Là một loại vật liệu gốm, zirconia có độ bền cao, độ cứng cao, khả năng chống mài mòn tốt, chống axit và kiềm, chịu nhiệt độ cao và nhiều đặc tính ưu việt khác. Bên cạnh việc được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực công nghiệp, với sự phát triển mạnh mẽ của ngành công nghiệp chế tạo răng giả trong những năm gần đây, gốm zirconia đã trở thành vật liệu chế tạo răng giả tiềm năng nhất và thu hút sự chú ý của nhiều nhà nghiên cứu.
Phương pháp thiêu kết
Phương pháp thiêu kết truyền thống là nung nóng vật liệu thông qua bức xạ nhiệt, dẫn nhiệt và đối lưu nhiệt, sao cho nhiệt truyền từ bề mặt zirconia vào bên trong. Tuy nhiên, độ dẫn nhiệt của zirconia kém hơn so với alumina và các vật liệu gốm khác. Để ngăn ngừa nứt vỡ do ứng suất nhiệt, tốc độ nung nóng truyền thống chậm và thời gian dài, dẫn đến chu kỳ sản xuất zirconia dài và chi phí sản xuất cao. Trong những năm gần đây, việc cải tiến công nghệ chế biến zirconia, rút ngắn thời gian chế biến, giảm chi phí sản xuất và cung cấp vật liệu gốm zirconia nha khoa hiệu suất cao đã trở thành trọng tâm nghiên cứu, và thiêu kết bằng vi sóng chắc chắn là một phương pháp thiêu kết đầy triển vọng.
Người ta nhận thấy rằng thiêu kết bằng vi sóng và thiêu kết ở áp suất khí quyển không có sự khác biệt đáng kể về ảnh hưởng đến tính bán thấm và khả năng chống mài mòn. Lý do là mật độ của zirconia thu được bằng phương pháp thiêu kết vi sóng tương tự như phương pháp thiêu kết thông thường, và cả hai đều là thiêu kết đặc, nhưng ưu điểm của thiêu kết vi sóng là nhiệt độ thiêu kết thấp, tốc độ nhanh và thời gian thiêu kết ngắn. Tuy nhiên, tốc độ tăng nhiệt độ của thiêu kết ở áp suất khí quyển chậm hơn, thời gian thiêu kết dài hơn, và tổng thời gian thiêu kết khoảng 6-11 giờ. So với thiêu kết ở áp suất thông thường, thiêu kết vi sóng là một phương pháp thiêu kết mới, có ưu điểm là thời gian thiêu kết ngắn, hiệu quả cao và tiết kiệm năng lượng, đồng thời có thể cải thiện cấu trúc vi mô của gốm sứ.
Một số học giả cũng tin rằng zirconia sau khi nung bằng vi sóng có thể duy trì pha tequartet không bền vững hơn, có thể là do quá trình gia nhiệt nhanh bằng vi sóng có thể đạt được sự nén chặt nhanh chóng của vật liệu ở nhiệt độ thấp hơn, kích thước hạt nhỏ hơn và đồng đều hơn so với nung ở áp suất bình thường, nhỏ hơn kích thước chuyển pha tới hạn của t-ZrO2, điều này có lợi cho việc duy trì càng nhiều càng tốt ở trạng thái không bền vững ở nhiệt độ phòng, cải thiện độ bền và độ dẻo dai của vật liệu gốm.
Quá trình thiêu kết kép
Gốm zirconia nung kết đặc chỉ có thể được gia công bằng dụng cụ cắt mài do độ cứng và độ bền cao, chi phí gia công cao và thời gian dài. Để giải quyết các vấn đề trên, đôi khi gốm zirconia sẽ sử dụng quy trình nung kết hai lần: sau khi tạo hình khối gốm và nung kết sơ bộ, sẽ gia công bằng phần mềm CAD/CAM để tạo hình dạng mong muốn, sau đó nung kết đến nhiệt độ nung kết cuối cùng để vật liệu đạt được độ đặc chắc hoàn toàn.
Người ta nhận thấy rằng hai quá trình thiêu kết sẽ làm thay đổi động học thiêu kết của gốm zirconia, và sẽ có những ảnh hưởng nhất định đến mật độ thiêu kết, tính chất cơ học và cấu trúc vi mô của gốm zirconia. Tính chất cơ học của gốm zirconia có thể gia công được thiêu kết một lần ở trạng thái đặc chắc tốt hơn so với gốm được thiêu kết hai lần. Độ bền uốn hai trục và độ dai gãy của gốm zirconia có thể gia công được thiêu kết một lần ở trạng thái đặc chắc cao hơn so với gốm được thiêu kết hai lần. Chế độ gãy của gốm zirconia được thiêu kết lần đầu là gãy xuyên hạt/giữa các hạt, và hướng vết nứt tương đối thẳng. Chế độ gãy của gốm zirconia được thiêu kết hai lần chủ yếu là gãy giữa các hạt, và hướng vết nứt ngoằn ngoèo hơn. Tính chất của chế độ gãy hỗn hợp tốt hơn so với chế độ gãy giữa các hạt đơn giản.
Chân không thiêu kết
Zirconia phải được nung kết trong môi trường chân không, trong quá trình nung kết sẽ tạo ra một lượng lớn bọt khí, và trong môi trường chân không, các bọt khí dễ dàng thoát ra khỏi trạng thái nóng chảy của vật liệu sứ, cải thiện mật độ của zirconia, do đó làm tăng tính bán thấm và các tính chất cơ học của zirconia.
Tốc độ gia nhiệt
Trong quá trình thiêu kết zirconia, để đạt được hiệu suất tốt và kết quả như mong muốn, cần áp dụng tốc độ nung thấp hơn. Tốc độ nung cao làm cho nhiệt độ bên trong zirconia không đồng đều khi đạt đến nhiệt độ thiêu kết cuối cùng, dẫn đến sự xuất hiện các vết nứt và hình thành lỗ rỗng. Kết quả cho thấy, khi tốc độ nung tăng, thời gian kết tinh của tinh thể zirconia bị rút ngắn, khí giữa các tinh thể không thể thoát ra ngoài, và độ xốp bên trong tinh thể zirconia tăng nhẹ. Khi tốc độ nung tăng, một lượng nhỏ pha tinh thể đơn tà bắt đầu tồn tại trong pha tứ phương của zirconia, điều này sẽ ảnh hưởng đến tính chất cơ học. Đồng thời, khi tốc độ nung tăng, các hạt sẽ bị phân cực, tức là dễ xảy ra sự cùng tồn tại của các hạt lớn và nhỏ. Tốc độ nung chậm hơn có lợi cho sự hình thành các hạt đồng nhất hơn, làm tăng tính bán thấm của zirconia.
Thời gian đăng bài: 15 tháng 8 năm 2023