Ocena stabilności termicznej proszków ZrO2 modyfikowanych tlenkami MgO oraz Y2O3

• Autorzy: Nakonieczny D. , Paszenda Z. , Walke W.

Warianty tytułu

EN

Evaluation of thermal stability of ZrO2 powders modified with MgO and Y2O3

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

The aim of presented study was to obtain zirconia powders modified with magnesium and yttrium oxides addition, which could be used for the preparation of the ceramic blocks - an intermediate product for manufacturing of the full ceramic fixed prosthetic restorations in prosthetic dentistry. Full ceramic restorations compared to so called conventional porcelain fused to metal restorations do not cause metallosis and prevent to the accumulation of plaque and tartar. The growing popularity of all-ceramic restorations is the result of spread of CAD / CAM technology, (introduction of high-precision milling machines and dedicated software for dentist and technicians la¬boratories) which allows to precisely reproduce the anatomical conditions prevailing in the patient's mouth and perform functional prosthetic restorations. Limiting step of the further process stages is the synthesis of ceramic powders. For the preparation of the ceramic powders the "classic" wet sol-gel method was used. As the zirconium oxide precursor zirconium isopropoxide was used. As the dopant oxide precursors were used yttrium and magnesium nitrate hexahydrates. Usefulness of prepared powders was characterized by thermogravimetry (TG). Materials were tested due to the likelihood occurrence of zirconium hydroxide in prepared samples chemical composition which is thermolabile in the range of sintering temperatures (Zr(OH)4, decomposition temperature 823 K) [1]. Results of the analysis led to the conclusion of presence of negligible, not associated with dehydration weight loss of the samples which show the absence of zirconium hydroxide in prepared powders.

EN

Celem zrealizowanych badań było uzyskanie proszków ZrO2 zmodyfikowanych tlenkami itru i magnezu, które mogłyby być wykorzystane do przygotowania bloczków ceramicznych - półproduktu w procesie wytwarzania tzw. pełnoceramicznych protez stałych w protetyce stomatologicznej. Uzupełnienia pełnoceramiczne (full-ceramic restorations) w porównaniu do konwencjonalnych protez metalowo-ceramicznych (porcelain fused to metal) nie powodują metalozy oraz nie sprzyjają odkładaniu się płytki nazębnej i kamienia nazębnego. Rosnąca popularność protez pełnoceramicznych jest wynikiem upowszechnienia się technologii CAD/CAM, (wprowadzenie bardzo dokładnych frezarek numerycznych oraz oprogramowania dedykowanego dla gabinetów i laboratoriów stomatologicznych), dzięki której można precyzyjnie odwzorować warunki anatomiczne panujące w jamie ustnej pacjenta oraz wykonać funkcjonale uzupełnia protetyczne. Etapem limitującym dalsze stadia procesu wytwórczego oraz właściwości eksploatacyjne ZrO2 jest synteza proszków ceramicznych. Do przygotowania proszków wykorzystano „klasyczną” mokrą metodę zol-żel. Jako prekursor tlenku cyrkonu zastosowano propanolan cyrkonu. Jako prekursory domieszek tlenkowych wykorzystano heksahydraty azotanu itru oraz magnezu. Przydatność przygotowanych do prac proszków oceniono na podstawie analizy termicznej z wykorzystaniem termograwimetrii (TG). Materiały poddano badaniom ze względu na prawdopodobieństwo wystąpienia w składzie chemicznym sporządzonych próbek termolabilnego w zakresie temperatur spiekania wodorotlenku cyrkonu (Zr(OH)4, temperatura rozkładu 823 K) [1]. Przeprowadzona analiza pozwoliła stwierdzić nieznaczny, nie związany z dehydratacją ubytek masy próbek, co świadczy o braku obecności wodorotlenku cyrkonu w przygotowanych proszkach.

Słowa kluczowe

PL

zol-żel; biomateriały ceramiczne; protetyka stomatologiczna; CAD/CAM

EN

sol-gel; ceramic biomaterials; prosthetic dentistry; CAD/CAM

• Wydawca: Polish Society for Biomaterials in Cracow
• Czasopismo: Engineering of Biomaterials
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 16, no. 120
• Strony: 8--12
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Nakonieczny D.

• Politechnika Śląska, Wydział Inżynierii Biomedycznej, Katedra Bioмateriałów i Inżynierii Wyrobów Medycznych, ul. Generała Charlesa De Gaulle'a 72, 41-800 Zabrze

autor

Paszenda Z.

