Bezkonkurenčná trvanlivosť so zirkónovou keramikou

Zirkónia ponúka pokročilé materiálové riešenia pre širokú škálu priemyselných aplikácií. Rozmanitosť zloženia ZTA, od kompozitného zázraku po odolné vlastnosti Ce-TZP, poskytuje vysoko výkonné riešenia, ktoré pokrývajú celý rad priemyselných potrieb.

Mechanické vlastnosti aditívne vyrábanej zirkónovej keramiky môže ovplyvniť množstvo faktorov vrátane pomeru surovej suspenzie, pórovitosti a aglomerátov, spojenia medzi vrstvami a zmrštenia.

De Corematrix (r) 3D Pro

Keramické bloky sú čoraz obľúbenejšou voľbou pre zubné náhrady, pretože sú pevnejšie a odolnejšie ako iné výplňové materiály. Keramické bloky sa môžu pochváliť aj nižším koeficientom tepelnej rozťažnosti - to znamená, že sa nerozťahujú ani nezmenšujú pri kolísaní teploty, takže sú ideálne na použitie v oblastiach, ktoré sú vystavené teplotným výkyvom, ako sú korunky a fazety. Okrem toho sa keramické bloky čistia ľahšie ako iné materiály, čo je ďalší faktor, ktorý robí keramiku atraktívnou voľbou v zubných aplikáciách, ktoré vyžadujú odolnosť.

Celokeramické protézy zhotovené pomocou CAD/CAM môžu pacientom poskytnúť dlhotrvajúce a krásne výsledky, ale nie všetky keramiky sú rovnaké. Niektoré druhy keramiky majú lepšiu biokompatibilitu a estetiku ako iné, preto je kľúčový výber ideálneho materiálu pre individuálne potreby každého pacienta. Disilikát lítia a zirkón sú v súčasnosti dve obľúbené voľby pri použití na výplňové ošetrenie.

S pokrokom v technológii CAD/CAM však majú zubní lekári k dispozícii viac možností. ZrO (ytriom stabilizovaný zirkón) je extrémne tvrdý materiál s jednými z najvyšších mechanických vlastností, aké boli kedy zaznamenané u dentálnej keramiky; má pevnosť v ohybe až 100 MPa, čo znamená, že odoláva zlomeninám účinnejšie ako korunky na báze PFM alebo kovov. Okrem toho monolitický ZrO neobsahuje zraniteľné vrstvy, ktoré ho spájajú s podkladovými materiálmi, ako je zlato alebo porcelánové podkladové materiály, čo umožňuje výrobu prostredníctvom systémov CAD/CAM.

Hriadele ZTA

Keramika ZTA je pokročilý hybridný materiál z tvrdeného oxidu zirkoničitého, ktorý sa môže pochváliť výhodami oboch materiálov. Hoci má stále vynikajúcu odolnosť proti oteru a zvýšenú tvrdosť/húževnatosť pre vyšší výkon a dlhšiu životnosť, jeho zirkónom tvrdená štruktúra dáva ZTA vynikajúcu odolnosť proti korózii, čo mu umožňuje odolávať prostrediam, ktoré by zničili iné keramiky.

Keramické hriadele ZTA vyrobené z oxidu hlinitého a zirkónu majú najvyššiu medzu klzu spomedzi všetkých moderných priemyselných keramík, čo im umožňuje odolávať vyšším teplotám po dlhšiu dobu, kým nedôjde k poruche. Vďaka tejto výhode sú hriadele ZTA obzvlášť vhodné na použitie v mechanických zariadeniach, kde tlak opotrebenia a ťahu časom spôsobí poškodenie únavou z namáhania.

Zirkón s pridaným ytriom je oveľa pevnejší ako štandardný oxid hlinitý a nitrid kremíka, čo mu zabezpečuje desaťnásobne zvýšenú odolnosť proti nárazu. Ak predmet narazí na keramický hriadeľ ZTA, jeho zirkónové inklúzie pôsobia ako malé bariéry, ktoré absorbujú a rozptýlia energiu skôr, ako sa v jeho štruktúre vytvoria trhliny.

Keramické rúrky ZTA majú celý rad náročných aplikácií v strojárstve, žiaruvzdornom, chemickom a metalurgickom priemysle. Vysoká odolnosť voči vysokým teplotám, kyselinám a zásadám v kombinácii s vynikajúcou tvrdosťou a húževnatosťou z nich robí ideálny spôsob prepravy chemických kvapalín alebo ako izolačné ochranné obaly na ich prepravu. Navyše sú biokompatibilné, netoxické a bez kontaminantov - ideálne na použitie v medicíne a žiaruvzdorných materiáloch!

