Mitä tapahtuu zirkoniumoksidille sintrauksen aikana?

Mitä tapahtuu zirkoniumoksidille sintrauksen aikana?

 

 

Jos olet koskaan vertaillut zirkonia täytöstä ennen sintrausta ja sen jälkeen, yksi muutos on helppo huomata: restauraatio pienenee.

Mutta ulottuvuuden muutos on vain yksi osa sintraamisen aikana tapahtuvaa.

Ennen sintrausta hammaszirkonia toimitetaan yleensä esi-sintratussa tilassa. Siinä on tarpeeksi lujuutta CAD/CAM-jyrsintään ja se on paljon helpompi työstää kuin täysin sintrattu zirkonia. Tässä vaiheessa materiaali ei kuitenkaan ole vielä saavuttanut sintrauksen jälkeen odotettavissa olevaa tiheyttä, mikrorakennetta ja lopullisia materiaaliominaisuuksia.

Sintrauksen aikana zirkoniumoksidia kuumennetaan säädellyn lämpötilasyklin kautta. Lämpötilan noustessa hiukkaset sitoutuvat tiiviimmin, huokoset pienenevät, materiaali tiivistyy ja restauraatio saavuttaa vähitellen lopulliset mitat.

Jos joku työskentelee zirkonialla päivittäin, on hyödyllistä ymmärtää, mitä materiaalin sisällä tapahtuu, sen sijaan, että katsoisi sintraamista yksinkertaisesti "kruunun lämmittämisenä".

Millainen on zirkoniumoksidi ennen sintrausta?

CAD/CAM-jyrsinnässä käytettävät hammaszirkonialohkot toimitetaan yleensä osittain tiivistetyssä tai esi{0}}sintratussa tilassa.

Tässä vaiheessa materiaalilla on tarpeeksi lujuutta käsiteltäväksi ja jyrsittäväksi, mutta sen tiheys on silti pienempi kuin täysin sintratulla zirkoniumoksidilla.

Täyssintrattua zirkoniumoksidia on vaikea työstää tavanomaisilla hammasjyrsintälaitteilla. Esi-sintrattu zirkoniumoksidi on helpompi leikata, minkä ansiosta jyrsinkone voi valmistaa täytteen ennen kuin materiaali saavuttaa lopullisen tiheytensä.

Restauraatio jyrsitään myös suunniteltua lopullista kokoa suuremmaksi, koska zirkoniumoksidi kutistuu sintrauksen aikana.

Esimerkiksi zirkoniumlohkolla voi olla määritelty lineaarinen kutistuminen noin 20-25 % materiaalista riippuen. CAD/CAM-ohjelmisto käyttää valmistajan kutistumiskerrointa suurennettujen jyrsintämittojen laskemiseen.

Todellinen arvo on materiaalikohtainen-. 20 %:n kutistumisarvoa ei tule pitää vakioasetuksena jokaiselle zirkonialohkolle.

Laboratoriossa, joka vaihtaa zirkoniumoksidin toimittajasta toiseen, uuden kutistumiskertoimen tarkistaminen ennen jyrsimistä on yksi ensimmäisistä tehtävistä.

Mitä tapahtuu, kun lämmitys alkaa?

Kun zirkoniumoksidipala on asetettu uuniin ja ohjelma alkaa, lämpötila nousee valitun lämpökäyrän mukaan.

Jakson alussa materiaalia yksinkertaisesti lämmitetään. Lämpötilan lähestyessä sintrausaluetta diffuusio ja hiukkasten sitoutuminen tulevat yhä tärkeämmiksi.

Uuni ei tee zirkoniumoksidista tiheää yhdessä vaiheessa.

Sen sijaan hiukkaset muodostavat vähitellen vahvempia yhteyksiä, kun taas niiden väliset tilat pienenevät.

Tiivistymisnopeuteen vaikuttavat useat tekijät, mukaan lukien:

Zirkonia koostumus
Jauheen ominaisuudet
Alkutiheys
Partikkelikoko ja -jakauma
Lämmitysnopeus
Sintrauslämpötila
Odotusaika
Jäähdytysolosuhteet

Esimerkiksi perinteinen zirkoniumoksidiohjelma voi käyttää noin 5–10 astetta/min lämmitysnopeutta, kun taas jotkin nopeat{2}}sintrausjärjestelmät käyttävät paljon suurempia lämmitysnopeuksia. Nämä arvot ovat pikemminkin esimerkkejä kuin yleisiä asetuksia. Oikea sykli riippuu zirkoniumoksidin valmistajan ohjeista.

