Sinterlemenin zirkonyum seramiklerin özellikleri üzerindeki etkisi
Bir tür seramik malzeme olarak zirkonyum, yüksek mukavemet, yüksek sertlik, iyi aşınma direnci, asit ve alkali direnci, yüksek sıcaklık direnci ve diğer mükemmel özelliklere sahiptir. Endüstriyel alanda yaygın olarak kullanılmasının yanı sıra, son yıllarda diş protezi sektörünün hızla gelişmesiyle birlikte, zirkonyum seramikler en potansiyel diş protezi malzemeleri haline gelmiş ve birçok araştırmacının dikkatini çekmiştir.
Zirkonyum seramiklerin performansı birçok faktörden etkilenecektir, bugün sinterlemenin zirkonyum seramiklerin bazı özellikleri üzerindeki etkisinden bahsedeceğiz.
Sinterleme yöntemi
Geleneksel sinterleme yöntemi, gövdeyi ısı radyasyonu, ısı iletimi, ısı taşınımı yoluyla ısıtmaktır, böylece ısı zirkonyumun yüzeyinden iç kısmına doğru olur, ancak zirkonyumun termal iletkenliği alümina ve diğer seramik malzemelerden daha kötüdür. Termal stresten kaynaklanan çatlamayı önlemek için, geleneksel ısıtma hızı yavaştır ve zaman uzundur, bu da zirkonyumun üretim döngüsünü uzun ve üretim maliyetini yüksek hale getirir. Son yıllarda, zirkonyumun işleme teknolojisini iyileştirmek, işleme süresini kısaltmak, üretim maliyetini düşürmek ve yüksek performanslı diş zirkonyum seramik malzemeleri sağlamak araştırmaların odak noktası haline gelmiştir ve mikrodalga sinterleme şüphesiz umut verici bir sinterleme yöntemidir.
Mikrodalga sinterleme ve atmosferik basınç sinterlemesinin yarı geçirgenlik ve aşınma direnci üzerindeki etkisinde önemli bir fark olmadığı bulunmuştur. Bunun nedeni, mikrodalga sinterleme ile elde edilen zirkonyumun yoğunluğunun geleneksel sinterlemeye benzer olması ve her ikisinin de yoğun sinterleme olması, ancak mikrodalga sinterlemenin avantajlarının düşük sinterleme sıcaklığı, hızlı hız ve kısa sinterleme süresi olmasıdır. Bununla birlikte, atmosferik basınç sinterlemesinin sıcaklık artış hızı yavaştır, sinterleme süresi daha uzundur ve tüm sinterleme süresi yaklaşık 6-11 saattir. Normal basınçlı sinterleme ile karşılaştırıldığında, mikrodalga sinterleme, kısa sinterleme süresi, yüksek verimlilik ve enerji tasarrufu avantajlarına sahip olan ve seramiklerin mikro yapısını iyileştirebilen yeni bir sinterleme yöntemidir.
Bazı bilim insanları ayrıca, mikrodalga sinterlemeden sonra zirkonyumun daha metastabil tekuartet fazını koruyabileceğine inanmaktadır; bunun nedeni muhtemelen mikrodalga hızlı ısıtmanın daha düşük bir sıcaklıkta malzemenin daha hızlı yoğunlaşmasını sağlayabilmesi, tane boyutunun normal basınçlı sinterlemeye göre daha küçük ve daha düzgün olması, t-ZrO2'nin kritik faz dönüşüm boyutundan daha düşük olması ve bu durumun oda sıcaklığında mümkün olduğunca metastabil durumda kalmasına yardımcı olması, seramik malzemelerin mukavemetini ve tokluğunu artırmasıdır.
Çift sinterleme işlemi
Kompakt sinterlenmiş zirkonyum seramikler, yüksek sertlik ve dayanıklılık nedeniyle yalnızca zımpara kesici takımlarla işlenebilir ve işleme maliyeti yüksek ve süresi uzundur. Yukarıdaki sorunları çözmek için bazen zirkonyum seramikler, seramik gövdenin oluşumu ve ilk sinterlemeden sonra, istenen şekle CAD/CAM amplifikasyon işleme ve ardından malzemeyi tamamen yoğun hale getirmek için son sinterleme sıcaklığına kadar sinterleme olmak üzere iki kez sinterleme işlemine tabi tutulur.
İki sinterleme işleminin zirkonyum seramiklerinin sinterleme kinetiğini değiştireceği ve zirkonyum seramiklerinin sinterleme yoğunluğu, mekanik özellikleri ve mikro yapısı üzerinde belirli etkilere sahip olacağı bulunmuştur. Bir kez yoğunlaştırılmış sinterlenmiş işlenebilir zirkonyum seramiklerinin mekanik özellikleri, iki kez sinterlenmiş olanlardan daha iyidir. Bir kez sıkıştırılmış sinterlenmiş işlenebilir zirkonyum seramiklerinin çift eksenli eğilme mukavemeti ve kırılma tokluğu, iki kez sinterlenmiş olanlardan daha yüksektir. Birincil sinterlenmiş zirkonyum seramiklerinin kırılma modu transgranüler/taneler arasıdır ve çatlak darbesi nispeten düzdür. İki kez sinterlenmiş zirkonyum seramiklerinin kırılma modu esas olarak taneler arası kırılmadır ve çatlak eğilimi daha kıvrımlıdır. Kompozit kırılma modunun özellikleri basit taneler arası kırılma modundan daha iyidir.
Sinterleme vakumu
Zirkonyumun vakum ortamında sinterlenmesi gerekir, sinterleme işlemi sırasında çok sayıda kabarcık oluşur ve vakum ortamında kabarcıkların porselen gövdesinin erimiş halinden dışarı atılması kolaylaşır, zirkonyumun yoğunluğu artar, böylece zirkonyumun yarı geçirgenliği ve mekanik özellikleri artar.
Isınma oranı
Zirkonyum sinterleme işleminde, iyi performans ve beklenen sonuçları elde etmek için daha düşük bir ısıtma hızı benimsenmelidir. Yüksek ısıtma hızı, zirkonyumun son sinterleme sıcaklığına ulaştığında iç sıcaklığını eşitsiz hale getirir, bu da çatlakların ortaya çıkmasına ve gözeneklerin oluşmasına yol açar. Sonuçlar, ısıtma hızının artmasıyla zirkonyum kristallerinin kristalleşme süresinin kısaldığını, kristaller arasındaki gazın boşaltılamadığını ve zirkonyum kristallerinin içindeki gözenekliliğin hafifçe arttığını göstermektedir. Isıtma hızının artmasıyla zirkonyumun tetragonal fazında az miktarda monoklinik kristal fazı oluşmaya başlar ve bu da mekanik özellikleri etkileyecektir. Aynı zamanda ısıtma hızının artmasıyla taneler polarize olacak, yani daha büyük ve daha küçük tanelerin bir arada bulunması kolaylaşacaktır. Daha yavaş ısıtma hızı, daha düzgün tanelerin oluşumuna elverişlidir ve bu da zirkonyumun yarı geçirgenliğini artırır.
Gönderi zamanı: 24-Tem-2023