Las tres fases de la zirconia
La zirconia, o óxido de circonio (ZrO2), existe en varios tipos según el contenido de itria y la composición uniforme o híbrida de la red cristalina. Los diferentes tipos de zirconia se forman a partir de tres "fases" distintas, cada una con su propia estructura cristalina o red. La zirconia adopta una estructura cristalina monoclínica a temperatura ambiente y transiciona a estructuras tetragonales y cúbicas a temperaturas más altas. Las transiciones de fase de monoclínica a tetragonal y a cúbica inducen cambios volumétricos.
La zirconia monoclínica tiene baja resistencia y translucidez. La zirconia tetragonal y cúbica existen a temperatura ambiente cuando se estabilizan con otros óxidos, llamados "dopantes". Los dopantes incluyen óxido de itrio (Y2O3, itria) y óxido de calcio (CaO). También se agregan con frecuencia pequeñas cantidades de óxido de aluminio (Al2O3, alúmina).
Refuerzo por transformación
Tenacidad de la zirconia
La zirconia tetragonal es extremadamente resistente debido a un proceso único de refuerzo por transformación. Cuando comienza a formarse una grieta, la zirconia tetragonal alrededor de la grieta se transforma en una estructura monoclínica y se expande en propagación, mejorando así la tenacidad del material. Si bien esto mejora la tenacidad a la fractura, los ciclos repetidos de transformación pueden llevar a la degradación con el tiempo, especialmente en un entorno húmedo. Esta es la razón por la que no se debe arenar la zirconia a alta presión y se debe evitar pulirla después del sinterizado. Este proceso de degradación se mitiga con el contenido de alúmina.
Fuerza y translucidez: un compromiso
Aproximadamente se debe agregar un 3% molar de itria para mantener el material estable a temperatura ambiente; esta variedad se describe a veces como zirconia 3Y o 3Y-TZP (policristal de zirconia estabilizada tetragonalmente; por ejemplo, Initial Zirconia Disk HT). Niveles aumentados de itria (típicamente 5Y-TZP con 5% molar de Y-TZP o más) y una mayor proporción de fase cúbica en la zirconia resultan en una mayor translucidez pero reducen la resistencia (por ejemplo, Initial Zirconia Disk UHT). La zirconia cúbica no exhibe refuerzo por transformación y es más frágil que la zirconia tetragonal, pero más resistente que la zirconia monoclínica. Otros dopantes, como el Al2O3 en cantidades muy pequeñas, también influyen en la red de ZrO2.
La zirconia con menor contenido de itria (3Y-TZP, 3% molar de Y-TZP) tiene mejores propiedades mecánicas y menos translucidez, mientras que un mayor contenido de itria (5Y-TZP con 5% molar de Y-TZP) tiene más translucidez pero presenta propiedades mecánicas inferiores. Sin embargo, sigue siendo más resistente que el disilicato de litio.
Por lo tanto, la zirconia puede cementarse de manera convencional (por ejemplo, FujiCEM Evolve) o adhesiva (por ejemplo, G-CEM ONE, que contiene MDP).
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| Tetragonal | Tetragonal/cubic | Tetragonal/cubic |
|---|---|---|
|
100% Tetragonal |
~75% Tetragonal ~25% Cubic |
~50% Tetragonal ~50% Cubic |
|
3Y-TZP/0.25 Al2O3 |
4Y-TZP/0.05 Al2O3 “4th generation” |
5Y-TZP/0.05 Al2O3 “3rd generation” |
|
3Y-TZP/0.05 Al2O3 “2nd generation” |
5Y-TZP/0.02 Al2O3 “5th generation” |
Diferentes formas de zirconia. Tenga en cuenta que el número antes de "Y" indica el porcentaje molar de contenido de itria y no la generación.
Aunque aquí se explican brevemente los tipos principales de zirconia, viene en muchas formas y variedades diferentes. Es importante recordar que una zirconia no es igual a otra, lo que debe tenerse en cuenta al tomar decisiones de tratamiento.
- Chevalier J, Gremillard L, Virkar AV, Clarke DR. The Tetragonal-Monoclinic Transformation in Zirconia: Lessons Learned and Future Trends. J Am Ceram Soc. 2009;92(9):1901–1920.
- Belichko DR, Konstantinova TE, Volkova GK, Mirzayev MN, A.V. Maletsky AV, V.V. Burkhovetskiy VV, ADoroskevich AS, Mita C, Mardare DM, Janiska B, Nabiyev AA, Lyubchyk AI, Tatarinova AA, Popov E. Effects of YSZ ceramics doping with silica and alumina on its structure and properties. Mater Chem Phys. 2022;287:126237.