ผลกระทบของการเผาผนึกต่อคุณสมบัติของเซรามิกเซอร์โคเนีย

ผลกระทบของการเผาผนึกต่อคุณสมบัติของเซรามิกเซอร์โคเนีย

เซอร์โคเนียมเป็นวัสดุเซรามิกชนิดหนึ่งที่มีความแข็งแรง ความแข็งสูง ทนทานต่อการสึกหรอ ทนกรดและด่าง ทนอุณหภูมิสูง และมีคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยมอื่นๆ นอกจากจะถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในภาคอุตสาหกรรมแล้ว ด้วยการพัฒนาอย่างเข้มแข็งของอุตสาหกรรมฟันปลอมในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เซรามิกเซอร์โคเนียมจึงกลายเป็นวัสดุสำหรับฟันปลอมที่มีศักยภาพมากที่สุดและดึงดูดความสนใจจากนักวิจัยจำนวนมาก

ประสิทธิภาพของเซรามิกเซอร์โคเนียจะได้รับผลกระทบจากปัจจัยหลายประการ วันนี้เราจะมาพูดถึงผลกระทบของการเผาผนึกต่อคุณสมบัติบางประการของเซรามิกเซอร์โคเนีย

วิธีการเผาผนึก

วิธีการเผาผนึกแบบดั้งเดิมคือการให้ความร้อนแก่ร่างกายผ่านการแผ่รังสีความร้อน การนำความร้อน การพาความร้อน เพื่อให้ความร้อนจากพื้นผิวของเซอร์โคเนียเข้าสู่ภายใน แต่การนำความร้อนของเซอร์โคเนียแย่กว่าของอะลูมินาและวัสดุเซรามิกอื่นๆ เพื่อป้องกันการแตกร้าวที่เกิดจากความเครียดจากความร้อน ความเร็วในการให้ความร้อนแบบดั้งเดิมจึงช้าและใช้เวลานาน ซึ่งทำให้วงจรการผลิตเซอร์โคเนียยาวนานขึ้นและต้นทุนการผลิตสูง ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การปรับปรุงเทคโนโลยีการประมวลผลของเซอร์โคเนีย การลดระยะเวลาในการประมวลผล ลดต้นทุนการผลิต และให้วัสดุเซรามิกเซอร์โคเนียสำหรับทันตกรรมที่มีประสิทธิภาพสูงได้กลายเป็นจุดสนใจของการวิจัย และการเผาผนึกด้วยไมโครเวฟเป็นวิธีการเผาผนึกที่มีแนวโน้มดีอย่างไม่ต้องสงสัย

พบว่าการเผาผนึกด้วยไมโครเวฟและการเผาผนึกด้วยความดันบรรยากาศไม่มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญต่ออิทธิพลของการซึมผ่านกึ่งหนึ่งและความต้านทานการสึกหรอ เหตุผลก็คือความหนาแน่นของเซอร์โคเนียที่ได้จากการเผาผนึกด้วยไมโครเวฟนั้นใกล้เคียงกับการเผาผนึกแบบธรรมดา และทั้งสองแบบเป็นการเผาผนึกแบบหนาแน่น แต่ข้อดีของการเผาผนึกด้วยไมโครเวฟคืออุณหภูมิการเผาผนึกต่ำ ความเร็วสูง และเวลาในการเผาผนึกสั้น อย่างไรก็ตาม อัตราการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิของการเผาผนึกด้วยความดันบรรยากาศนั้นช้า เวลาในการเผาผนึกนานกว่า และเวลาการเผาผนึกทั้งหมดอยู่ที่ประมาณ 6-11 ชั่วโมง เมื่อเปรียบเทียบกับการเผาผนึกด้วยความดันปกติ การเผาผนึกด้วยไมโครเวฟเป็นวิธีการเผาผนึกแบบใหม่ ซึ่งมีข้อดีคือเวลาในการเผาผนึกสั้น ประสิทธิภาพสูงและประหยัดพลังงาน และสามารถปรับปรุงโครงสร้างจุลภาคของเซรามิกได้

นักวิชาการบางกลุ่มเชื่อว่าเซอร์โคเนียหลังการเผาผนึกด้วยไมโครเวฟสามารถรักษาเฟสเทควอเตตที่ไม่เสถียรได้มากขึ้น อาจเป็นเพราะการให้ความร้อนอย่างรวดเร็วด้วยไมโครเวฟสามารถทำให้วัสดุมีความหนาแน่นเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วที่อุณหภูมิต่ำกว่า ขนาดเกรนจะเล็กลงและสม่ำเสมอมากกว่าการเผาผนึกด้วยความดันปกติ ต่ำกว่าขนาดการเปลี่ยนเฟสวิกฤตของ t-ZrO2 ซึ่งช่วยให้คงสถานะที่ไม่เสถียรไว้ได้มากที่สุดที่อุณหภูมิห้อง อีกทั้งยังปรับปรุงความแข็งแรงและความเหนียวของวัสดุเซรามิกอีกด้วย

