Керамика на основе диоксида циркония

Керамика на основе диоксида циркония

Керамика на основе диоксида циркония. Достижения и перспективы.

С.М.Вафин, зав. лабораторией материаловедения, к.м.н. В.И.Хван, научный сотрудник, к.м.н. НИМСИ при МГМСУ

Реставрации с опорой на дентальные имплантаты приобретают все большее распространение. Сочетание двух различных по природе материалов: металла и керамики - уже не может конкурировать с однородным керамическим составом в воспроизведении индивидуальных особенностей взаимодействия света с твердыми тканями естественных зубов. Получают диоксид циркония путем удаления оксида кремния из цирконового концентрата с использованием различных процессов термической и химической диссоциации.

Диоксид циркония (ZrO2) существует в виде трех кристаллических фаз:

- моноклинной (М),
- тетрагональной (Т),
- кубической (С).

Во время нагревания диоксид циркония подвергается процессу фазового преобразования. Моноклинная фаза термодинамически устойчива при комнатной температуре и до 1170оС. Свыше этой температуры происходит переход диоксида циркония в более плотную тетрагональную фазу. Тетрагональная фаза устойчива при температурах от 1170оС до 2370оС.   При температурах выше 2370оС диоксид циркония переходит в кубическую фазу. При нагревании переход из моноклинной (М) в тетрагональную (Т) фазу сопровождается уменьшением объема на 5%. При охлаждении переход из тетрагональной (Т) в моноклинную фазу (М) происходит в диапазоне температур от 1070оС до 100оС и сопровождается увеличением объема на 3-4%.

Выделяют моноклинный и стабилизированные сорта. Добавление стабилизирующих оксидов к чистому диоксиду циркония, таких как кальций (CaO), магний (MgO), церий (CeO2) и иттрий (Y2O3), может подавлять фазовые трансформации материала.

В зависимости от количества стабилизирующего агента различают диоксид циркония:

- полностью стабилизированный (FSZ - Fully Stabilized Zirconia),
- частично стабилизированный (PSZ - Partially Stabilized Zirconia).

Полностью стабилизированный диоксид циркония (FSZ) получают при добавлении к нему более 16% моль CaO(7,9% веса), 16% моль MgO (5,86% веса), 8% моль Y2O3 (13,75% веса). Он имеет кубическую форму (С). Из-за его повышенной прочности и высокой резистентности к тепловому удару этот материал успешно используется для производства огнеупоров и технической керамики.Частично стабилизированный диоксид циркония (PSZ) получают добавлением меньшего количества стабилизирующих агентов, чем при получении полностью стабилизированного диоксида циркония (FSZ).

Наиболее полезные механические свойства могут быть получены, когда диоксид циркония будет находиться в многофазном состоянии. Стабилизаторы позволяют получить многофазный материал при комнатной температуре, в которой кубическая (С) главная фаза, а моноклинная (М) и тетрагональная (Т) - второстепенные фазы. Добавление примерно 2-3% моль иттрия (Y2O3) в качестве стабилизирующего агента к диоксиду циркония позволяет получать керамический материал, состоящий из 100% мелких метастабильных тетрагональных частиц Y-TZP (Yttrium-Tetragonal Zirconia Polycrystal) — которая и стала интересна для применения в стоматологии.

Уникальность этой керамики заключается в механизме трансформационного упрочнения. На переднем конце трещины происходит Т=>М трансформация с увеличением объема на 3-5%, которая инициирует появление сжимающих напряжений в противоположность растягивающим напряжениям, способствующих распространению трещины. Этот процесс дает начало сильному механизму, подавляющему распространение трещины и упрочняющему керамику - механизму трансформационного упрочнения. Энергия разлома рассеивается в Т=>М трансформации, которая подобна мартенситному преобразованию в закаленной стали. В результате, распространение трещины подавляется и увеличивается прочность керамики. Поэтому диоксид циркония иногда называют «белая сталь» или «керамическая сталь».

Керамические блоки, обработанные горячим изостатическим прессованием (HIP) после спекания, показывают более медленную спонтанную Т=>М трансформацию и более высокую прочность, чем блоки не прошедшие данную обработку. Стандартные керамические блоки из частично стабилизированного диоксида циркония (Y-TZP) используются для изготовления каркасов одиночных коронок и мостовидных протезов. Изготовление изделия осуществляется фрезеровочным аппаратом CAD/CAM-системы в автоматическом режиме. Керамические заготовки могут быть отфрезерованы в предварительно спеченном и полностью спеченном состоянии.

