מבוא למאפיינים של קרמיקת זירקוניה שיניים

עם התפתחות מתמשכת של טכנולוגיית שיקום שיניים, סוגי החומרים לשיקום שיניים גדלו בהדרגה. נעשה שימוש נרחב בקרמיקה בתחומים שונים של חומרי שיקום שיניים בשל תכונותיהם המכניות הטובות, התאימות הביולוגית והיציבות המבנית. על פי סוגי הקרמיקה השונים, חומרים דנטליים לגמרי קרמיים הם חרסינה יצוק חם, קרמיקה זכוכית וקרמיקה זירקוניה. חרסינה יצוקה חמה וקרמיקה מזכוכית הם בעלי חוזק נמוך יחסית. לעומת זאת, קרמיקת זירקוניה בעלת תכונות מכניות גבוהות יותר עקב התקשות השלב המונוקליני והטטראגונלי והיא מתאימה יותר לשימוש כחומרי שיניים. בנוסף, לזירקוניה מספר יתרונות: יציבות מבנית, אי תגובתיות בסביבת הפה, תאימות ביולוגית טובה והעברת אור גבוהה יחסית. לכן, יותר מ-95 אחוז מהכתרים והגשרים הקרמיים עשויים מקרמיקת זירקוניה.

i. תכונות בסיסיות של קרמיקה זירקוניה

אבקת זירקוניה בטוהר גבוה היא לבנה, קרמיקת זירקוניה היא גיר. מסה מולקולרית יחסית 123.223g/mol, צפיפות 5.85g/cm3, נקודת התכה 2715℃. לזירקוניה שלושה מבני גביש, פאזה מונוקלינית, פאזה טטראגונלית ופאזה מעוקבת. לשלושת מבני הגביש הללו יש מורפולוגיות שונות בנקודות התכה שונות והם עוברים טרנספורמציה בתנאי טמפרטורה מסוימים. הטמפרטורה בה הופכים השלב המונוקליני והטטראגונלי זה לזה היא בסביבות 1150 מעלות צלזיוס, והטמפרטורה בה הופכים השלב הטטראגונלי והשלב המעוקב זה לזה היא בסביבות 2370 מעלות צלזיוס. במהלך הטרנספורמציה של זירקוניה פאזה טטראגונלית לזירקוניה פאזה מונוקלינית, מתרחשת טרנספורמציה של פאזה מרטנסיטית, ומלווה בהרחבת נפח.

ii. הקשחה של קרמיקה זירקוניה

בהשוואה למתכות, קשיחות השבר של חומרים קרמיים נמוכה בדרך כלל ב-1 עד 2 סדרי גודל. קרמיקת זירקוניה ניתנת להקשחה בדרכים שונות כדי לשפר את קשיחות השבר שלה, מנגנוני ההקשחה העיקריים הם: הקשחת מעבר פאזה הנגרמת על ידי מתח, הקשוחה של מיקרו-פיצוח, כיפוף מיקרו-פיצוח, התפצלות וגישור התקשות, התקשות חוזק סיבי, דיפוזי חוזק, דיפוזי. , וכו ', בפועל, חומר זירקוניה קרמיקה קשיחות היא לעתים קרובות מגוון של מנגנון שיפור קשיחות היא לעתים קרובות תוצאה נפוצה של הפעולה של. כיום, מדידת המעבדה של קשיחות שבר קרמי זירקוניה של השיטות הנפוצות ביותר הן: שיטת קרן חתך חד צדדי ושיטת הזחה.

מחקר קשיחות קרמיקה זירקוניה החל כבר בשנות החמישים, לאחר 1975 עם גילוי תופעת מעבר הפאזות, ישנם חוקרים המאמינים שהקשחת מעבר פאזה הנגרמת על ידי מתח של קרמיקת זירקוניה עקב השפעת הלחץ החיצוני של הסדק, קצה הסדק של הלחץ יכול להיגרם על ידי מעבר הפאזה t →m המרטנזיטית, התרחבות הנפח שנוצרת על ידי גרגרי מעבר הפאזה תעכב את התרחבות הסדק, ובכך תשפר את הקשיחות של החומר. עם זאת, בשלב הראשוני של מעבר הפאזה, עיוות ההתפשטות הקיים בתוך זווית 120° של קצה הסדק יגרום לירידה בקשיחות הזירקוניה, ולאחר מכן הרחבת הנפח תעכב את התרחבות הסדק, כך שהקשיחות תהיה השתפר במהירות, וקשיחות השבר גדלה לאט כאשר הסדק מתרחב ל-5 ~ 10 שעות.

iii. החמצון בטמפרטורה נמוכה של קרמיקה זירקוניה

תחת הסביבה הלחה בטמפרטורה נמוכה, זירקוניה עוברת tm מעבר פאזה יישון הוא בעצם מעבר פאזה מרטנזיטי: שינוי מבנה גבישי לא תרמודינמי ולא מפוזר. הזדקנות בטמפרטורה נמוכה מתרחשת תחילה על פני השטח של החומר tm מעבר שלב, המעבר שלב מלווה הרחבת נפח כך פני השטח של החומר לייצר בליטות ומיקרו-סדקים, פירוק מאפיינים אסתטיים; לאחר מכן, מולקולות מים לאורך המיקרו-סדקים חדרו לפנים המצע, שנגרמו על ידי החומר בתוך מעבר הפאזה zirconia tm, וכתוצאה מכך נוצרו סדקים מאקרו, ובסופו של דבר ירידה בתכונות המכניות, ואף גורמות לפתאומיות. כֶּשֶׁל. לאחר מספר רב של מחקרים ניסיוניים, המאפיינים של תהליך ההזדקנות בטמפרטורה נמוכה כוללים בעיקר ארבע נקודות:

1) הזדקנות בטמפרטורה נמוכה היא תהליך אוטוקטליטי ללא מוליכות תרמית, והזדקנות מעבר פאזה tm ממשיכה באמצעות מנגנון גדילת גרעין (ng) של ה-m-phase;
2) שינויים בתנאי ההזדקנות (טמפרטורה, זמן, מים או אדי מים) מאיצים את התנהגות הזדקנות הזירקוניה;
3) ההזדקנות מביאה לעלייה בתכולת ה-m-phase של החומר, לירידה בקשיחות ולפגיעה בתכונות האסתטיות;

4) תכולת המייצב וגודל הגרגירים משפיעים ישירות על עמידות הזירקוניה להזדקנות בטמפרטורה נמוכה.

לחץ למידע נוסף: /materials/zirconia-block/