• Politechnika Śląska, Wydział Inżynierii Biomedycznej, Katedra Bioмateriałów i Inżynierii Wyrobów Medycznych, ul. Generała Charlesa De Gaulle'a 72, 41-800 Zabrze

autor

Walke W.

• Politechnika Śląska, Wydział Inżynierii Biomedycznej, Katedra Bioмateriałów i Inżynierii Wyrobów Medycznych, ul. Generała Charlesa De Gaulle'a 72, 41-800 Zabrze

Bibliografia

• [1] Abraham G., Seena P.T.: Thermal studies on zirconium hydroxide gel formed by aqueous gelation. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 110 (2012) 1037-1041.
• [2] Piconi C., Maccauro G.: Zirconia as a ceramic biomaterial. Biomaterials 20 (1999) 1-25.
• [3] Chevalier J., Gremillard L., Vikar A.V., Clarke D.R.: The Tetragonal- Monoclinic Transformation in Zirconia: Lessons Learned and Future Trends. Journal of American Ceramic Society 92 (9) (2009) 1901 -1920.
• [4] Hannink R.H.J., Kelly P.M., Muddle B.C.: Transformation Toughening in Zirconia-Containing Ceramics. Journal of American Ceramic Society 83 (3) (2000) 461-487.
• [5] Kelly J.R., Denry I.: Stabilized zirconia as a structural ceramic: An overview. Dental Materials 24 (2008) 289-298.
• [6] Zarone Z., Russo S., Sorrentino R.: From porcelain-fused-to-metal to zirconia: clinical and experimental considerations. Dental Materials 27 (2011) 83-96.
• [7] Lughi V., Sergo V.: Low temperature degradation - aging of zirconia: A critical review of the relevant aspects in dentistry. Dental Materials 26 (2010) 807-820.
• [8] Lebrun N., Perrot P.: The Landolt-Börnstein - Group IV Physical Chemistry Numerical Data and Functional Relationschips in Science and Technology 11 (E3) (2010) 87-109.
• [9] ISO 13356: 2008, Implants for surgery - Ceramic materials based on yttria-stabilized tetragonal zirconia (Y-TZP).
• [10] Chevalier J.: What future for zirconia as a biomaterial? Biomaterials 27 (2006) 535-543.
• [11] Denry I., Kelly J.R.: State of the art of zirconia for dental applications. Dental Materials 24 (2008) 299-307.
• [12] Sakka S.: Handbook of Sol-Gel Science and Technology: Processing, Characterization and Applications, Vol. 1 - Sol-Gel Processing, Kluwer Academic Publishers Springer New York 2004.
• [13] Corriu R., Trong Anh N.: Molecular Chemistry of Sol-Gel Derived Nanomaterials Wiley 2009.
• [14] Segel D.: Chemical synthesis of ceramic materials. Journal of Materials Chemistry 7 (8) (1997) 1297-1305.
• [15] Diaz-Parralejo A., Macias-Garcia A., Sanchez-Gonzales J., Rngeles Diaz-Diez M., Cuerda-Correa E.M.: A novel strategy for the preparation of yttria-stabilized zirconia powders: Deposition and scratching of thin films obtained by the sol-gel method. Journal of Non Crystal Solids 357 (2011) 1090-1095.
• [16] Changrong X., Huaqiang C., Hong W., Pinghua Y., Guangyao M., Dingkun P.: Sol-gel synthesis of yttria stabilized zirconia membranes through controlled hydrolysis of zirconium alkoxide. Journal of Membrane Science 162 (1-2) (1999) 181-188.
• [17] Viazzi C., Deboni A., Ferreira J.Z., Bonino J.P., Ansart F.: Synthesis of Yttria Stabilized Zirconia by sol-gel route: Influence of experimental parameters and large scale production. Solid State Sciences 8 (9) (2006) 1023-1028.
• [18] Bansal N.P.: Sol-Gel synthesis of MgO-SiO2 glass compositions having stable liquid-liquid immiscibility, 89th Annual meeting and Exposition of the American Ceramic Society Pittsburgh, Pennsylvania April 26-30, 1987.

Uwagi

PL

Koszty badań zostały pokryte ze środków własnych Katedrz Biomateriałów i Inzynierii Wyrobów Medycznych.