Páratlan tartósság a cirkóniumkerámiával

A cirkónium-dioxid fejlett anyagmegoldásokat kínál az ipari alkalmazások széles skálájához. A ZTA kompozit csodájától a Ce-TZP szívós tulajdonságaiig, összetételének sokfélesége olyan nagy teljesítményű megoldásokat kínál, amelyek számos ipari igényt lefednek.

Számos tényező befolyásolhatja az additív módon előállított cirkónium-dioxid-kerámia mechanikai teljesítményét, beleértve a nyersanyagiszap arányát, a porozitást és az agglomerátumokat, a rétegek közötti kapcsolatot és a zsugorodást.

De Corematrix (r) 3D Pro

A kerámiablokkok egyre népszerűbb választásnak számítanak a fogpótlások esetében, mivel erősebbek és tartósabbak, mint más fogpótló anyagok. A kerámia blokkok alacsonyabb hőtágulási együtthatóval is büszkélkedhetnek - ami azt jelenti, hogy a hőmérséklet ingadozásával nem tágulnak vagy húzódnak össze, így tökéletesen alkalmasak a hőmérséklet-ingadozásnak kitett területeken való használatra, mint például a koronák és a burkolatok. Továbbá a kerámiablokkok könnyebben tisztíthatók, mint más anyagok - ez egy másik tényező, amely a kerámiát vonzóvá teszi a tartósságot igénylő fogászati alkalmazásokban.

A CAD/CAM-gyártású, teljes kerámia protézisek hosszú élettartamú és szép eredményeket biztosíthatnak a pácienseknek, de nem minden kerámia egyforma. Bizonyos kerámiák jobb biokompatibilitást és esztétikát nyújtanak, mint mások, ezért kulcsfontosságú az egyes páciensek egyéni igényeihez ideális anyag kiválasztása. A lítium-diszilikát és a cirkónium-dioxid jelenleg két népszerű választás, amikor restauratív kezelésekhez használják.

A CAD/CAM-technológia fejlődésével azonban ma már több lehetőség áll a fogorvosok rendelkezésére. A ZrO (ittrium-stabilizált cirkónium-dioxid) rendkívül kemény anyag, a fogászati kerámiák esetében valaha feljegyzett egyik legmagasabb mechanikai tulajdonságokkal; hajlítószilárdsága eléri a 100 MPa-t, ami azt jelenti, hogy a törésnek hatékonyabban ellenáll, mint a PFM vagy fém alapú koronák. Továbbá a monolitikus ZrO nem tartalmaz sérülékeny rétegeket, amelyek összeolvasztják az olyan alépítményi anyagokkal, mint az arany vagy a porcelán alépítményi anyagok, lehetővé téve a CAD/CAM rendszereken keresztül történő gyártást.

ZTA tengelyek

A ZTA kerámia egy fejlett cirkónium-dioxiddal edzett alumínium-oxid hibrid anyag, amely mindkét anyag előnyeivel büszkélkedhet. Miközben továbbra is kiváló kopásállósággal és javított keménységgel/szilárdsággal rendelkezik a nagyobb teljesítmény és a hosszabb élettartam érdekében, a cirkónium-dioxiddal edzett szerkezete kiváló korrózióállóságot biztosít a ZTA-nak, amely lehetővé teszi, hogy ellenálljon olyan környezeteknek, amelyek más kerámiákat tönkretennének.

A timföldből és cirkónium-dioxidból készült ZTA kerámia tengelyek a legmagasabb folyáshatárt kínálják a fejlett ipari kerámiák közül, így hosszabb ideig képesek ellenállni a magasabb hőmérsékleteknek, mielőtt meghibásodás következne be. Ez az előny teszi a ZTA tengelyeket különösen alkalmassá a mechanikai berendezések olyan alkalmazásaihoz, ahol a kopási nyomás idővel feszültségfáradásos károsodást okoz.

A cirkónium-dioxid az ittrium-dioxid hozzáadásával sokkal erősebbé válik, mint a hagyományos alumínium-oxid és szilícium-nitrid, és tízszeresére növeli az ütésállóságot. Ha egy tárgy a ZTA kerámia tengelynek ütközik, a cirkónium-dioxid-bevonatok apró gátként viselkednek, és elnyelik és elvezetik az energiát, mielőtt repedések keletkeznének a szerkezetben.

A ZTA kerámiacsövek számos igényes alkalmazással rendelkeznek a gépiparban, a tűzálló, a vegyiparban és a kohászati iparban. A magas hőmérsékletekkel, savakkal és lúgokkal szembeni nagyfokú ellenállás, valamint a kiváló keménység és szívósság teszi tökéletessé a kémiai folyadékok szállítására, illetve a szállításhoz szigetelő védőhüvelyként. Ráadásul biokompatibilisek, nem toxikusak és szennyeződésmentesek - tökéletesek orvosi és tűzállóipari felhasználásra!

