Trzy różne fazy tlenku cyrkonu
Cyrkon lub dwutlenek cyrkonu (ZrO2) występuje w różnych odmianach, w zależności od zawartości itru i jednolitego lub hybrydowego składu sieci krystalicznej.
Różne odmiany tlenku cyrkonu są zbudowane z trzech różnych „faz”, z których każda ma własną strukturę krystaliczną lub siatkę. Cyrkon przyjmuje jednoskośną strukturę krystaliczną w temperaturze pokojowej i przechodzi w tetragonalną i regularną w wyższych temperaturach. Przejścia fazowe z fazy jednoskośnej do tetragonalnej, a następnie do regularnej wywołują zmiany objętościowe.
Cyrkon jednoskośny ma niską wytrzymałość oraz przezierność. Tetragonalny i regularny tlenek cyrkonu występuje w temperaturze pokojowej, gdy jest stabilizowany innymi tlenkami, zwanymi „domieszkami”. Domieszki obejmują tlenek itru (Y2O3, itria) i tlenek wapnia (CaO). Często dodawane są również niewielkie ilości tlenku glinu (Al2O3, tlenek glinu).
Hartowania transformacyjnego
Wytrzymałość tlenku cyrkonu
Tetragonalny tlenek cyrkonu jest niezwykle wytrzymały dzięki unikalnemu procesowi hartowania transformacyjnego. Gdy zaczynają tworzyć się pęknięcia, tetragonalny tlenek cyrkonu wokół pęknięcia przekształca się w strukturę jednoskośną, a tym samym rozprzestrzenia się podczas propagacji i zwiększa wytrzymałość materiału. Chociaż zwiększa to odporność na pękanie, powtarzające się cykle transformacji mogą z czasem prowadzić do degradacji, zwłaszcza w wilgotnym środowisku. Jest to powód, dla którego piaskowanie tlenku cyrkonu pod wysokim ciśnieniem oraz szlifowanie po zakończonym procesie synteryzacji nie powinny być wykonywane. Taki proces degradacji jest jednak złagodzony poprzez dodatek objętościowy tlenku glinu.
Wytrzymałość i przezierność: kompromis
Aby materiał był stabilny w temperaturze pokojowej, należy dodać około 3 mol% tlenku itru; z tego względu odmiana ta jest czasami określana jako 3Y cyrkon lub 3Y-TZP (tetragonalny stabilizowany polikryształ cyrkonu; np. Initial Zirconia Disk HT).
Zwiększenie poziomu zawartości itru (zazwyczaj 5Y-TZP z 5% molowymi Y-TZP lub więcej) i wyższy udział fazy regularnej w tlenku cyrkonu skutkują wyższą przeziernością, ale zmniejszają wytrzymałość (np. Initial Zirconia Disk UHT). Cyrkon w fazie regularnej nie wykazuje hartowania transformacyjnego i jest bardziej kruchy niż cyrkon tetragonalny, ale mocniejszy niż cyrkon jednoskośny. Inne domieszki, takie jak Al2O3 w bardzo małych ilościach, dodatkowo wpływają na sieć ZrO2.
Tlenek cyrkonu o niższej zawartości tlenku itru (3Y-TZP, 3% mol Y-TZP) ma lepsze właściwości mechaniczne i mniejszą przezierność, podczas gdy tlenek cyrkonu o zwiększonej zawartości tlenku itru (5Y-TZP z 5% mol Y-TZP) ma większą przezierność, ale wykazuje niższe właściwości mechaniczne. Niemniej jednak, nadal jest mocniejszy niż dwukrzemian litu!
Dlatego tlenek cyrkonu może być cementowany zarówno konwencjonalnie (np. FujiCEM Evolve) jak i adhezyjnie (np. G-CEM ONE, który zawiera MDP).
* Więcej informacji znajdziesz na naszych pozostałych blogach:
Co z Vertiprep i BOPT? Nowe podejście do odbudowy zębów
Jaka wytrzymałość jest wymagana dla mojego uzupełnienia ceramicznego? I jak to określić?
Wskazówki dotyczące trwałego cementowania
| Tetrgonalny | Tetragonalny/regularny | Tetragonalny/regularny |
|---|---|---|
|
100% tetragonalny |
~75% Tetragonalny ~25% Regularny |
~50% Tetragonalny ~50% Regularny |
|
3Y-TZP/0.25 Al2O3 “1 generacja” |
4Y-TZP/0.05 Al2O3 “4 generacja” |
5Y-TZP/0.05 Al2O3 “3 generacja” |
|
3Y-TZP/0.05 Al2O3 “2 generacja” |
5Y-TZP/0.02 Al2O3 “5 generacja” |
Różne odmiany tlenku cyrkonu. Należy pamiętać, że liczba przed „Y” wskazuje procent molowy zawartości itru, a nie generację.
Podczas gdy główne odmiany tlenku cyrkonu zostały tutaj pokrótce wyjaśnione, występuje on w wielu innych formach i odmianach. Ważne jest, aby pamiętać, że jeden tlenek cyrkonu różni się od drugiego, co należy uwzględnić przy podejmowaniu decyzji leczniczych
- 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.