Durabilidad inigualable con la cerámica de circonio

La zirconia ofrece soluciones de materiales avanzados para una amplia gama de aplicaciones industriales. Desde la maravilla de los compuestos de ZTA hasta las propiedades de resistencia del Ce-TZP, su diversidad composicional proporciona soluciones de alto rendimiento que cubren una amplia gama de necesidades industriales.

Numerosos factores pueden influir en el rendimiento mecánico de la cerámica de óxido de circonio fabricada de forma aditiva, como su proporción de pasta de materia prima, la porosidad y los aglomerados, la conexión entre capas y la contracción.

De Corematrix (r) 3D Pro

Los bloques cerámicos son una opción cada vez más popular para las restauraciones dentales, ya que son más resistentes y duraderos que otros materiales restauradores. Los bloques cerámicos también presentan un menor coeficiente de expansión térmica, lo que significa que no se expanden ni se contraen con las fluctuaciones de temperatura, por lo que son perfectos para su uso en zonas sometidas a cambios bruscos de temperatura, como las coronas y las carillas. Además, los bloques cerámicos pueden limpiarse más fácilmente que otros materiales, otro factor que hace de la cerámica una opción atractiva en aplicaciones dentales que requieren durabilidad.

Las prótesis totalmente cerámicas fabricadas mediante CAD/CAM pueden proporcionar a los pacientes resultados duraderos y estéticos, pero no todas las cerámicas son iguales. Ciertas cerámicas ofrecen mejor biocompatibilidad y estética que otras, por lo que seleccionar un material ideal para las necesidades individuales de cada paciente es clave. En la actualidad, el disilicato de litio y el óxido de circonio son dos opciones muy populares en los tratamientos restauradores.

Pero con los avances de la tecnología CAD/CAM, los dentistas disponen ahora de más opciones. El ZrO (óxido de circonio estabilizado con itrio) es un material extremadamente duro con una de las propiedades mecánicas más elevadas jamás registradas para la cerámica dental; tiene una resistencia a la flexión de hasta 100 MPa, lo que significa que resiste la fractura de forma más eficaz que las coronas PFM o metálicas. Además, el ZrO monolítico no contiene capas vulnerables que lo fusionen con materiales de subestructura como el oro o los materiales de subestructura de porcelana, lo que permite su fabricación mediante sistemas CAD/CAM.

Ejes ZTA

La cerámica ZTA es un material híbrido avanzado de óxido de circonio y alúmina endurecida que presenta las ventajas de ambos materiales. Además de poseer una excelente resistencia a la abrasión y una dureza/resistencia mejorada para un mayor rendimiento y una vida útil más larga, su estructura de óxido de circonio endurecido confiere a la ZTA una resistencia superior a la corrosión que le permite soportar entornos que destruirían otras cerámicas.

Los ejes cerámicos ZTA, fabricados con alúmina y circonio, ofrecen el mayor límite elástico de todas las cerámicas industriales avanzadas, lo que les permite soportar temperaturas más elevadas durante periodos prolongados antes de que se produzca un fallo. Esta ventaja hace que los ejes ZTA sean especialmente adecuados para aplicaciones de equipos mecánicos en los que la presión del desgaste provocará daños por fatiga por tensión con el paso del tiempo.

La zirconia con itria añadida se vuelve mucho más fuerte que la alúmina y el nitruro de silicio estándar, lo que le proporciona una resistencia al impacto diez veces mayor. Si un objeto golpea un eje de cerámica ZTA, sus inclusiones de circonio actúan como diminutas barreras para absorber y disipar la energía antes de que se formen grietas en su estructura.

Los tubos cerámicos ZTA tienen una gran variedad de aplicaciones exigentes en las industrias de ingeniería mecánica, refractaria, química y metalúrgica. Su alta resistencia a altas temperaturas, ácidos y álcalis, combinada con una dureza y tenacidad superiores, los convierte en el medio perfecto para transportar líquidos químicos o como fundas protectoras aislantes para transportarlos. Además, son biocompatibles, no tóxicos y no contaminantes, ¡perfectos para usos médicos y refractarios!