กระบวนการเผาผนึกสองครั้ง

เซรามิกเซอร์โคเนียเผาแบบกะทัดรัดสามารถประมวลผลได้โดยใช้เฉพาะเครื่องมือตัดทรายเท่านั้น เนื่องจากมีความแข็งและความแข็งแรงสูง ต้นทุนการประมวลผลสูงและใช้เวลานาน เพื่อแก้ปัญหาข้างต้น บางครั้งเซรามิกเซอร์โคเนียจะถูกใช้กระบวนการเผาสองครั้ง หลังจากการสร้างตัวเซรามิกและการเผาเบื้องต้น การขยาย CAD/CAM จะทำให้ได้รูปร่างที่ต้องการ จากนั้นจึงเผาจนถึงอุณหภูมิการเผาขั้นสุดท้ายเพื่อให้วัสดุมีความหนาแน่นอย่างสมบูรณ์

พบว่ากระบวนการเผาผนึกสองกระบวนการจะเปลี่ยนจลนพลศาสตร์การเผาผนึกของเซรามิกเซอร์โคเนีย และจะมีผลบางอย่างต่อความหนาแน่นของการเผาผนึก คุณสมบัติเชิงกล และโครงสร้างจุลภาคของเซรามิกเซอร์โคเนีย คุณสมบัติเชิงกลของเซรามิกเซอร์โคเนียที่กลึงได้ซึ่งเผาผนึกครั้งเดียวที่มีความหนาแน่นจะดีกว่าเซรามิกที่เผาผนึกสองครั้ง ความแข็งแรงในการดัดแบบสองแกนและความเหนียวในการแตกหักของเซรามิกเซอร์โคเนียที่กลึงได้ซึ่งเผาผนึกครั้งเดียวที่มีความหนาแน่นสูงกว่าเซรามิกที่เผาผนึกสองครั้ง โหมดการแตกหักของเซรามิกเซอร์โคเนียที่เผาผนึกขั้นต้นคือแบบขวางเม็ด/ระหว่างเม็ด และรอยร้าวจะค่อนข้างตรง โหมดการแตกหักของเซรามิกเซอร์โคเนียที่เผาผนึกสองครั้งคือการแตกระหว่างเม็ดเป็นหลัก และแนวโน้มการแตกจะคดเคี้ยวมากกว่า คุณสมบัติของโหมดการแตกหักแบบคอมโพสิตดีกว่าโหมดการแตกระหว่างเม็ดแบบธรรมดา

การเผาผนึกสูญญากาศ

เซอร์โคเนียต้องถูกเผาในสภาพแวดล้อมสุญญากาศ ในกระบวนการเผาจะผลิตฟองอากาศจำนวนมาก และในสภาพแวดล้อมสุญญากาศ ฟองอากาศจะถูกระบายออกจากตัวพอร์ซเลนที่หลอมละลายได้ง่าย ทำให้ความหนาแน่นของเซอร์โคเนียดีขึ้น ส่งผลให้คุณสมบัติกึ่งซึมผ่านได้และคุณสมบัติเชิงกลของเซอร์โคเนียเพิ่มขึ้น

อัตราความร้อน

ในกระบวนการเผาผนึกของเซอร์โคเนีย เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพที่ดีและผลลัพธ์ที่คาดหวัง ควรใช้ความเร็วในการให้ความร้อนที่ต่ำกว่า อัตราการให้ความร้อนที่สูงทำให้อุณหภูมิภายในของเซอร์โคเนียไม่สม่ำเสมอเมื่อถึงอุณหภูมิการเผาผนึกขั้นสุดท้าย ส่งผลให้เกิดรอยแตกร้าวและรูพรุน ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าเมื่ออัตราการให้ความร้อนเพิ่มขึ้น เวลาในการตกผลึกของผลึกเซอร์โคเนียจะสั้นลง ไม่สามารถระบายก๊าซระหว่างผลึกได้ และความพรุนภายในผลึกเซอร์โคเนียจะเพิ่มขึ้นเล็กน้อย เมื่ออัตราการให้ความร้อนเพิ่มขึ้น เฟสผลึกโมโนคลินิกจำนวนเล็กน้อยจะเริ่มมีอยู่ในเฟสเตตระโกนัลของเซอร์โคเนีย ซึ่งจะส่งผลต่อคุณสมบัติเชิงกล ในเวลาเดียวกัน เมื่ออัตราการให้ความร้อนเพิ่มขึ้น เมล็ดพืชจะมีโพลาไรซ์ นั่นคือ การอยู่ร่วมกันของเมล็ดพืชที่ใหญ่กว่าและเล็กกว่านั้นทำได้ง่าย อัตราการให้ความร้อนที่ช้าลงจะเอื้อต่อการก่อตัวของเมล็ดพืชที่สม่ำเสมอมากขึ้น ซึ่งจะเพิ่มการซึมผ่านของเซอร์โคเนีย