Siksi sintrausohjelma on sovitettava käsiteltävään materiaaliin.

Zirkonia tihenee

Yksi tärkeimmistä muutoksista sintrauksen aikana on tiivistyminen.

Ennen sintrausta zirkoniumoksidi sisältää huokosia ja hiukkasten välisiä tiloja. Kun materiaali kuumennetaan vaadittuun lämpötilaan, diffuusio mahdollistaa hiukkasten vahvemman yhteyden muodostamisen toisiinsa.

Kun nämä tilat pienenevät, tiheys kasvaa.

Yksinkertainen tapa kuvata prosessi on kuvitella kokoelma hiukkasia, jotka muodostavat vähitellen jatkuvamman ja kompaktimman rakenteen.

Hammaszirkonialohkon tiheys voi muuttua merkittävästi tämän prosessin aikana. Materiaalista riippuen täysin sintratun zirkoniumoksidin tiheys voi saavuttaa noin 6,0 g/cm³ tai enemmän, kun taas esi-sintratun materiaalin tiheys on pienempi.

Tarkka arvo riippuu zirkoniumoksidikoostumuksesta ja valmistusprosessista.

Tämä tiheyden kasvu liittyy läheisesti sintrauksen aikana tapahtuvaan kutistumiseen.

Miksi restaurointi pienenee?

Kun zirkoniumoksidi tihenee, materiaalin tilavuus pienenee.

Tästä syystä jyrsinnän jälkeen ylimitoitettu restauraatio pienenee sintrauksen jälkeen.

Jos esimerkiksi zirkoniumoksidilla on määritetty lineaarinen kutistuma 20 %, CAD/CAM-järjestelmän on kompensoitava tämä muutos ennen jyrsimistä.

Suhde ei ole vain valmiin restauroinnin vähentäminen 20 %. CAD/CAM-ohjelmisto suurentaa digitaalisia mittoja ennen jyrsimistä, jotta restauraatio voi supistua kohti suunniteltuja mittoja sintrauksen aikana.

Todellinen kutistumiskerroin vaihtelee tuotteiden välillä.

Sopiva jäähdytystapa riippuu materiaalista ja uunin valmistajan ohjeista.

Laboratoriotöitä varten on parempi antaa ohjelmoidun syklin päättyä, ellei zirkoniumoksidin tai uunin valmistaja tarjoa erilaista menettelyä.

Uunin avaaminen korkeassa lämpötilassa voi myös altistaa täytteet nopealle lämpötilan muutokselle, joka ei ollut osa ohjelmoitua kiertoa.

Muuttaako nopea sintraus sen, mitä zirkoniumoksidille tapahtuu?

Nopea sintraus käyttää lyhyempää lämpösykliä, yleensä lisäämällä lämmitysnopeutta ja säätämällä muita ohjelman osia.

Perustarkoitus pysyy samana: zirkoniumoksidin tiivistäminen.

Ero on materiaalin kokema lämpötila{0}}aikahistoria.

Esimerkiksi tavanomainen zirkoniasykli voi kestää 6–10 tuntia, kun taas jotkut nopeat-sintrausohjelmat voivat suorittaa pääsyklin noin kahdessa tunnissa tai vähemmän. Tietyt materiaalit ja uunit on suunniteltu vielä lyhyemmille sykleille.

Nämä luvut eivät koske kaikkia zirkoniumoksidituotteita.

Nopea kierto voi käyttää lämmitysnopeutta 30–100 astetta/min joissakin uuniohjelmissa, kun taas perinteiset jaksot voivat käyttää huomattavasti alhaisempia lämmitysnopeuksia.

Sopiva kuumennusnopeus riippuu zirkoniumoksidikoostumuksesta ja kyseiselle materiaalille validoidusta tai suositellusta syklistä.

Tästä syystä nopeaa sintrausta ei pidä käsitellä yleisenä uuniasetuksena.

Jotkut zirkoniumoksidimateriaalit on erityisesti kehitetty tai testattu nopeaa sintrausta varten, kun taas toisilla on tavanomaiset sintraussuositukset.

Jos laboratorio haluaa käyttää nopeaa sykliä, on ensimmäinen kysymys, tukeeko zirkoniumoksidien valmistaja kyseistä sykliä ja määrittääkö vastaava ohjelma.

Mitä laboratorio voi huomata sintrauksen jälkeen?

Kun sykli on valmis ja restauraatio on jäähtynyt, voidaan havaita useita muutoksia.

