Ca material ceramic, zirconiul are o rezistență ridicată, o duritate ridicată, o bună rezistență la uzură, rezistență la acizi și alcali, rezistență la temperaturi ridicate și alte proprietăți excelente. Pe lângă faptul că este utilizat pe scară largă în domeniul industrial, odată cu dezvoltarea viguroasă a industriei protezelor dentare în ultimii ani, ceramica de zirconiu a devenit cel mai potențial material pentru proteze dentare și a atras atenția multor cercetători.
Metoda de sinterizare
Metoda tradițională de sinterizare constă în încălzirea corpului prin radiație termică, conducție termică și convecție termică, astfel încât căldura să se transmită de la suprafața zirconiei spre interior, însă conductivitatea termică a zirconiei este mai slabă decât cea a aluminei și a altor materiale ceramice. Pentru a preveni fisurarea cauzată de stresul termic, viteza tradițională de încălzire este lentă și timpul este lung, ceea ce face ca ciclul de producție al zirconiei să fie lung, iar costul de producție să fie ridicat. În ultimii ani, îmbunătățirea tehnologiei de procesare a zirconiei, scurtarea timpului de procesare, reducerea costurilor de producție și furnizarea de materiale ceramice dentare din zirconie de înaltă performanță au devenit punctul central al cercetării, iar sinterizarea cu microunde este, fără îndoială, o metodă de sinterizare promițătoare.
S-a constatat că sinterizarea cu microunde și sinterizarea la presiune atmosferică nu prezintă diferențe semnificative în ceea ce privește influența semipermeabilității și a rezistenței la uzură. Motivul este că densitatea zirconiei obținute prin sinterizarea cu microunde este similară cu cea a sinterizării convenționale și ambele sunt sinterizări dense, însă avantajele sinterizării cu microunde sunt temperatura scăzută de sinterizare, viteza mare și timpul scurt de sinterizare. Cu toate acestea, rata de creștere a temperaturii la sinterizarea la presiune atmosferică este lentă, timpul de sinterizare este mai lung, iar timpul total de sinterizare este de aproximativ 6-11 ore. Comparativ cu sinterizarea normală la presiune, sinterizarea cu microunde este o metodă nouă de sinterizare, care prezintă avantajele unui timp scurt de sinterizare, eficienței ridicate și economisirii de energie și poate îmbunătăți microstructura ceramicii.
Unii cercetători consideră, de asemenea, că zirconia, după sinterizarea la microunde, poate menține o fază tequartet mai metastabilă, posibil deoarece încălzirea rapidă la microunde poate realiza o densificare rapidă a materialului la o temperatură mai scăzută, dimensiunea granulelor fiind mai mică și mai uniformă decât cea a sinterizării normale sub presiune, mai mică decât dimensiunea critică de transformare a fazei a t-ZrO2, ceea ce conduce la menținerea cât mai mult posibil a stării metastabile la temperatura camerei, îmbunătățind rezistența și tenacitatea materialelor ceramice.
Proces de sinterizare dublă
Ceramica compactă din zirconiu sinterizat poate fi prelucrată doar cu scule abrazive din oțel inoxidabil, datorită durității și rezistenței ridicate, iar costul și timpul de procesare sunt mari. Pentru a rezolva problemele menționate mai sus, uneori ceramica din zirconiu este utilizată de două ori în procesul de sinterizare: după formarea corpului ceramic și sinterizarea inițială, se prelucrează prin amplificare CAD/CAM la forma dorită și apoi se sinterizează până la temperatura finală de sinterizare pentru a face materialul complet dens.
S-a constatat că două procese de sinterizare vor modifica cinetica de sinterizare a ceramicii de zirconiu și vor avea anumite efecte asupra densității de sinterizare, proprietăților mecanice și microstructurii ceramicii de zirconiu. Proprietățile mecanice ale ceramicii de zirconiu prelucrabile sinterizate după ce au devenit dense sunt mai bune decât cele sinterizate de două ori. Rezistența la încovoiere biaxială și tenacitatea la fractură a ceramicii de zirconiu prelucrabile sinterizate după ce au fost compactate sunt mai mari decât cele sinterizate de două ori. Modul de fractură al ceramicii de zirconiu sinterizate primar este transgranular/intergranular, iar forma fisurii este relativ dreaptă. Modul de fractură al ceramicii de zirconiu sinterizate de două ori este în principal fractura intergranulară, iar tendința fisurii este mai sinuoasă. Proprietățile modului de fractură compozit sunt mai bune decât modul de fractură intergranulară simplă.
Sinterizare prin vid
Zirconia trebuie sinterizată în vid, în procesul de sinterizare se va produce un număr mare de bule, iar în vid, bulele se evacuează ușor din starea topită a corpului de porțelan, îmbunătățind densitatea zirconiei, crescând astfel semipermeabilitatea și proprietățile mecanice ale zirconiei.
Rata de încălzire
În procesul de sinterizare a zirconiei, pentru a obține performanțe bune și rezultate așteptate, trebuie adoptată o rată de încălzire mai mică. Rata mare de încălzire face ca temperatura internă a zirconiei să fie neuniformă la atingerea temperaturii finale de sinterizare, ducând la apariția fisurilor și formarea porilor. Rezultatele arată că, odată cu creșterea ratei de încălzire, timpul de cristalizare a cristalelor de zirconie se scurtează, gazul dintre cristale nu poate fi evacuat, iar porozitatea din interiorul cristalelor de zirconie crește ușor. Odată cu creșterea ratei de încălzire, o cantitate mică de fază cristalină monoclinică începe să existe în faza tetragonală a zirconiei, ceea ce va afecta proprietățile mecanice. În același timp, odată cu creșterea ratei de încălzire, granulele se vor polariza, adică coexistența granulelor mai mari și mai mici este ușoară. Rata de încălzire mai lentă este propice formării unor granule mai uniforme, ceea ce crește semipermeabilitatea zirconiei.
Data publicării: 15 august 2023