치과용 지르코니아 세라믹의 특성 소개

치과수복기술의 지속적인 발전으로 치과수복재료의 종류도 점차 늘어나고 있다. 세라믹은 우수한 기계적 특성, 생체 적합성 및 구조적 안정성으로 인해 다양한 치과 수복 재료 분야에서 널리 사용되었습니다. 다양한 유형의 세라믹에 따르면 치과용 올세라믹 재료는 열간 다이캐스트 도자기, 유리 세라믹 및 지르코니아 세라믹입니다. 핫다이캐스트 도자기와 유리 세라믹은 상대적으로 강도가 낮습니다. 대조적으로, 지르코니아 세라믹은 단사정계 및 정방정계 상의 강화로 인해 더 높은 기계적 특성을 가지며 치과용 재료로 사용하기에 더 적합합니다. 또한 지르코니아는 구조적 안정성, 구강 환경에서의 비반응성, 우수한 생체 적합성 및 상대적으로 높은 광 투과율 등 여러 가지 장점을 가지고 있습니다. 따라서 올 세라믹 크라운과 브릿지의 95% 이상이 지르코니아 세라믹으로 제작됩니다.

i. 지르코니아 세라믹의 기본 특성

고순도 지르코니아 분말은 흰색이고 지르코니아 세라믹은 백악질입니다. 상대분자량 123.223g/mol, 밀도 5.85g/cm3, 녹는점 2715℃. 지르코니아는 단사정계, 정방정계, 입방정계의 세 가지 결정 구조를 가지고 있습니다. 이 세 가지 결정 구조는 서로 다른 융점에서 서로 다른 형태를 가지며 특정 온도 조건에서 변형됩니다. 단사정계와 정방정계 상이 서로 변태하는 온도는 약 1150°c이고, 정사정계와 정방정계 상이 서로 변태하는 온도는 약 2370°c입니다. 정방정상 지르코니아가 단사정계 지르코니아로 변태하는 동안 마텐자이트 상 변태가 일어나고 부피 팽창이 동반됩니다.

ii. 지르코니아 세라믹의 강화

금속과 비교하여 세라믹 재료의 파괴 ​​인성은 일반적으로 1~2배 정도 낮습니다. 지르코니아 세라믹은 파괴 인성을 향상시키기 위해 다양한 방법으로 강화할 수 있으며, 주요 강화 메커니즘은 응력 유발 상전이 강화, 미세 균열 강화, 미세 균열 굽힘, 분기 및 브리징 강화, 위스커 강화, 확산 강화, 미세 결정 강화, 섬유 강화입니다. 등 실제로 지르코니아 세라믹 재료의 인성은 종종 다양한 인성 향상 메커니즘이 작용하는 일반적인 결과입니다. 현재 가장 널리 사용되는 방법 중 지르코니아 세라믹 파괴 인성의 실험실 측정은 일측 절개 빔 방법과 압입 방법입니다.

지르코니아 세라믹 인성 연구는 1950년대 초부터 시작되었으며, 1975년 상전이 현상이 발견된 이후 일부 연구자들은 균열의 외부 응력 효과로 인해 지르코니아 세라믹의 응력 유발 상전이 강화가 발생한다고 믿고 있습니다. t →m 마르텐사이트 상전이에 의해 응력이 유발될 수 있으며, 상전이 입자에 의해 생성된 부피 팽창이 균열 팽창을 억제하여 재료의 인성을 향상시킵니다. 그러나 상전이 초기 단계에서는 균열선단의 120° 각도 내에 존재하는 팽창변형으로 인해 지르코니아의 인성이 저하되고, 이후에는 부피팽창이 균열팽창을 억제하여 인성이 저하된다. 급속히 향상되며, 균열이 5~10h까지 확대되면 파괴인성은 천천히 증가한다.

iii. 지르코니아 세라믹의 저온 산화

저온 다습한 환경에서 지르코니아는 tm 상전이 노화를 겪습니다. 이는 본질적으로 마르텐사이트 상전이, 즉 비열역학적, 비확산 결정 구조 변화입니다. 저온 노화는 먼저 재료의 표면에서 발생합니다. 상전이, 상전이는 부피 팽창을 동반하여 재료 표면에 범프 및 미세 균열이 발생하고 미적 특성이 저하됩니다. 이후 지르코니아 내부의 물질에 의한 상전이로 인해 미세균열을 따라 물분자가 기판 내부로 침투하여 거대균열이 발생하게 되고 궁극적으로 기계적 성질이 저하되며 심지어 급격한 실패. 많은 실험적 연구 끝에 저온 노화 공정의 특성은 주로 다음 네 가지 사항을 포함합니다.

4) 안정제 함량과 입자 크기는 저온 노화에 대한 지르코니아 저항성에 직접적인 영향을 미칩니다.

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