Ilmeisimpiä niistä ovat:

Restaurointi on pienempi kuin ennen sintrausta.
Materiaalilla on paljon tiheämpi rakenne.
Pinta ja ulkonäkö voivat muuttua.
Lopullinen sävy voi poiketa esi-sintratusta ulkonäöstä riippuen zirkoniumoksidista.
Restaurointi saavuttaa määritellystä kutistumiskertoimesta odotetut käsitellyt mitat.

Monikerroksisen tai esivarjostetun zirkoniumoksidin sävy ja läpikuultavuus sintrauksen jälkeen voivat myös riippua materiaalin koostumuksesta ja sintrausolosuhteista.

Tarkka ulkonäkö ja ominaisuudet vaihtelevat zirkoniumoksidituotteiden välillä.

Tästä syystä zirkoniumoksidin päätteleminen sen ulkonäön perusteella ennen sintrausta ei anna täydellistä kuvaa lopullisesta restauroinnista.

Mitä sinun tulee tarkistaa, kun käytät uutta zirkonia?

Laboratorioiden ja jakelijoiden osalta tarkistaisin materiaaliohjeet ennen sintrausmenetelmän vaihtamista.

Etsi vähintään seuraavat tiedot:

1. Kutistumiskerroin

Tarkista zirkoniumoksidin valmistajan antama arvo ja varmista, että CAD/CAM-ohjelmisto käyttää oikeaa arvoa.

Ero esimerkiksi 20,0 % ja 21,0 % lineaarisen kutistumisen välillä on vain yksi prosenttiyksikkö, mutta se voi silti vaikuttaa lopullisiin mittoihin, jos jyrsintäprosessin aikana käytetään väärää kompensaatioarvoa.

2. Suositeltu sintrauslämpötila

Älä oleta, että kaikki zirkoniumoksidit käyttävät samaa lämpötilaa.

Yksi tuote voi suositella noin 1 500 astetta, kun taas toinen voi määrittää 1 530 astetta tai eri lämpötila-alueen.

3. Lämmitysnopeus

Tarkista, onko materiaalilla tavanomainen vai nopea{0}}sintraussuositus.

Perinteisessä syklissä lämmitysnopeus voi olla noin 5–10 astetta/min, kun taas nopeassa syklissä huomattavasti suurempi nopeus.

4. Pitoaika

Tarkista, kuinka kauan materiaalin tulee pysyä tavoitelämpötilassa.

Pitoaika voidaan määrittää minuutteina tai tunteina materiaalista ja syklistä riippuen.

5. Jäähdytysvaatimukset

Tarkista, määrääkö valmistaja tietyn jäähdytysmenettelyn.

Jäähdytysvaihetta tulisi pitää osana koko sintrausjaksoa eikä valinnaisena lämmityksen jälkeisenä vaiheena.

6. Uunien yhteensopivuus

Tarkista, pystyykö uuni ajamaan vaaditun lämpötilaprofiilin ja sopiiko valittu ohjelma materiaaliin.

Uunissa tulee olla vaadittu lämpötila-alue, lämmityksen säätö, kammion kapasiteetti ja ohjelmoitava sykli käsiteltävää zirkonia varten.

Näistä yksityiskohdista tulee erityisen tärkeitä, kun laboratorio vaihtaa zirkoniumoksidin toimittajaa.

Yksinkertainen tapa ymmärtää prosessi

Jos olet uusi zirkoniassa, voit ajatella prosessia neljässä vaiheessa:

Jyrsintä

Esi-sintrattu lohko muotoillaan restauraatioksi, joka on suurempi kuin lopullinen koko.

Materiaalille, jonka lineaarinen kutistuminen on noin 20 %, CAD/CAM-järjestelmä kompensoi odotetun mittamuutoksen suunnittelu- ja jyrsintävaiheessa.

↓

Lämmitys

Uuni nostaa lämpötilaa asteittain valitun ohjelman mukaan.

Perinteinen ohjelma voi käyttää suhteellisen hidasta lämmitysnopeutta, kun taas nopea{0}}sintrausohjelma voi käyttää paljon suurempaa lämmitysnopeutta.

↓

Tiheyttäminen

Zirkoniumoksidihiukkaset sitoutuvat tiiviimmin ja materiaalista tulee tiheämpi.

Th

Restaurointi kutistuu vähitellen, kun hiukkasten väliset tilat pienenevät.

↓

Jäähdytys

Restaurointi jäähtyy ohjelmoidun lämpösyklin mukaisesti ja saavuttaa käsitellyn tilan.