MSZ

Keramický materiál zirkónia je jedným z najtvrdších keramických materiálov na trhu, ktorý poskytuje výnimočnú odolnosť proti oderu a opotrebovaniu/pevnosti a funguje aj v prevádzkových prostrediach, v ktorých to nedokážu plasty, kovy a iná keramika. Zirkónium možno nájsť v aplikáciách vrátane konštrukčných komponentov, puzdier, puzdier piestov vodiacich izolátorov.

SEM snímky lomových plôch oxidu hlinitého, MSZ a YSZ vykazujú trimodálnu mikroštruktúru, ktorá významne ovplyvňuje spôsob lomu. V prípade YSZ tieto mikroštruktúry naznačujú interkryštalický spôsob porušenia, zatiaľ čo v prípade MSZ a WO3 odhaľujú transkryštalický spôsob porušenia; výsledky testovania oboch materiálov boli blízke experimentálnym hodnotám porušenia pre všetky tri testované materiály.

Pórovité vzorky mullitu, ktoré boli modifikované magnéziou stabilizovaným zirkónom (2,8mol% MgO) a WO3, majú najvyššiu zdanlivú pórovitosť spomedzi spekaných vzoriek s priemernou pórovitosťou 73,2 + 2,2%. Zdvojnásobenie množstva WO3 znižuje pórovitosť na 66 + 2%.

Keramické vzorky MSZ a WO3 sa vyznačujú vysokou špecifickou tepelnou kapacitou v kombinácii s nízkou tepelnou difúznosťou, ktorá výrazne zvyšuje odolnosť voči tepelným šokom v porovnaní s ytriom stabilizovaným zirkónom (8mol% Y2O3) a WO3. Skúšky TRS s guľôčkou na krúžku oxidu hlinitého, MSZ a YSZ ukázali charakteristické pevnosti v rámci prijateľných hodnôt očakávaných od technickej keramiky, zatiaľ čo ich Weibullove moduly spadajú do prijateľných rozsahov pre pokročilú technickú keramiku.

CSZ

Čiastočne stabilizovaný ytriový zirkón (Y-PSZ) je už dlho obľúbeným keramickým materiálom pre tepelné bariérové povlaky (TBC). Poskytuje vysokú teplotnú stabilitu, vynikajúcu húževnatosť a nízku tepelnú vodivosť - ako aj starnutie pri vysokých teplotách v dôsledku nedostatočného transportu iónov pri prenose kyslíka; jeho trvanlivosť je však ohrozená starnutím a zhutňovaním pri vysokých teplotách; obmedzený transport kyslíka ešte viac zhoršuje trvanlivosť. Na odstránenie týchto nedostatkov ponúka keramika zirkónia stabilizovaná cérom (CSZ) lepšiu odolnosť voči tepelným šokom vďaka použitiu cérom stabilizovaného zirkónia ako promótora oxidácie a dvojvrstvovej konštrukcii, ktorá ponúka väčšiu odolnosť voči tepelným šokom.

V porovnaní s ytriom % s hmotnosťou 8 ponúka CSZ vynikajúce vlastnosti odolnosti a húževnatosti. Okrem toho nepodlieha fázovému prechodu pri vysokých teplotách a ponúka vynikajúcu odolnosť proti spekaniu. Okrem toho jeho koeficienty prestupu tepla a difúznosť iónov kyslíka umožňujú lepšie zabrániť oxidácii povlaku spoja a substrátu.

Pokročilé materiály vrátane zirkónanu gadolínia (GZO), hexaluminátu lantánu (LaAlO3), zirkónanu vápenatého (CaZrO3) a cerom stabilizovaného zirkónu (CSZ) sa využívajú v najmodernejších termomechanických ložiskových krytoch (TBC) na ochranu kovov a keramiky pred degradáciou vplyvom tepla, čím sa zabezpečuje väčšia ochrana proti opotrebovaniu, ako aj odolnosť proti korózii pri vysokých teplotách v aplikáciách plynových turbín.

Výskumníci vykonali korózne testy za tepla na hrubých viacvrstvových systémoch CYSZ, aby lepšie pochopili ich správanie pri vysokých teplotách. Po vykonaní rozsiahlej analýzy každej zóny nebolo možné pozorovať žiadne poškodenie spôsobené agresívnymi soľami obsahujúcimi S a Na. Okrem toho morfológia zón TGO zostala konzistentná s morfológiou povlakov aj po ukončení koróznych skúšok za tepla.