Le tre fasi della zirconia
Esistono vari tipi di zirconia o ossido di zirconio (ZrO2) in funzione del contenuto di ittrio e della composizione uniforme o ibrida del reticolo cristallino.
I diversi tipi di zirconia sono costituiti da tre diverse “fasi”, ciascuna con una propria struttura cristallina o reticolo. La zirconia assume una struttura cristallina monoclina a temperatura ambiente e si trasforma in tetragonale e cubica a temperature più elevate. Le transizioni di fase da monoclina a tetragonale a cubica inducono cambiamenti volumetrici.
La zirconia monoclina ha scarsa resistenza e traslucenza. La zirconia tetragonale e cubica esiste a temperatura ambiente se stabilizzata con altri ossidi, chiamati “dopanti”. Tra i dopanti vi sono l'ossido di ittrio (Y2O3, ittrio) e l'ossido di calcio (CaO). Spesso vengono aggiunte anche delle piccole quantità di ossido di alluminio (Al2O3, allumina).
Indurimento da trasformazione
Durezza della zirconia
La zirconia tetragonale è estremamente dura, grazie a un processo unico di indurimento da trasformazione. Quando inizia a formarsi una frattura, la zirconia tetragonale intorno alla frattura si trasforma in una struttura monoclina e quindi si espande in propagazione, aumentando la durezza del materiale. Se da un lato aumenta la resistenza alla frattura, dall'altro i ripetuti cicli di trasformazione possono causare una degradazione nel tempo, soprattutto in un ambiente umido. Questo è il motivo per cui la sabbiatura della zirconia non deve essere effettuata ad alta pressione e si deve evitare di molarla dopo la sinterizzazione. Questo processo di degradazione è attenuato dal contenuto di allumina.
Resistenza e traslucenza: un compromesso
Per mantenere il materiale stabile a temperatura ambiente è necessario aggiungere circa il 3 mol% di ittrio; pertanto, questa varietà è talvolta descritta come zirconia 3Y o 3Y-TZP (policristallo di zirconia tetragonale stabilizzata; ad esempio Initial Zirconia Disk HT).
Livelli maggiori di ittrio (tipicamente 5Y-TZP con 5 mol% di Y-TZP o più) e una maggiore proporzione di fase cubica nella zirconia determinano una maggiore traslucenza ma riducono la resistenza (ad esempio, Initial Zirconia Disk UHT). La zirconia cubica non presenta un indurimento da trasformazione ed è più friabile della zirconia tetragonale, ma più resistente della zirconia monoclina. Altri dopanti, come l'Al2O3 in quantità molto ridotte, influenzano ulteriormente il reticolo di ZrO2.
La zirconia a basso contenuto di ittrio (3Y-TZP, 3 mol% Y-TZP) ha proprietà meccaniche migliori e una minore traslucenza, mentre un contenuto maggior 5 mol% Y-TZe di ittrio (5Y-TZP conP) determina una maggiore traslucenza ma proprietà meccaniche inferiori. Ciononostante, è comunque più resistente del disilicato di litio!
Dunque, la zirconia può essere cementata sia con cemento convenzionale (ad esempio FujiCEM Evolve) sia con cemento adesivo (ad esempio G-CEM ONE, contenente MDP).
* Scopri di più negli altri nostri blog:
| Tetragonal | Tetragonal/cubica | Tetragonal/cubic |
|---|---|---|
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100% Tetragonal |
~75% Tetragonal ~25% Cubica |
~50% Tetragonal ~50% Cubica |
|
3Y-TZP/0.25 Al2O3 |
4Y-TZP/0.05 Al2O3 “quarta generazione” |
5Y-TZP/0.05 Al2O3 “terza generazione” |
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3Y-TZP/0.05 Al2O3 “seconda generatzione” |
5Y-TZP/0.02 Al2O3 “quinta generatzione” |
Diverse forme di zirconia. Si noti che il numero che precede la “Y” indica la percentuale molare del contenuto di ittrio e non la
generazione.
Sebbene in questo articolo siano illustrati brevemente i principali tipi di zirconia, essa è disponibile in molte forme e varietà diverse. È importante ricordare che ciascun tipo di zirconia è diverso dall'altro, e questo va tenuto presente quando si prendono le decisioni sul trattamento.
- 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.