Varsinainen sintrausprosessi on monimutkaisempi kuin tämä yksinkertaistettu kuvaus, mutta tämä malli on hyödyllinen ymmärtämään jyrsinnän, kutistumisen, tiivistymisen, kuumennuksen ja jäähdytyksen välistä suhdetta.

Mitä tämä tarkoittaa sintrausuunin valinnassa?

Valmistuksen ja kehityksen näkökulmasta en katsoisi sintrausuunia pelkästään kysymällä, kuinka korkea sen maksimilämpötila on.

Hyödyllisempiä kysymyksiä ovat:

Pystyykö se saavuttamaan ja ylläpitämään vaaditun sintrauslämpötilan?

Jos esimerkiksi zirkoniumoksidin valmistaja määrittelee 1 530 astetta, uunin on toimittava luotettavasti kyseisessä lämpötilassa vaaditun pitoajan.

Onko lämpötilan jakautuminen kammion sisällä sopiva aiotun kuorman mukaan?

Tämä tulee tärkeämmäksi, kun kammioon asetetaan useita täytteitä tai alustaa samanaikaisesti.

Voidaanko lämmitysnopeutta säätää zirkonia-ohjelman mukaan?

Sekä tavanomaisiin että nopeaan{0}}sintraussovelluksiin tarkoitettu uuni tarvitsee sopivan lämpökäyrän säädön korkean maksimilämpötilan sijaan.

Voiko uuni suorittaa erilaisia ​​sintraussyklejä?

Laboratorio voi käyttää useita zirkoniumoksidimateriaaleja, joista yksi vaatii tavanomaisen syklin ja toinen mahdollistaa nopean sintrauksen.

Onko jäähdytysprosessi hallittavissa?

Jäähdytysvaihe on osa täydellistä lämpösykliä ja saattaa joutua noudattamaan materiaalin valmistajan ohjeita.

Voidaanko ohjelmaa säätää, kun laboratoriossa käytetään erilaisia ​​zirkoniamateriaaleja?

Mahdollisuus tallentaa ja valita eri ohjelmia voi olla hyödyllistä, kun laboratorio työskentelee useiden zirkoniumoksidituotteiden kanssa.

Nämä kohdat liittyvät läheisemmin todelliseen zirkoniumoksidin käsittelyyn kuin pelkkään maksimilämpötilaan.

Laboratorio voi käyttää samaa uunia useita vuosia, kun taas siinä käsitellyt zirkoniumoksidit voivat muuttua. Eri lämpötilaprofiileihin ja sintrausohjelmiin soveltuva uuni voi olla hyödyllinen, kun laboratoriossa vaihdetaan materiaaleja tai lisätään uusia zirkoniumoksidituotteita.

Viimeisiä ajatuksia

Sintraus on enemmän kuin jauhetun zirkoniumoksidipalan kuumentamista korkeaan lämpötilaan.

Prosessin aikana zirkoniumoksidi tihenee, hiukkaset muodostavat tiiviimmän rakenteen ja restauraatio kutistuu kohti suunniteltuja lopullisia mittoja.

Tyypillinen hampaiden zirkoniasykli voi sisältää noin 1 450–1 550 asteen lämpötiloja, tavanomaisia ​​kuumennusnopeuksia useiden celsiusasteiden välillä minuutissa, tietyn pitoajan ja hallitun jäähdytyksen. Nopeasti-sintrautuvat materiaalit voivat käyttää huomattavasti korkeampia kuumennusnopeuksia ja lyhyempiä kokonaisjaksoja.

Nämä luvut ovat pikemminkin esimerkkejä kuin yleisiä asetuksia. Sopiva lämpötila, kuumennusnopeus, pitoaika ja jäähdytysmenettely riippuvat zirkoniumoksidimateriaalista ja valmistajan ohjeista.

Laboratorioissa sintrausohjelmaa käsitellään parhaiten osana zirkoniumoksidin valmistajan prosessointitietoja eikä yleistä uuniasetusta.

Kun jakelija vertailee erilaisia ​​zirkoniumoksidimateriaaleja tai sintrausuuneja, kutistumisen, tiivistymisen, lämpötilan, kuumennusnopeuden, pitoajan, jäähtymisen ja lopullisten mittojen välisen suhteen ymmärtäminen helpottaa myös selittämistä, miksi kaksi tuotetta saattavat vaatia erilaisia ​​käsittelyolosuhteita, vaikka niitä käytettäisiinkin samantyyppisiin hampaiden täytöihin.