MSZ

El material cerámico de óxido de circonio es uno de los más resistentes del mercado, ya que ofrece una excepcional resistencia a la abrasión y al desgaste, y funciona incluso en entornos en los que los plásticos, los metales y otros materiales cerámicos no pueden hacerlo. La zirconia puede encontrarse en aplicaciones que incluyen componentes estructurales, casquillos, manguitos de pistón, guías y aisladores.

Las imágenes SEM de las superficies de fractura de la alúmina, la MSZ y la YSZ muestran microestructuras trimodales que influyen significativamente en el modo de fractura. En el caso de la YSZ, estas microestructuras indican un modo de rotura intergranular, mientras que en la MSZ y el WO3 revelan un modo de rotura transgranular.

Las muestras porosas de mullita que fueron modificadas con circonio estabilizado con magnesia (2,8mol% MgO) y WO3 tienen la porosidad aparente más alta entre las muestras sinterizadas, con una porosidad media de 73,2 + 2,2%. La duplicación de la cantidad de WO3 reduce la porosidad a 66 + 2%.

Las muestras de cerámica MSZ y WO3 presentan altas capacidades caloríficas específicas junto con bajas difusividades térmicas que mejoran significativamente la resistencia al choque térmico en comparación con la circona estabilizada con itria (8mol% Y2O3) y el WO3. Los ensayos TRS de bola sobre anillo de alúmina, MSZ e YSZ mostraron resistencias características dentro de los valores aceptables que se esperan de las cerámicas de ingeniería, mientras que sus módulos Weibull se sitúan dentro de los rangos aceptables para las cerámicas de ingeniería avanzadas.

CSZ

La zirconia parcialmente estabilizada con itria (Y-PSZ) ha sido durante mucho tiempo el material cerámico preferido para los revestimientos de barrera térmica (TBC). Ofrece estabilidad a altas temperaturas, excelente tenacidad y baja conductividad térmica, así como envejecimiento a altas temperaturas por falta de transporte de iones de oxígeno; sin embargo, su durabilidad se ve comprometida por el envejecimiento y la densificación a altas temperaturas; su limitado transporte de oxígeno perjudica aún más la durabilidad. Para subsanar estas deficiencias, la cerámica de circonio estabilizado con cerio (CSZ) ofrece una resistencia superior al choque térmico gracias al uso del circonio estabilizado con cerio como promotor de la oxidación y a su construcción de doble capa, que ofrece una mayor resistencia al choque térmico.

En comparación con la itria de 8 pesos%, la CSZ ofrece características superiores de durabilidad y tenacidad. Además, no experimenta transición de fase a altas temperaturas y ofrece una resistencia superior a la sinterización. Además, sus coeficientes de transferencia de calor y su difusividad de iones de oxígeno le permiten evitar mejor la oxidación de la capa de adherencia y del sustrato.

Los materiales avanzados, como el circonato de gadolinio (GZO), el aluminato hexagonal de lantano (LaAlO3), el circonato de calcio (CaZrO3) y el óxido de circonio estabilizado con ceria (CSZ), se están utilizando en cubiertas de cojinetes termomecánicos (TBC) de última generación para proteger los metales y la cerámica de la degradación por el calor, proporcionando una mayor protección contra el desgaste, así como resistencia a la corrosión a alta temperatura en aplicaciones de turbinas de gas.

Los investigadores realizaron ensayos de corrosión en caliente en sistemas multicapa gruesos de CYSZ para comprender mejor su comportamiento a altas temperaturas. Tras realizar análisis exhaustivos de cada zona, no se observaron daños causados por sales agresivas que contuvieran S y Na. Además, las morfologías de las zonas TGO se mantuvieron coherentes con las de los revestimientos incluso después de finalizar las pruebas de corrosión en caliente.