ЧТО ТАКОЕ ЦИРКОНИЙ?

Что такое цирконий?

Циркон (ZrSiO4) это материал, принадлежащий к классу минералов солей кремнёвой кислоты, который был открыт М.Г. Клапротом в 1789 г. Диоксид циркония (ZrO2) это соединение элемента циркония, встречающегося в природе, который применяется в ортопедической стоматологии уже на протяжении 10-15 лет. Он частично стабилизируется иттрием и обогащается алюминием. Это дает ему такие положительные характеристики, как прочность на изгиб (> 1400 МПа), жесткость (1200 Твердость по Виккерсу) и модуль Вейбулла 15,84.

Кроме того, что диоксид циркония обладает высокой стойкостью, он еще является полностью биосовместимым материалом. Вот почему он все больше и больше используется в медицине (области органов слуха, ортопедии) и стоматологии (штифты, коронки, реставрация зубных протезов, имплантаты). В промышленности он используется уже в течение более 40 лет. Возможность окрашивания диоксида циркония в цвета дентина и его биотехнологические характеристики позволяют изготавливать биосовместимые, высококачественные и эстетические стоматологические и имплантатные конструкции.

Научная информация

Основным сырьем для производства диоксида циркония является минерал циркон (ZrSiO4). Оксид циркона получают из него путем химической обработки с помощью добавок. Полученный реагентный порошок смешивается с присадками. Разграничивают агломерационные присадки, которые в особенности оказывают воздействие на характеристики спекания и характеристики готовой керамики, и вспомогательные материалы, которые способствуют формообразованию. Соответственно, заготовки издиоксида циркония изготавливаются путем различных методик. В то время, как агломерирующие добавки остаются в оксиде циркона, вспомогательные материалы, которые, кроме воды, являются в основном легкоиспаряющимися органическими соединениями, удаляются из отливки оксида циркона перед процессом агломерации, не оставляя никаких следов. И хотя этот материал подвергается процессу предварительного спекания, материал остается способным к обработке с помощью боров, сделанных из карбида вольфрама. Объект вырезается фрезой из блока циркона, мягкого как мел, размер которого примерно на 20% больше, чем размер этого объекта. Потом выполняется окончательная агломерация при температуре 1500С, после чего достигается его конечная консистенция. Во время этого процесса объект дает усадку на 20%. Только в процессе окончательной агломерации структуры действительно приобретают свои подлинные характеристики. Уплотнение частиц порошка оксида циркона происходит путем уменьшения удельной поверхности. Это получают с помощью термозависимых диффузионных процессов с изменением частей поверхности, межзёренной границы и диффузионного объема. Если твердотельная диффузия проходит слишком медленно, процесс агломерации может проводиться под давлением. Это называется горячим прессованием или горячим изостатическим прессованием (“HIP процесс”) циркона. Характеристики такой цирконовой керамики зависят в большей степени от химического состава материала и процесса изготовления.

Различают полностью стабилизированный диоксид циркония (FSZ) и частично стабилизированный диоксид циркония (PSZ). Частичная стабилизация может быть достигнута с использованием добавки 3-6% CaO, MgO или Y2O3. В зависимости от условий изготовления стабилизироваться может кубическая, тетрагональная или моноклиническая модификация. Частично стабилизированный диоксид циркония имеет высокую термостойкость, и также подходит для использования при высоких температурах в машиностроении. Кубическая модификация диоксида циркония может стабилизироваться от абсолютного нуля до кривой солидуса добавлением присадки 10-15% CaO и MgO (FSZ), и этот керамический материал может термически и механически выдерживать температуру 2000 ?С. Однако, из-за низкой теплопроводности и высокого коэффициента теплового расширения по сравнению с частично стабилизированным диоксидом циркония термостойкость полностью стабилизированного диоксида циркония ниже. Диоксид циркония, применяемый в стоматологии, имеет следующий состав: 95 % ZrO2 + 5 % Y2O3.

 

Состав и физические характеристики доксида циркония

 

ICE ZIRCONIA TRANSLUCENT

PRETTAU ZIRKON

ZrO2

-

Основной компонент

 

Основной компонент

Y2O3

%

4 – 6

%

4 – 6

Al2O3

%

< 1

%

< 1

SiO2

%

max. 0.02

%

max. 0.02

Fe2O3

%

max. 0.01

%

max. 0.01

Na2O

%

max. 0.04

%

max. 0.04

Плотность

г/см3

~ 6,0

г/см3

~ 6,0

Прочность на изгиб

MPa

1200 - 1400

MPa

1000 - 1200

Твердость            

HV10

1250

HV10

1250

Модуль Вейбулла

-

~ 15

-

~ 15

Коэффициент теплового расширения

10-6 K-1

~ 10,0

10-6 K-1

~ 10,0

Оба вида диоксида циркония  можно использовать для изготовления коронок и мостов. Благодаря своей высокой степени прозрачности zirconia Prettau в особенности подходит для изготовления мостов, состоящих полностью из диоксида циркония.

Вернуться к списку