Утицај синтеровања на својства цирконијумске керамике
Као врста керамичког материјала, цирконијум има високу чврстоћу, високу тврдоћу, добру отпорност на хабање, отпорност на киселине и алкалије, отпорност на високе температуре и друга одлична својства. Поред тога што се широко користи у индустрији, са снажним развојем индустрије протеза последњих година, цирконијумска керамика је постала најперспективнији материјал за протезе и привукла је пажњу многих истраживача.
На перформансе цирконијумске керамике утицаће многи фактори, данас говоримо о утицају синтеровања на нека својства цирконијумске керамике.
Метода синтеровања
Традиционална метода синтеровања је загревање тела топлотним зрачењем, топлотном проводљивошћу и топлотном конвекцијом, тако да топлота иде са површине цирконијума ка унутрашњости, али је топлотна проводљивост цирконијума лошија од алуминијумског оксида и других керамичких материјала. Да би се спречило пуцање изазвано термичким напрезањем, традиционална брзина загревања је спора, а време дуго, што чини производни циклус цирконијума дугим, а трошкове производње високим. Последњих година, побољшање технологије обраде цирконијума, скраћивање времена обраде, смањење трошкова производње и обезбеђивање висококвалитетних стоматолошких керамичких материјала од цирконијума постали су фокус истраживања, а микроталасно синтеровање је несумњиво перспективна метода синтеровања.
Утврђено је да микроталасно синтеровање и синтеровање под атмосферским притиском немају значајну разлику у утицају полупропустљивости и отпорности на хабање. Разлог је тај што је густина цирконијума добијеног микроталасним синтеровањем слична густини конвенционалног синтеровања, и оба су густа синтеровања, али предности микроталасног синтеровања су ниска температура синтеровања, велика брзина и кратко време синтеровања. Међутим, брзина пораста температуре код синтеровања под атмосферским притиском је спора, време синтеровања је дуже, а целокупно време синтеровања је отприлике 6-11 сати. У поређењу са синтеровањем под нормалним притиском, микроталасно синтеровање је нова метода синтеровања, која има предности кратког времена синтеровања, високе ефикасности и уштеде енергије, и може побољшати микроструктуру керамике.
Неки научници такође верују да цирконијум након микроталасног синтеровања може одржати метастабилнију теквартетну фазу, вероватно зато што брзо загревање у микроталасима може постићи брзо згушњавање материјала на нижој температури, величина зрна је мања и уједначенија него код синтеровања под нормалним притиском, нижа од критичне величине фазне трансформације t-ZrO2, што погодује одржавању што је више могуће у метастабилном стању на собној температури, побољшавајући чврстоћу и жилавост керамичких материјала.
Процес двоструког синтеровања
Компактна синтерована цирконијумска керамика може се обрађивати само брусним алатима због високе тврдоће и чврстоће, а трошкови обраде су високи и време је дуго. Да би се решили горе наведени проблеми, понекад се цирконијумска керамика синтерује два пута. Након формирања керамичког тела и почетног синтеровања, CAD/CAM обрада се обрађује до жељеног облика, а затим се синтерује до коначне температуре синтеровања како би се материјал потпуно згуснуо.
Утврђено је да два процеса синтеровања мењају кинетику синтеровања цирконијумске керамике и имају одређене ефекте на густину синтеровања, механичка својства и микроструктуру цирконијумске керамике. Механичка својства машинске цирконијумске керамике синтероване једном густо су боља од оне синтероване два пута. Двоосна чврстоћа на савијање и жилавост на лом машинске цирконијумске керамике синтероване једном компактно су веће од оне синтероване два пута. Начин лома примарно синтероване цирконијумске керамике је трансгрануларни/интергрануларни, а правац прслине је релативно праволинијан. Начин лома двоструко синтероване цирконијумске керамике је углавном интергрануларни лом, а тренд прслине је вијугавији. Особине композитног начина лома су боље од једноставног интергрануларног начина лома.
Вакуумско синтеровање
Цирконијум се мора синтеровати у вакуумском окружењу, у процесу синтеровања ће се произвести велики број мехурића, а у вакуумском окружењу, мехурићи се лако испуштају из растопљеног стања порцеланског тела, побољшавајући густину цирконијума, чиме се повећава полупропустљивост и механичка својства цирконијума.
Брзина грејања
У процесу синтеровања цирконијума, да би се постигле добре перформансе и очекивани резултати, треба усвојити нижу брзину загревања. Велика брзина загревања чини унутрашњу температуру цирконијума неравномерном када се достигне коначна температура синтеровања, што доводи до појаве пукотина и стварања пора. Резултати показују да се са повећањем брзине загревања скраћује време кристализације кристала цирконијума, гас између кристала се не може испустити, а порозност унутар кристала цирконијума се благо повећава. Са повећањем брзине загревања, мала количина моноклинске кристалне фазе почиње да постоји у тетрагоналној фази цирконијума, што ће утицати на механичка својства. Истовремено, са повећањем брзине загревања, зрна ће бити поларизована, односно коегзистенција већих и мањих зрна је лакша. Спорија брзина загревања погодује формирању уједначенијих зрна, што повећава полупропустљивост цирконијума.
Време објаве: 24. јул 2023.