Какво се случва с циркония по време на синтероване?

Какво се случва с циркония по време на синтероване?

 

 

Ако някога сте сравнявали циркониева реставрация преди и след синтероване, лесно се забелязва една промяна: реставрацията става по-малка.

Но промяната на размерите е само една част от това, което се случва по време на синтероването.

Преди синтероване зъбният цирконий обикновено се доставя в предварително-синтеровано състояние. Той има достатъчно здравина за CAD/CAM фрезоване и е много по-лесен за обработка от напълно синтерован цирконий. На този етап обаче материалът все още не е достигнал плътността, микроструктурата и крайните характеристики на материала, очаквани след синтероването.

По време на синтероването цирконийът се нагрява чрез контролиран температурен цикъл. С повишаване на температурата частиците се свързват по-тясно, порите стават по-малки, материалът става по-плътен и възстановяването постепенно достига крайните си размери.

За някой, който работи с цирконий всеки ден, е полезно да разбере какво се случва вътре в материала, вместо да гледа на синтероването като просто на „нагряване на короната“.

Какво е цирконий преди синтероване?

Денталните циркониеви блокчета, използвани за CAD/CAM фрезоване, обикновено се доставят в частично уплътнено или предварително -синтеровано състояние.

На този етап материалът има достатъчно здравина, за да бъде обработван и смлян, но плътността му все още е по-ниска от тази на напълно синтерования цирконий.

Напълно синтерованият цирконий е труден за обработка с конвенционално стоматологично фрезоване. Предварително спеченият цирконий се реже по-лесно, което позволява на фрезовата машина да произведе възстановяването, преди материалът да достигне крайната си плътност.

Възстановяването също се фрезова по-голям от предвидения краен размер, тъй като цирконийът ще се свие по време на синтероването.

Например, блок от цирконий може да има определено линейно свиване от около 20% до 25%, в зависимост от материала. CAD/CAM софтуерът използва фактора на свиване на производителя, за да изчисли увеличените размери на фрезоване.

Действителната стойност зависи-от материала. Стойността на свиване от 20% не трябва да се третира като стандартна настройка за всеки циркониев блок.

За лаборатория, която преминава от един доставчик на цирконий към друг, проверката на новия коефициент на свиване преди фрезоване е едно от първите неща, които трябва да направите.

Какво се случва, когато отоплението започне?

След като възстановяването от цирконий се постави в пещта и програмата започне, температурата се повишава според избраната крива на нагряване.

В началото на цикъла материалът просто се нагрява. Тъй като температурата се доближава до диапазона на синтероване, дифузията и свързването на частиците стават все по-важни.

Пещта не прави циркония плътен в една стъпка.

Вместо това, частиците постепенно образуват по-здрави връзки, докато пространствата между тях стават по-малки.

Скоростта на уплътняване се влияе от няколко фактора, включително:

Циркониев състав
Характеристики на праха
Първоначална плътност
Размер на частиците и разпределение
Скорост на нагряване
Температура на синтероване
Време на задържане
Условия на охлаждане

Например, конвенционална програма за циркониев диоксид може да използва скорост на нагряване от около 5–10 градуса/мин, докато някои системи за бързо-синтероване използват много по-високи скорости на нагряване. Тези стойности са по-скоро примерни, отколкото универсални настройки. Правилният цикъл зависи от инструкциите на производителя на циркония.

Ето защо програмата за синтероване трябва да бъде съобразена с обработвания материал.

Цирконият става по-плътен

Една от основните промени по време на синтероването е уплътняването.

Преди синтероване, цирконийът съдържа пори и пространства между частиците. Тъй като материалът се нагрява до необходимата температура, дифузията позволява на частиците да образуват по-здрави връзки една с друга.

Тъй като тези пространства стават по-малки, плътността се увеличава.

Един прост начин да си представите процеса е да си представите колекция от частици, които постепенно образуват по-непрекъсната и компактна структура.

Плътността на денталния циркониев блок може да се промени значително по време на този процес. В зависимост от материала, напълно синтерованият цирконий може да достигне плътност от приблизително 6,0 g/cm³ или повече, докато предварително -спеченият материал има по-ниска плътност.

Точната стойност зависи от състава на циркония и производствения процес.

Това увеличение на плътността е тясно свързано със свиването, което се получава по време на синтероването.

Защо реставрацията става по-малка?

Тъй като цирконийът става по-плътен, обемът на материала намалява.

Ето защо една реставрация, която изглежда прекалено голяма след фрезоване, става по-малка след синтероване.

Например, ако циркониевият материал има определено линейно свиване от 20%, CAD/CAM системата трябва да компенсира тази промяна преди фрезоване.

Връзката не е просто въпрос на намаляване на завършената реставрация с 20%. Софтуерът CAD/CAM увеличава цифровите размери преди фрезоване, така че възстановяването да може да се свие към предвидените размери по време на синтероване.

Действителният фактор на свиване варира между продуктите.

Подходящият метод на охлаждане зависи от материала и инструкциите на производителя на пещта.

За лабораторна работа е по-добре да се остави програмираният цикъл да завърши, освен ако производителят на цирконий или пещта не предостави друга процедура.

