.

Taxa de aquecimento

No processo de sinterização da zircônia, para obter o bom desempenho e os resultados esperados, deve-se adotar uma taxa de aquecimento mais baixa. A alta taxa de aquecimento torna a temperatura interna da zircônia desigual ao atingir a temperatura final de sinterização, levando ao aparecimento de trincas e à formação de poros. Os resultados mostram que, com o aumento da taxa de aquecimento, o tempo de cristalização dos cristais de zircônia é encurtado, o gás entre os cristais não pode ser descarregado e a porosidade interna dos cristais de zircônia aumenta ligeiramente. Com o aumento da taxa de aquecimento, uma pequena quantidade de fase cristalina monoclínica começa a existir na fase tetragonal da zircônia, o que afetará as propriedades mecânicas. Ao mesmo tempo, com o aumento da taxa de aquecimento, os grãos serão polarizados, ou seja, a coexistência de grãos maiores e menores é fácil. A taxa de aquecimento mais lenta é propícia à formação de grãos mais uniformes, o que aumenta a semipermeabilidade da zircônia.