Durabilidade inigualável com cerâmica de zircónio

A zircónia oferece soluções de materiais avançados para uma vasta gama de aplicações industriais. Desde a maravilha composta do ZTA até às propriedades de resistência do Ce-TZP, a sua diversidade composicional fornece soluções de elevado desempenho que cobrem uma gama de necessidades da indústria.

Numerosos factores podem afetar o desempenho mecânico da cerâmica de zircónia fabricada aditivamente, incluindo o rácio da pasta de matéria-prima, a porosidade e os aglomerados, a ligação entre camadas e a retração.

De Corematrix (r) 3D Pro

Os blocos de cerâmica são uma escolha cada vez mais popular para restaurações dentárias, uma vez que são mais fortes e mais duradouros do que outros materiais de restauração. Os blocos de cerâmica também apresentam um coeficiente de expansão térmica mais baixo - o que significa que não se expandem nem contraem com as variações de temperatura, o que os torna perfeitos para utilização em áreas sujeitas a variações de temperatura, como as coroas e as facetas. Além disso, os blocos de cerâmica podem ser limpos mais facilmente do que outros materiais - outro fator que torna a cerâmica uma opção atractiva em aplicações dentárias que requerem durabilidade.

As próteses totalmente em cerâmica fabricadas por CAD/CAM podem proporcionar aos pacientes resultados duradouros e bonitos, mas nem todas as cerâmicas são iguais. Certas cerâmicas oferecem melhor biocompatibilidade e estética do que outras, pelo que é fundamental selecionar o material ideal para as necessidades individuais de cada paciente. O dissilicato de lítio e a zircónia são atualmente duas escolhas populares quando utilizados para tratamentos de restauração.

Mas com os avanços na tecnologia CAD/CAM, estão agora disponíveis mais opções para os dentistas. O ZrO (zircónia estabilizada com ítria) é um material extremamente duro com uma das propriedades mecânicas mais elevadas alguma vez registadas para cerâmica dentária; tem uma resistência à flexão até 100 MPa, o que significa que resiste à fratura de forma mais eficaz do que as coroas PFM ou à base de metal. Além disso, o ZrO monolítico não contém camadas vulneráveis que o fundem a materiais de subestrutura como o ouro ou materiais de subestrutura de porcelana, permitindo o fabrico através de sistemas CAD/CAM.

Eixos ZTA

A cerâmica ZTA é um material híbrido avançado de alumina endurecida com zircónia, que apresenta as vantagens de ambos os materiais. Embora continue a possuir uma excelente resistência à abrasão e uma dureza/resistência melhorada para um melhor desempenho e uma maior longevidade, a sua estrutura de zircónia temperada confere à ZTA uma resistência superior à corrosão, permitindo-lhe suportar ambientes que destruiriam outras cerâmicas.

Os veios cerâmicos ZTA, construídos a partir de alumina e zircónio, oferecem o maior limite de elasticidade de todas as cerâmicas industriais avançadas, o que lhes permite suportar temperaturas mais elevadas durante períodos mais longos antes de ocorrer uma falha. Esta vantagem torna os veios ZTA particularmente adequados para aplicações em equipamentos mecânicos onde a pressão de desgaste provoca danos por fadiga ao longo do tempo.

A zircónia com ítria adicionada torna-se muito mais forte do que a alumina e o nitreto de silício normais, proporcionando-lhe uma resistência ao impacto dez vezes superior. Se um objeto atingir um veio de cerâmica ZTA, as suas inclusões de zircónio actuam como pequenas barreiras para absorver e dissipar a energia antes de se formarem fissuras na sua estrutura.

Os tubos cerâmicos ZTA têm uma série de aplicações exigentes nas indústrias de engenharia mecânica, refractária, química e metalúrgica. Altamente resistentes a altas temperaturas, ácidos e álcalis, combinados com uma dureza e tenacidade superiores, fazem deles a forma perfeita para transportar líquidos químicos ou como mangas protectoras isolantes para o seu transporte. Além disso, são biocompatíveis, não tóxicos e isentos de contaminantes - perfeitos para utilizações médicas e refractárias!