MSZ

A cirkónium-dioxid kerámia anyag egyedül áll a piacon kapható egyik legkeményebb kerámia anyagként, amely kivételes kopásállóságot és kopásállóságot/keménységet biztosít, és olyan működési környezetben is jól teljesít, ahol a műanyagok, fémek és más kerámiák nem képesek. A cirkónium-dioxid olyan alkalmazásokban található meg, mint a szerkezeti elemek, perselyek, dugattyúhüvelyek, dugattyúvezető szigetelők.

Az alumínium-oxid, az MSZ és az YSZ törési felületeinek SEM-felvételei mind trimodális mikroszerkezetet mutatnak, amely jelentősen befolyásolja a törési módot. Az YSZ esetében ezek a mikroszerkezetek intergranuláris törésmódot jeleznek, míg az MSZ és a WO3 esetében transzgranuláris törésmódot mutatnak; mindkét anyagvizsgálati eredmény közel állt a kísérleti törési értékekhez mindhárom vizsgált anyag esetében.

A magnézia-stabilizált cirkónium-dioxiddal (2,8mol% MgO) és WO3-mal módosított porózus mullitminták rendelkeznek a legmagasabb látszólagos porozitással a szinterezett minták közül, átlagos porozitásuk 73,2 + 2,2%. A WO3 mennyiségének megduplázása a porozitást 66 + 2%-re csökkenti.

Az MSZ és a WO3 kerámiaminták magas fajlagos hőkapacitással és alacsony hődiffúziós képességgel rendelkeznek, amelyek jelentősen növelik a termikus sokkokkal szembeni ellenállást az ittrium-stabilizált cirkónium-dioxiddal (8mol% Y2O3) és a WO3-mal összehasonlítva. Az alumínium-oxid, az MSZ és az YSZ golyós-gyűrűs TRS-vizsgálatai a műszaki kerámiáktól elvárt elfogadható értékeken belüli jellemző szilárdságokat mutattak, míg Weibull-modulusaik a fejlett műszaki kerámiák számára elfogadható tartományokba esnek.

CSZ

Az ittrium-oxiddal részlegesen stabilizált cirkónium-dioxid (Y-PSZ) már régóta a hőgátló bevonatok (TBC) kerámiaanyaga. Magas hőmérsékleti stabilitást, kiváló szívósságot és alacsony hővezető képességet biztosít - valamint magas hőmérsékleten az oxigénszállító ionszállítás hiánya miatt öregszik; tartósságát azonban a magas hőmérsékleten történő öregedés és sűrűsödés veszélyezteti; a korlátozott oxigénszállítás még tovább rontja a tartósságot. E hiányosságok kiküszöbölése érdekében a Ceria-stabilizált cirkónium-dioxid kerámia (CSZ) kiváló termikus sokkállóságot kínál a Ceria-stabilizált cirkónium-dioxid oxidáció elősegítőjeként való alkalmazása, valamint a nagyobb termikus sokkállóságot biztosító kétrétegű felépítés révén.

A CSZ a 8 tömegű% yttria-hoz képest kiváló tartóssági és szívóssági tulajdonságokkal rendelkezik. Ezen túlmenően magas hőmérsékleten nem megy át fázisátalakuláson, és kiváló szinterállóságot biztosít. Továbbá, hőátadási együtthatói és oxigénion-diffúziós képessége lehetővé teszi, hogy jobban megakadályozza a kötésréteg és a hordozó oxidációját.

A fejlett anyagokat, köztük a gadolinium-cirkonátot (GZO), a lantán-hex-aluminátot (LaAlO3), a kalcium-cirkonátot (CaZrO3) és a cérium-dioxiddal stabilizált cirkónium-dioxidot (CSZ) a legkorszerűbb termomechanikus csapágyfedőkben (TBC) használják a fémek és kerámiák hő okozta lebomlás elleni védelemre, nagyobb kopásvédelmet és magas hőmérsékleti korrózióállóságot biztosítva a gázturbinák alkalmazásaiban.

A kutatók forró korróziós vizsgálatokat végeztek vastag CYSZ többrétegű rendszereken, hogy jobban megértsék viselkedésüket forró hőmérsékleten. Az egyes zónák átfogó elemzése után nem lehetett kimutatni az agresszív S- és Na-tartalmú sók által okozott károsodást. Továbbá, a TGO zónák morfológiája még a forró korróziós vizsgálatok befejezése után is konzisztens maradt a bevonatokéval.