Daya Tahan Tak Tertandingi Dengan Keramik Zirkonia

Zirkonia menawarkan solusi material canggih untuk beragam aplikasi industri. Mulai dari keajaiban komposit ZTA hingga sifat tahan banting Ce-TZP, keragaman komposisinya memberikan solusi berkinerja tinggi yang mencakup berbagai kebutuhan industri.

Banyak faktor yang dapat memengaruhi kinerja mekanis keramik zirkonia yang diproduksi secara aditif, termasuk rasio bubur bahan bakunya, porositas dan aglomerat, sambungan antar lapisan, dan penyusutan.

De Corematrix (r) 3D Pro

Blok keramik adalah pilihan yang semakin populer untuk restorasi gigi, karena lebih kuat dan lebih tahan lama daripada bahan restorasi lainnya. Blok keramik juga memiliki koefisien ekspansi termal yang lebih rendah - yang berarti blok keramik tidak akan memuai atau menyusut saat suhu berfluktuasi, sehingga sangat cocok untuk digunakan pada area yang mengalami perubahan suhu seperti mahkota gigi dan veneer. Selain itu, blok keramik dapat lebih mudah dibersihkan daripada bahan lain - faktor lain yang membuat keramik menjadi pilihan yang menarik dalam aplikasi gigi yang membutuhkan daya tahan.

Prostesis semua-keramik yang dibuat dengan CAD/CAM dapat memberikan hasil yang tahan lama dan indah kepada pasien, tetapi tidak semua keramik sama. Keramik tertentu menawarkan biokompatibilitas dan estetika yang lebih baik daripada yang lain, jadi memilih bahan yang ideal untuk kebutuhan masing-masing pasien adalah kuncinya. Lithium disilikat dan zirkonia saat ini merupakan dua pilihan yang populer ketika digunakan untuk perawatan restoratif.

Namun dengan kemajuan teknologi CAD/CAM, lebih banyak pilihan sekarang tersedia bagi dokter gigi. ZrO (yttria-stabilized zirconia) adalah bahan yang sangat keras dengan salah satu sifat mekanik tertinggi yang pernah tercatat untuk keramik gigi; dan memiliki kekuatan lentur hingga 100 MPa yang berarti tahan terhadap fraktur lebih efektif daripada PFM atau mahkota gigi berbahan logam. Selain itu, ZrO monolitik tidak mengandung lapisan rentan yang menyatu dengan bahan substruktur seperti bahan substruktur emas atau porselen yang memungkinkan fabrikasi melalui sistem CAD/CAM.

Poros ZTA

Keramik ZTA adalah bahan hibrida alumina yang diperkuat dengan zirkonia yang canggih, yang memiliki manfaat dari kedua bahan tersebut. Meskipun masih memiliki ketahanan abrasi yang sangat baik dan peningkatan kekerasan/ketangguhan untuk kinerja yang lebih baik dan umur yang lebih panjang, strukturnya yang diperkuat zirkonia memberikan ketahanan korosi yang unggul pada ZTA yang memungkinkannya untuk bertahan di lingkungan yang akan menghancurkan keramik lain.

Poros keramik ZTA, yang dibuat dari alumina dan zirkonia, menawarkan kekuatan luluh tertinggi dari semua keramik industri canggih, memungkinkannya menahan suhu yang lebih tinggi untuk waktu yang lama sebelum terjadi kegagalan. Keunggulan ini membuat poros ZTA sangat cocok untuk aplikasi peralatan mekanis di mana tekanan keausan akan menyebabkan kerusakan akibat stres seiring waktu.

Zirkonia dengan tambahan yttria menjadi jauh lebih kuat daripada alumina dan silikon nitrida standar, sehingga memberikan peningkatan ketahanan benturan hingga sepuluh kali lipat. Jika sebuah benda menabrak poros keramik ZTA, inklusi zirkonia bertindak seperti penghalang kecil untuk menyerap dan membuang energi sebelum retakan terbentuk dalam strukturnya.

Tabung keramik ZTA memiliki beragam aplikasi yang menuntut dalam industri teknik mesin, refraktori, kimia, dan metalurgi. Sangat tahan terhadap suhu tinggi, asam dan basa yang dikombinasikan dengan kekerasan dan ketangguhan yang unggul menjadikannya cara sempurna untuk mengangkut cairan kimia atau sebagai selongsong pelindung isolasi untuk mengangkutnya. Ditambah lagi, produk ini biokompatibel, tidak beracun, dan bebas kontaminan - sempurna untuk penggunaan medis dan tahan api!