MSZ

O material cerâmico de zircónio destaca-se como uma das cerâmicas mais resistentes do mercado, proporcionando uma excecional resistência à abrasão e ao desgaste/resistência, funcionando mesmo em ambientes operacionais onde os plásticos, os metais e outras cerâmicas não conseguem. A zircónia pode ser encontrada em aplicações que incluem componentes estruturais, casquilhos, mangas de pistões, isoladores de guias.

As imagens SEM das superfícies de fratura da alumina, MSZ e YSZ apresentam microestruturas trimodais que influenciam significativamente o modo de fratura. No caso da YSZ, estas microestruturas indicam um modo de fratura intergranular, enquanto na MSZ e na WO3 revelam um modo de fratura transgranular; ambos os resultados dos testes de materiais estavam próximos dos valores experimentais de fratura para os três materiais testados.

As amostras de mulita porosa que foram modificadas com zircónio estabilizado com magnésia (2,8mol% MgO) e WO3 têm a maior porosidade aparente entre as amostras sinterizadas com uma porosidade média de 73,2 + 2,2%. A duplicação da quantidade de WO3 reduz a porosidade para 66 + 2%.

As amostras de cerâmica MSZ e WO3 apresentam elevadas capacidades térmicas específicas associadas a baixas difusividades térmicas que aumentam significativamente a resistência ao choque térmico quando comparadas com a zircónia estabilizada com ítria (8mol% Y2O3) e WO3. Os ensaios de TRS bola-sobre-anel de alumina, MSZ e YSZ mostraram resistências caraterísticas dentro dos valores aceitáveis esperados para as cerâmicas de engenharia, enquanto os seus módulos de Weibull se enquadram nos intervalos aceitáveis para as cerâmicas de engenharia avançadas.

CSZ

A zircónia parcialmente estabilizada com ítria (Y-PSZ) é, desde há muito, o material cerâmico de eleição para revestimentos de barreira térmica (TBCs). Proporciona estabilidade a altas temperaturas, excelente tenacidade e baixa condutividade térmica - bem como envelhecimento a altas temperaturas devido à falta de transporte de iões de oxigénio; no entanto, a sua durabilidade é comprometida pelo envelhecimento e densificação a altas temperaturas; o seu transporte limitado de oxigénio prejudica ainda mais a durabilidade. Para colmatar estas deficiências, a cerâmica de zircónia estabilizada com céria (CSZ) oferece uma resistência superior ao choque térmico através da utilização da zircónia estabilizada com céria como promotor de oxidação e da construção de dupla camada que oferece uma maior resistência ao choque térmico.

Comparativamente à ítria de peso 8TP3T, a CSZ oferece caraterísticas superiores de durabilidade e tenacidade. Além disso, não sofre transição de fase a altas temperaturas e oferece uma resistência superior à sinterização. Além disso, os seus coeficientes de transferência de calor e a sua difusividade de iões de oxigénio permitem-lhe evitar melhor a oxidação da camada de ligação e do substrato.

Os materiais avançados, incluindo o zirconato de gadolínio (GZO), o hexaluminato de lantânio (LaAlO3), o zirconato de cálcio (CaZrO3) e a zircónia estabilizada com céria (CSZ), estão a ser utilizados em coberturas de rolamentos termomecânicos (TBC) de vanguarda para proteger os metais e as cerâmicas da degradação causada pelo calor, proporcionando uma maior proteção contra o desgaste e resistência à corrosão a altas temperaturas em aplicações de turbinas a gás.

Os investigadores efectuaram testes de corrosão a quente em sistemas multicamadas de CYSZ espessos para compreenderem melhor o seu comportamento a temperaturas quentes. Após a realização de análises exaustivas em cada zona, não foram observados danos causados por sais agressivos contendo S e Na. Para além disso, as morfologias das zonas TGO mantiveram-se consistentes com as dos revestimentos, mesmo após a conclusão dos ensaios de corrosão a quente.