Bir seramik malzeme türü olan 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 protez endüstrisinin hızlı gelişmesiyle birlikte zirkonyum seramikler en potansiyel protez malzemeleri haline gelmiş ve birçok araştırmacının dikkatini çekmiştir.
Sinterleme yöntemi
Geleneksel sinterleme yöntemi, ısı radyasyonu, ısı iletimi ve ısı konveksiyonu yoluyla cismi ısıtarak ısının zirkonyumun yüzeyinden iç kısmına doğru iletilmesini sağlar; ancak zirkonyumun ısı iletkenliği alümina ve diğer seramik malzemelere göre daha düşüktür. Isıl gerilmeden kaynaklanan çatlamayı önlemek için geleneksel ısıtma hızı yavaş ve süresi uzundur, bu da zirkonyumun üretim döngüsünü uzatır ve üretim maliyetini yükseltir. Son yıllarda, zirkonyumun işleme teknolojisinin geliştirilmesi, işleme süresinin kısaltılması, üretim maliyetinin düşürülmesi ve yüksek performanslı dental zirkonyum seramik malzemelerinin sağlanması araştırmaların odak noktası haline gelmiştir ve mikrodalga sinterleme şüphesiz umut vadeden bir sinterleme yöntemidir.
Mikrodalga sinterleme ve atmosferik basınç sinterlemenin yarı geçirgenlik ve aşınma direnci üzerindeki etkisinde önemli bir fark bulunmadığı tespit edilmiştir. Bunun nedeni, mikrodalga sinterleme ile elde edilen zirkonyumun yoğunluğunun geleneksel sinterleme ile elde edilen zirkonyuma benzer olması ve her ikisinin de yoğun sinterleme olmasıdır; ancak mikrodalga sinterlemenin avantajları düşük sinterleme sıcaklığı, hızlı işlem hızı ve kısa sinterleme süresidir. Bununla birlikte, atmosferik basınç sinterlemenin sıcaklık artış hızı yavaştır, sinterleme süresi daha uzundur ve toplam sinterleme süresi yaklaşık 6-11 saattir. Normal basınç sinterleme ile karşılaştırıldığında, mikrodalga sinterleme, kısa sinterleme süresi, yüksek verimlilik ve enerji tasarrufu avantajlarına sahip ve seramiklerin mikro yapısını iyileştirebilen yeni bir sinterleme yöntemidir.
Bazı bilim insanları ayrıca, mikrodalga sinterlemesinden sonra zirkonyum oksitin daha fazla metastabil tetratet fazını koruyabileceğine inanmaktadır; bunun nedeni muhtemelen mikrodalga hızlı ısıtmanın malzemenin daha düşük bir sıcaklıkta hızlı yoğunlaşmasını sağlaması, tane boyutunun normal basınçlı sinterlemeye göre daha küçük ve daha homojen olması, t-ZrO2'nin kritik faz dönüşüm boyutundan daha düşük olması ve bu durumun oda sıcaklığında mümkün olduğunca metastabil durumda kalmaya elverişli olması, seramik malzemelerin mukavemetini ve tokluğunu artırmasıdır.
Çift sinterleme işlemi
Yüksek sertlik ve mukavemetleri nedeniyle, sıkıştırılmış sinterlenmiş zirkonya seramikleri yalnızca zımpara kesici takımlarla işlenebilir ve işleme maliyeti yüksek ve süresi uzundur. Yukarıdaki sorunları çözmek için, bazen zirkonya seramikleri iki aşamalı sinterleme işlemine tabi tutulur; seramik gövdenin oluşturulması ve ilk sinterlemeden sonra, CAD/CAM ile istenen şekle getirilmek üzere büyütmeli işleme yapılır ve daha sonra malzemenin tamamen yoğun hale gelmesi için son sinterleme sıcaklığına kadar sinterleme işlemi gerçekleştirilir.
İki sinterleme işleminin zirkonya seramiklerinin sinterleme kinetiğini değiştirdiği ve zirkonya seramiklerinin sinterleme yoğunluğu, mekanik özellikleri ve mikro yapısı üzerinde belirli etkileri olduğu bulunmuştur. Tek seferde yoğun sinterlenmiş işlenebilir zirkonya seramiklerinin mekanik özellikleri, iki kez sinterlenmiş olanlara göre daha iyidir. Tek seferde kompakt sinterlenmiş işlenebilir zirkonya seramiklerinin çift eksenli eğilme dayanımı ve kırılma tokluğu, iki kez sinterlenmiş olanlara göre daha yüksektir. Birincil sinterlenmiş zirkonya seramiklerinin kırılma şekli tanecik içi/tanecikler arasıdır ve çatlak yönü nispeten düzdür. İki kez sinterlenmiş zirkonya seramiklerinin kırılma şekli esas olarak tanecikler arası kırılmadır ve çatlak eğilimi daha dolambaçlıdır. Kompozit kırılma şeklinin özellikleri, basit tanecikler arası kırılma şeklinden daha iyidir.
Sinterleme vakumu
Zirkonya, vakum ortamında sinterlenmelidir; sinterleme işlemi sırasında çok sayıda kabarcık oluşur ve vakum ortamında bu kabarcıklar porselen gövdenin erimiş halinden kolayca dışarı atılır, bu da zirkonyanın yoğunluğunu artırır ve böylece zirkonyanın yarı geçirgenliğini ve mekanik özelliklerini geliştirir.
Isıtma hızı
Zirkonyum oksit sinterleme işleminde, iyi performans ve beklenen sonuçları elde etmek için daha düşük bir ısıtma hızı benimsenmelidir. Yüksek ısıtma hızı, nihai sinterleme sıcaklığına ulaşıldığında zirkonyum oksitin iç sıcaklığının düzensiz olmasına, çatlakların oluşmasına ve gözeneklerin oluşmasına yol açar. Sonuçlar, ısıtma hızının artmasıyla zirkonyum oksit kristallerinin kristalleşme süresinin kısaldığını, kristaller arasındaki gazın boşaltılamadığını ve zirkonyum oksit kristallerinin içindeki gözenekliliğin hafifçe arttığını göstermektedir. Isıtma hızının artmasıyla, zirkonyum oksitin tetragonal fazında az miktarda monoklinik kristal faz oluşmaya başlar ve bu da mekanik özellikleri etkiler. Aynı zamanda, ısıtma hızının artmasıyla taneler polarize olur, yani daha büyük ve daha küçük tanelerin bir arada bulunması kolaylaşır. Daha yavaş ısıtma hızı, daha homojen tanelerin oluşmasına elverişlidir ve bu da zirkonyum oksitin yarı geçirgenliğini artırır.
Yayın tarihi: 15 Ağustos 2023