Предварительно спеченные блоки при помощи твердосплавных боров с водным охлаждением, а для фрезерования полностью спеченных блоков требуются алмазные боры с водным охлаждением. Процесс фрезерования полностью спеченных керамических блоков (Y-TZP) требует много времени, вызывает больший износ алмазных боров и является более дорогостоящим. Кроме того, при фрезеровании возможно образование микротрещин в структуре материала. Необожженная и предварительно спеченная Y-TZP-керамика («мягкий» циркон) легче поддается механической обработке, что сокращает затраты времени на изготовление изделия, экономит дорогие фрезеровально-шлифовальные инструменты и сводится к минимуму вероятность образования микротрещин. Поэтому процесс фрезерования «мягкой» керамики должен рассматриваться как преимущественный при изготовлении каркасов протезов.


Поделитесь статьей
#
Другие вопросы этого раздела
Запись на приём

Адреса клиник

Москва, ул. Мишина, д. 38.
м.Динамо. Выходите из 1-го вагона из центра, выходите из метро, перед Вами стадион "Динамо". Идете налево до светофора. По пешеходному переходу переходите на противоположную сторону Театральной аллеи, идете немного вперед. На противоположной стороне остановка. Садитесь в автобус №319. Едете 2 остановки до "ул.Юннатов". Переходите на противоположную сторону улицы. Слева от вас крыльцо- вход в клинику "ЭспаДент". Вы на месте!

г. Москва, ул. Академика Анохина д.60
Выходите из первого вагона из центра в сторону "улица Академика Анохина". Из стеклянных дверей направо. Вдоль лесного массива (по правую руку) по дорожке около 250м. до ул. Академика Анохина. Переходите на противоположную сторону улицы и идете направо, около 250м., до дома №60. В доме предпоследний подъезд, вывеска "Зубы за 1 день". Вы на месте!

Метро Савеловская Метро Новослободская

г. Москва, ул. Новослободская, 67/69
Выходите из метро на ст. Савеловская (первый вагон из центра). Проходите до конца подземного перехода и выходите из метро в сторону улицы «Сущевский вал». Идете мимо ресторана "Дядя Коля". Проходите под эстакадой, далее следуете по подземному переходу на противоположную сторону ул. Новослободская. Продолжаете идти по улице Новослободской около 200м, мимо магазина «Электрика». На первом этаже дома №67/69, расположен ресторан «Трактир». Поверните направо, перед вами вывеска "Зубы за 1 день", поднимитесь на второй этаж. Вы на месте!

г. Москва, ул. Новослободская, 67/69
Выходите из метро на ст. Менделеевская (первый вагон из центра). Выходите из метро в сторону ул. Лесная. Идете по ул. Новослободская из центра по направлению к ул. Лесная. Переходите улицы: Лесная, Горлов туп., Порядковый пер. Доходите до пересечения ул. Новослободская с Угловой пер. Переходите переулок, перед вами здание, на фасаде вывеска "Зубы за 1 день". Вы на месте!

Метро ВДНХ ст. ул. Академика Королева

г. Москва, ул. Академика Королева, д. 10
От метро доберётесь за 15 минут. До трамвая 4 минуты, 5 минут на трамвае и 3 минуты до клиники. 1-ый вагон из центра. Выходите из метро, доходите до остановки трамвая и 4 остановки на любом трамвае, до Останкино. Выходите и возвращаетесь вдоль парка до дороги, переходите и налево 80м и увидите на фасаде вывеску "Центр Хирургической Стоматологии". Вы на месте!

г. Москва, От монорельса ст. ул. Академика Королева
Выходите из станции следуете вдоль ул. Академика Королева (по левую руку), проходите магазин "Мегасфера" до пересечения с дорогой. Поворачиваете направо и мимо лесопарка идете до дома №10. На фасаде вывеска "Центр Хирургической Стоматологии". Вы на месте!

Стоматологическая клиника "Миродент" - г. Одинцово, ул. Молодежная дом 48.
От ст. Одинцово автобусы №1, 36 или маршрутное такси № 102, 11, 77 - 2 остановки до остановки "Башня". От м. Парк Победы: автобус №339 до остановки "Башня". Клиника расположена на 2 этаже бизнес-центра.

×