Wstępne badania wpływu dodatku LiF i SiO2 na właściwości ceramiki cyrkonowej

• Autorzy: Jaegermann Z. , Wiśniewski Z. , Tymowicz-Grzyb P. , Ciołek L. , Taźbierski P. , Pęczkowski P.

Warianty tytułu

EN

The effect of LiF and SiO2 addition on properties of zirconia ceramics – preliminary study

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Głównym celem badań opisanych w niniejszym artykule było sprawdzenie, czy dodatki, takie jak LiF i SiO₂, mają wpływ na przeświecalność materiałów cyrkonowych Y-TZP (Yttria stabilized Tetragonal Zirconia Polycrystal). W ramach pracy wytworzono próbki do badań w postaci materiału cyrkonowego domieszkowanego fluorkiem litu lub krzemionką, które wypalono w trzech temperaturach spiekania. Ocenę jakości materiałów prowadzono w oparciu o badanie gęstości pozornej, wytrzymałości na zginanie oraz przeświecalności. Do analizy zależności właściwości materiałów od ich mikrostruktury wykorzystano obserwacje materiałów w mikroskopie skaningowym. Przeprowadzone wstępne badania wykazały negatywny wpływ dodatków fluorku litu i krzemionki na przeświecalność materiałów cyrkonowych. W przypadku większości materiałów domieszki obniżały przeświecalność i gęstość pozorną materiału w stosunku do materiału niedomieszkowanego. Aby w pełni wyjaśnić zaobserwowane w trakcie badań wstępnych zjawiska, należy zweryfikować sposób przygotowania materiałów do badań i przeprowadzić szczegółowe badania właściwości fizycznych i budowy domieszkowanych materiałów Y-TZP.

EN

The main objective of the research described below was to examine whether sintering aids, such as LiF and SiO₂, affect the translucency of zirconia Y-TZP materials. In the study test samples were prepared in the form of zirconium material doped with lithium fluoride and silica, which were sintered at three different temperatures. Assessment of quality of the materials was based on the study of apparent density, flexural strength and translucency. Analysis of the relationship between properties and microstructure of the materials was based on observations of microstructure using scanning electron microscope. Preliminary studies have shown negative effects of lithium fluoride and silica additives on translucency of zirconia materials. In the major part of samples, the dopants used decreased translucency and apparent density of the material compared to the undoped zirconia. In order to complete the explanation of the phenomenon observed during preliminary tests, it is necessary to verify the method of preparation of samples and carry out a detailed study of physical and microstructural properties of doped zirconia Y-TZP materials.

Słowa kluczowe

PL

ceramika cyrkonowa; fluorek litu; krzemionka; właściwości fizyczne

EN

zirconia ceramics; lithium fluoride; silica; physical properties

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych
• Czasopismo: Szkło i Ceramika
• Rocznik: 2016
• Tom: R. 67, nr 2
• Strony: 6--11
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., fot., rys.

Twórcy

autor

Jaegermann Z.

• Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych

autor

Wiśniewski Z.

• Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych

autor

Tymowicz-Grzyb P.

• Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych

autor

Ciołek L.

• Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych

autor

Taźbierski P.

• Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych

autor

Pęczkowski P.

• Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych

Bibliografia

• [1] Kelly J. R., Denry I. (2008), Stabilized zirconia as a structural ceramic: An overview, „Dental Materials”, 24, 289-298.
• [2] Chevalier J., Gremillard L. (2009), Ceramics for medical applications: A picture for the next 20 years, „Journal of the European Ceramic Society”, 29, 1245-1255.
• [3] Denry I., Kelly J. R. (2008), State of the art of zirconia for dental applications, „Dental Materials”, 24, 299-307.
• [4] Conrad H. J., Seong W-J., Pesun I. J. (2007), Current ceramic materials and systems with clinical recommendations: A systematic review, „Journal of Prosthetic Dentistry”, 98, 389-404.
• [5] Apetz R., van Bruggen M. P. B. (2003), Transparent alumina: A light scattering model, „Journal of the American Ceramic Society”, 86, 480-486.
• [6] Burke J. E. (1996), Lucalox alumina: The ceramics that revolutionaries outdoor lighting, „MRS Bulletin”, 61-68.
• [7] Krell A., Klimke J., Hutzler T. (2009), Transparent compact ceramics: Inherent physical issues, „Optical Materials”, 31, 1144-1150.
• [8] Y. T., Koo J. B., Hong K. J., Park J. S., Shin D. C. (2004), Effect of grain size on transmittance and mechanical strength of sintered alumina, „Materials Science and Engineering A”, 374, 191-195.
• [9] Casolco S. R., Xu J., Garay J. E. (2008), Transparent/translucent polycrystalline nanostructured yttria stabilized zirconia with varying colors, „Scripta Materialia”, 58, 516-519.
• [10] Krell A., Hutzler T., Klimke J. (2009), Transmission physics and consequences for materials selection, manufacturing and applications, „Journal of the European Ceramic Society”, 29, 2017-2221.
• [11] Rozenburg K., Reimanis I. E., Kleebe H.-J., Cook R. L. (2008), Sintering kinetics of a MgAl2O4 spinel doped with LiF, „Journal of the American Ceramic Society”, 91, 444–450.
• [12] Frage N., Kalabukhov S., Sverdlov N., Ezersky V., Dariel M. P. (2010), Densification of transparent yttrium aluminum garnet (YAG) by SPS processing, „Journal of the European Ceramic Society”, 30, 3331–3337.
• [13] Węglarz H., Wajler A., Tomaszewski H., Możdżonek M., Librant Z. (2011), Sintering studies of transparent yttria ceramics, „Materiały Ceramiczne/Ceramic Materials”, 63, 123-126.
• [14] Yi Fanga Y., Dinesh Agrawala D., Ganesh Skandanb G., Mohit Jain M. (2004), Fabrication of translucent MgO ceramics using nanopowders, „Materials Letters”, 58, 551-554.
• [15] Gremillard L, Chevalier J., Epicier T., Fantozzi G. (2002), Improving the durability of a biomedical grade zirconia ceramic by the addition of silica, „Journal of the American Ceramic Society”, 85, 401-407.
• [16] Lee S-H., Kupp E. R., Stevenson A. J., Anderson J. M., Messing G. L., Li X., Dickey E. C., Dumm J. Q., Simonaitis-Castillo V. K., Quarles G. J. (2009), Hot isostatic pressing of transparent Nd:YAG ceramics, „Journal of the American Ceramic Society”, 92, 1456-1463.
• [17] Reimanis I. E., Kleebe H.-J. (2009), A review on the sintering and microstructure development of transparent spinel (MgAl2O4), „Journal of the American Ceramic Society”, 92, 1472-1480.
• [18] Jaegermann Z. (2013), Materiały ceramiczne dla protetyki stomatologicznej – właściwości optyczne i mikrostrukturalne wybranych materiałów cyrkonowych, „Szkło i Ceramika”, 64, nr 2, 4-13.
• [19] Krell A., Klimke J., Hutzler T. (2009), Transparent compact ceramics: Inherent physical issues, „Optical Materials”, 31, 1144-1150.

Uwagi

PL

1. Praca została sfinansowana ze środków przeznaczonych na działalność statutową Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych w Warszawie. 2. Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.