Les trois phases de la zircone
La zircone ou oxyde de zirconium (ZrO 2 ) existe sous différents types, en fonction de la teneur en yttrium et de la composition uniforme ou hybride du réseau cristallin.
Les différents types de zircone sont constitués de trois « phases » différentes, chacune avec sa propre structure cristalline ou réseau. La zircone adopte une structure cristalline monoclinique à température ambiante et passe à une structure tétragonale et cubique à des températures plus élevées. Les transitions de phase, de la phase monoclinique à la phase tétragonale puis à la phase cubique induisent des changements volumétriques.
La zircone monoclinique a une faible résistance et translucidité. La zircone tétragonale et cubique existe à température ambiante lorsqu'elle est stabilisée avec d'autres oxydes, appelés « dopants ». Les dopants comprennent l'oxyde d'yttrium (Y 2 O 3 , yttria) et l'oxyde de calcium (CaO). De petites quantités d'oxyde d'aluminium (Al 2 O 3 , alumine) sont également souvent ajoutées.
Durcissement par transformation
Résistance de la zircone
La zircone tétragonale est extrêmement résistante, grâce à un processus unique de durcissement par transformation . Lorsqu'une fissure commence à se former, la zircone tétragonale autour de la fissure se transforme en une structure monoclinique et se propage ainsi pour améliorer la résistance du matériau. Bien qu'ils améliorent la résistance à la fracture, des cycles de transformation répétés peuvent entraîner une dégradation au fil du temps, notamment dans un environnement humide. C'est la raison pour laquelle le sablage de la zircone ne doit pas être effectué à haute pression et son meulage après frittage doit être évité. Ce processus de dégradation est atténué par la teneur en alumine.
Résistance et translucidité : un compromis
Environ 3 % en moles d’yttrium doivent être ajoutés pour maintenir le matériau stable à température ambiante ; cette variété est donc parfois décrite comme zircone 3Y ou 3Y-TZP (polycristal de zircone stabilisé tétragonal ; par exemple Initial Zirconia Disk HT ).
Des niveaux accrus d'yttrium (généralement 5Y-TZP avec 5 % en moles d'Y-TZP ou plus) et une proportion plus élevée de phase cubique dans la zircone entraînent une translucidité plus élevée mais réduisent la résistance (par exemple Initial Zirconia Disk UHT ). La zircone cubique ne présente pas de renforcement par transformation et est plus fragile que la zircone tétragonale, mais plus résistante que la zircone monoclinique. D'autres dopants tels que Al 2 O 3 en très petites quantités influencent davantage le réseau de ZrO 2 .
La zircone à faible teneur en yttrium (3Y-TZP, 3% moles Y-TZP) a de meilleures propriétés mécaniques et moins de translucidité tandis qu'une teneur accrue en yttrium (5Y-TZP avec 5% moles Y-TZP) a plus de translucidité mais présente des propriétés mécaniques plus faibles. Néanmoins, il reste plus résistant que le disilicate de lithium !
Par conséquent, la zircone peut être scellée de manière conventionnelle (par exemple FujiCEM Evolve ) soit collée (par exemple G-CEM ONE , qui contient du MDP)
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| Tétragonal | Tetragonal/cubique | Tetragonal/cubique |
|---|---|---|
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100% Tétragonal |
~75% Tétragonal ~25% Cubique |
~50% Tétragonal ~50% Cubique |
|
3Y-TZP/0.25 Al2O3 |
4Y-TZP/0.05 Al2O3 “4ème génération” |
5Y-TZP/0.05 Al2O3 “3ème génération” |
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3Y-TZP/0.05 Al2O3 “2ème génération” |
5Y-TZP/0.02 Al2O3 “5ème génération” |
Différentes formes de zircone. Notez que le chiffre avant « Y » indique le pourcentage molaire de la teneur en yttria et non la génération.
Bien que les principaux types de zircone soient brièvement expliqués ici, elle se présente sous de nombreuses formes et variétés différentes. Il est important de s’en rappeler lors de la prise de décision de traitement.
- Chevalier J, Gremillard L, Virkar AV, Clarke DR. La transformation tétragonale-monoclinique dans la zircone : leçons apprises et tendances futures. J Am Ceram Soc. 2009;92(9):1901-1920
- Belichko DR, Konstantinova TE, Volkova GK, Mirzayev MN, AV Maletsky AV, VV Burkhovetskiy VV, ADoroskevich AS, Mita C, Mardare DM, Janiska B, Nabiyev AA, Lyubchyk AI, Tatarinova AA, Popov E. Effets du dopage de la céramique YSZ avec la silice et l'alumine sur sa structure et ses propriétés. Mater Chem Phys. 2022;287:126237.