Durata ineguagliabile con la ceramica di zirconio

La zirconia offre soluzioni di materiali avanzati per una vasta gamma di applicazioni industriali. Dalla meraviglia composita dello ZTA alle proprietà di resistenza del Ce-TZP, la sua diversità compositiva offre soluzioni ad alte prestazioni che coprono una vasta gamma di esigenze industriali.

Numerosi fattori possono influire sulle prestazioni meccaniche della ceramica di zirconio prodotta in modo additivo, tra cui il rapporto di impasto della materia prima, la porosità e gli agglomerati, la connessione tra gli strati e il ritiro.

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I blocchetti di ceramica sono una scelta sempre più popolare per i restauri dentali, in quanto sono più resistenti e durevoli di altri materiali da restauro. I blocchetti di ceramica vantano anche un coefficiente di espansione termica più basso, il che significa che non si espandono o si contraggono al variare della temperatura, il che li rende perfetti per l'uso in aree soggette a sbalzi termici come le corone e le faccette. Inoltre, i blocchetti di ceramica possono essere puliti più facilmente rispetto ad altri materiali - un altro fattore che rende la ceramica un'opzione interessante nelle applicazioni dentali che richiedono una certa durata.

Le protesi in ceramica integrale realizzate in CAD/CAM possono offrire ai pazienti risultati belli e duraturi, ma non tutte le ceramiche sono uguali. Alcune ceramiche offrono una biocompatibilità e un'estetica migliori di altre, quindi la scelta del materiale ideale per le esigenze individuali di ciascun paziente è fondamentale. Il disilicato di litio e l'ossido di zirconio sono attualmente due scelte popolari per i trattamenti protesici.

Ma con i progressi della tecnologia CAD/CAM, sono ora disponibili più opzioni per i dentisti. Lo ZrO (zirconia stabilizzata con ittrio) è un materiale estremamente duro con una delle proprietà meccaniche più elevate mai registrate per le ceramiche dentali; ha una resistenza alla flessione fino a 100 MPa, il che significa che resiste alla frattura in modo più efficace rispetto alle corone in PFM o a base di metallo. Inoltre, lo ZrO monolitico non contiene strati vulnerabili che lo fondono con materiali di sottostruttura come l'oro o la porcellana, consentendo la fabbricazione con sistemi CAD/CAM.

Alberi ZTA

La ceramica ZTA è un materiale ibrido avanzato a base di ossido di zirconio e allumina, che vanta i vantaggi di entrambi i materiali. Pur continuando a possedere un'eccellente resistenza all'abrasione e una maggiore durezza/tenacità per prestazioni superiori e una maggiore longevità, la sua struttura temprata allo zirconio conferisce a ZTA una resistenza superiore alla corrosione, consentendogli di resistere ad ambienti che distruggerebbero altre ceramiche.

Gli alberi in ceramica ZTA, costruiti con allumina e zirconia, offrono la più alta resistenza allo snervamento di qualsiasi altra ceramica industriale avanzata, consentendo loro di resistere a temperature più elevate per lunghi periodi prima che si verifichi un guasto. Questo vantaggio rende gli alberi ZTA particolarmente adatti alle applicazioni di apparecchiature meccaniche in cui la pressione di usura provoca danni da fatica nel tempo.

L'ossido di zirconio con l'aggiunta di ittrio diventa molto più resistente dell'allumina e del nitruro di silicio standard, offrendo una resistenza agli urti dieci volte superiore. Se un oggetto colpisce un albero in ceramica ZTA, le sue inclusioni di zirconia agiscono come piccole barriere per assorbire e dissipare l'energia prima che si formino crepe nella sua struttura.

I tubi ceramici ZTA trovano una serie di applicazioni esigenti nell'ingegneria meccanica, nei refrattari, nell'industria chimica e metallurgica. L'elevata resistenza alle alte temperature, agli acidi e agli alcali, combinata con una durezza e una tenacità superiori, li rende perfetti per il trasporto di liquidi chimici o come guaine protettive isolanti per il trasporto degli stessi. Inoltre, sono biocompatibili, non tossici e privi di contaminanti: perfetti per usi medici e refrattari!