MSZ

Bahan keramik zirkonia berdiri sendiri sebagai salah satu keramik terkuat di pasaran, memberikan ketahanan abrasi dan keausan yang luar biasa, bekerja bahkan di lingkungan operasi di mana plastik, logam, dan keramik lainnya tidak dapat melakukannya. Zirkonia dapat ditemukan dalam aplikasi termasuk komponen struktural, bushing, isolator pemandu selongsong piston.

Gambar SEM dari permukaan patahan untuk alumina, MSZ dan YSZ semuanya menunjukkan struktur mikro trimodal yang secara signifikan mempengaruhi mode patahan. Untuk YSZ, struktur mikro ini menunjukkan mode kegagalan intergranular sedangkan pada MSZ dan WO3, struktur mikro ini menunjukkan mode kegagalan transgranular; kedua hasil pengujian material tersebut mendekati nilai patahan eksperimental untuk ketiga material yang diuji.

Sampel mullite berpori yang dimodifikasi dengan zirkonia yang distabilkan dengan magnesium (2,8 mol% MgO) dan WO3 memiliki porositas semu tertinggi di antara sampel yang disinter dengan porositas rata-rata 73,2 + 2,2%. Menggandakan jumlah WO3 mengurangi porositas menjadi 66 + 2%.

Sampel keramik MSZ dan WO3 memiliki kapasitas panas spesifik yang tinggi ditambah dengan difusivitas termal yang rendah yang secara signifikan meningkatkan ketahanan goncangan termal jika dibandingkan dengan zirkonia yang distabilkan dengan yttria (8mol% Y2O3) dan WO3. Uji TRS ball-on-ring dari alumina, MSZ dan YSZ menunjukkan kekuatan karakteristik dalam nilai yang dapat diterima yang diharapkan dari keramik rekayasa sementara modulus Weibull mereka berada dalam kisaran yang dapat diterima untuk keramik rekayasa tingkat lanjut.

CSZ

Yttria partially stabilized zirconia (Y-PSZ) telah lama menjadi bahan keramik yang digunakan untuk pelapis penghalang termal (TBC). Bahan ini memberikan stabilitas suhu tinggi, ketangguhan yang sangat baik, dan konduktivitas panas yang rendah - serta penuaan di bawah suhu tinggi karena kurangnya pengangkutan ion pengangkut oksigen; namun daya tahannya dikompromikan oleh penuaan dan pemadatan di bawah suhu tinggi; pengangkutan oksigen yang terbatas merusak daya tahan lebih jauh. Untuk mengatasi kekurangan ini, Keramik Zirkonia yang distabilkan dengan Ceria (Ceria-stabilized Zirconia Ceramic, CSZ) menawarkan ketahanan goncangan termal yang unggul melalui penggunaan Ceria-stabilized Zirconia sebagai promotor oksidasi ditambah konstruksi lapisan ganda yang menawarkan ketahanan goncangan goncangan termal yang lebih besar.

Dibandingkan dengan 8 weight% yttria, CSZ menawarkan karakteristik daya tahan dan ketangguhan yang unggul. Selain itu, ia tidak mengalami transisi fase pada suhu tinggi dan menawarkan ketahanan sintering yang unggul. Selain itu, koefisien perpindahan panas dan difusivitas ion oksigennya memungkinkannya untuk mencegah oksidasi lapisan ikatan dan substrat dengan lebih baik.

Material canggih, termasuk gadolinium zirkonat (GZO), lanthanum heksa aluminat (LaAlO3), kalsium zirkonat (CaZrO3), dan ceria-stabilisasi zirkonia (CSZ), digunakan pada penutup bantalan termo-mekanis (TBC) yang canggih untuk melindungi logam dan keramik dari degradasi akibat panas, memberikan perlindungan keausan yang lebih besar serta ketahanan korosi suhu tinggi pada aplikasi turbin gas.

Para peneliti melakukan pengujian korosi panas pada sistem multilayer CYSZ yang tebal untuk mendapatkan pemahaman yang lebih baik tentang perilakunya dalam suhu panas. Setelah melakukan analisis ekstensif pada setiap zona, tidak ada kerusakan yang disebabkan oleh garam yang mengandung S dan Na yang agresif. Selain itu, morfologi zona TGO tetap konsisten dengan pelapisan bahkan setelah pengujian korosi panas selesai.