MSZ

La zirconia è uno dei materiali ceramici più duri sul mercato, in grado di offrire un'eccezionale resistenza all'abrasione e all'usura, anche in ambienti operativi in cui plastica, metalli e altri materiali ceramici non sono in grado di farlo. La zirconia può essere utilizzata in applicazioni quali componenti strutturali, boccole, manicotti per pistoni, isolatori per guide.

Le immagini SEM delle superfici di frattura di allumina, MSZ e YSZ mostrano tutte microstrutture trimodali che influenzano significativamente la modalità di frattura. Per l'YSZ queste microstrutture indicano una modalità di rottura intergranulare, mentre per l'MSZ e il WO3 rivelano una modalità di rottura transgranulare; entrambi i risultati delle prove sui materiali sono vicini ai valori di frattura sperimentali per tutti e tre i materiali testati.

I campioni di mullite porosa modificati con zirconia stabilizzata con magnesia (2,8mol% MgO) e WO3 presentano la porosità apparente più elevata tra i campioni sinterizzati, con una porosità media di 73,2 + 2,2%. Raddoppiando la quantità di WO3, la porosità si riduce a 66 + 2%.

I campioni ceramici MSZ e WO3 sono caratterizzati da elevate capacità termiche specifiche abbinate a basse diffusività termiche che migliorano significativamente la resistenza agli shock termici rispetto alla zirconia stabilizzata con ittrio (8mol% Y2O3) e al WO3. I test TRS ball-on-ring di allumina, MSZ e YSZ hanno mostrato resistenze caratteristiche entro i valori accettabili previsti per le ceramiche ingegnerizzate, mentre i loro moduli di Weibull rientrano in intervalli accettabili per le ceramiche ingegnerizzate avanzate.

CSZ

La zirconia parzialmente stabilizzata con ittrio (Y-PSZ) è da tempo il materiale ceramico di riferimento per i rivestimenti a barriera termica (TBC). Offre stabilità alle alte temperature, eccellente tenacità e bassa conducibilità termica, nonché invecchiamento alle alte temperature a causa della mancanza di trasporto di ioni da parte dell'ossigeno; tuttavia la sua durata è compromessa dall'invecchiamento e dalla densificazione alle alte temperature; il limitato trasporto di ossigeno compromette ulteriormente la durata. Per ovviare a queste carenze, la Ceramica di Zirconia stabilizzata con Ceria (CSZ) offre una resistenza superiore agli shock termici grazie all'uso della Zirconia stabilizzata con Ceria come promotore di ossidazione e alla costruzione a doppio strato che offre una maggiore resistenza agli shock termici.

Rispetto all'ittrio % a 8 pesi, la CSZ offre caratteristiche di durata e tenacità superiori. Inoltre, non subisce transizioni di fase ad alte temperature e offre una resistenza superiore alla sinterizzazione. Inoltre, i suoi coefficienti di trasferimento del calore e la diffusività degli ioni di ossigeno le consentono di prevenire meglio l'ossidazione del bond coat e del substrato.

I materiali avanzati, tra cui lo zirconato di gadolinio (GZO), l'esalluminato di lantanio (LaAlO3), lo zirconato di calcio (CaZrO3) e la zirconia stabilizzata con ceria (CSZ), vengono utilizzati nelle coperture dei cuscinetti termomeccanici (TBC) all'avanguardia per proteggere i metalli e le ceramiche dalla degradazione a caldo, garantendo una maggiore protezione dall'usura e una resistenza alla corrosione ad alta temperatura nelle applicazioni delle turbine a gas.

I ricercatori hanno condotto test di corrosione a caldo su sistemi multistrato CYSZ spessi per comprendere meglio il loro comportamento a temperature elevate. Dopo aver condotto analisi approfondite su ciascuna zona, non è stato possibile rilevare alcun danno causato da sali aggressivi contenenti S e Na. Inoltre, le morfologie delle zone TGO sono rimaste coerenti con quelle dei rivestimenti anche al termine dei test di corrosione a caldo.