Отварянето на пещта при висока температура също може да изложи възстановяванията на бърза промяна на температурата, която не е част от програмирания цикъл.

Бързото синтероване променя ли какво се случва с циркония?

Бързото синтероване използва по-кратък термичен цикъл, обикновено чрез увеличаване на скоростта на нагряване и регулиране на други части от програмата.

Основната цел остава същата: уплътняване на циркония.

Разликата е температурата-времевата история на материала.

Например един конвенционален цикъл на цирконий може да отнеме 6–10 часа, докато някои програми за бързо-синтероване могат да завършат основния цикъл за около 2 часа или по-малко. Някои материали и пещи са проектирани за още по-кратки цикли.

Тези цифри не са приложими за всеки циркониев продукт.

Бързият цикъл може да използва скорост на нагряване от 30–100 градуса/мин в някои програми на пещта, докато конвенционалните цикли могат да използват значително по-ниски скорости на нагряване.

Подходящата скорост на нагряване зависи от формулировката на циркониевия оксид и цикъла, валидиран или препоръчан за този материал.

Ето защо бързото синтероване не трябва да се третира като универсална настройка на пещта.

Някои циркониеви материали са специално разработени или тествани за бързо синтероване, докато други имат конвенционални препоръки за синтероване.

Ако една лаборатория иска да използва бърз цикъл, първият въпрос трябва да бъде дали производителят на цирконий поддържа този цикъл и определя съответната програма.

Какво може да забележи лаборатория след синтероване?

След като цикълът приключи и реставрацията се охлади, могат да се наблюдават няколко промени.

Най-очевидните включват:

Възстановяването е по-малко, отколкото преди синтероването.
Материалът има много по-плътна структура.
Повърхността и външният вид могат да се променят.
Крайният цвят може да се различава от предварително-спечения вид в зависимост от циркония.
Възстановяването достига обработените размери, очаквани от посочения коефициент на свиване.

За многослоен или предварително оцветен цирконий, сянката и полупрозрачността след синтероване също могат да зависят от състава на материала и условията на синтероване.

Точният външен вид и свойства варират между продуктите с цирконий.

Ето защо оценяването на циркониев диоксид само по външния му вид преди синтероване не дава пълна картина на окончателното възстановяване.

Какво трябва да проверите, когато използвате нов цирконий?

За лаборатории и дистрибутори бих проверил инструкциите за материалите, преди да променя процедурата на синтероване.

Потърсете най-малко следната информация:

1. Коефициент на свиване

Проверете стойността, предоставена от производителя на циркония, и се уверете, че CAD/CAM софтуерът използва правилната стойност.

Разликата между, например, 20,0% и 21,0% линейно свиване е само един процентен пункт, но все пак може да повлияе на крайните размери, ако се използва грешна стойност на компенсация по време на процеса на смилане.

2. Препоръчителна температура на синтероване

Не приемайте, че всички цирконии използват една и съща температура.

Един продукт може да препоръча около 1500 градуса, докато друг може да посочи 1530 градуса или различен температурен диапазон.

3. Скорост на нагряване

Проверете дали материалът има препоръка за конвенционално или бързо-синтероване.

При конвенционален цикъл може да се използва скорост на нагряване от около 5–10 градуса/мин, докато при бърз цикъл може да се използва значително по-висока скорост.

4. Време на задържане

Проверете колко дълго материалът трябва да остане при целевата температура.

Времето на задържане може да бъде определено в минути или часове в зависимост от материала и цикъла.

5. Изисквания за охлаждане

Проверете дали производителят определя определена процедура за охлаждане.

Етапът на охлаждане трябва да се счита за част от пълния цикъл на синтероване, а не като незадължителна стъпка след нагряване.

6. Съвместимост с пещ

Проверете дали пещта може да работи с необходимия температурен профил и дали избраната програма отговаря на материала.

Пещта трябва да има необходимия температурен диапазон, контрол на нагряването, капацитет на камерата и програмируем цикъл за обработвания цирконий.

Тези подробности стават особено важни, когато една лаборатория смени доставчиците на цирконий.

Лесен начин за разбиране на процеса

Ако не сте запознати с циркония, можете да обмислите процеса на четири етапа:

Фрезоване

Предварително -спеченият блок се оформя във възстановка, която е по-голяма от крайния размер.

За материал с приблизително 20% линейно свиване, CAD/CAM системата компенсира очакваната промяна на размерите по време на етапа на проектиране и фрезоване.

↓

Отопление

Пещта постепенно повишава температурата според избраната програма.

Една конвенционална програма може да използва относително бавна скорост на нагряване, докато програма за бързо-синтероване може да използва много по-висока скорост.

↓

Уплътняване

Частиците цирконий стават по-тясно свързани и материалът става по-плътен.

Th

Възстановяването постепенно се свива, докато пространствата между частиците намаляват.

↓

Охлаждане

Възстановяването се охлажда според програмирания термичен цикъл и достига своето обработено състояние.

Действителният процес на синтероване е по-сложен от това опростено описание, но този модел е полезен за разбиране на връзката между смилане, свиване, уплътняване, нагряване и охлаждане.

Какво означава това при избора на пещ за синтероване?

От гледна точка на производството и развитието, не бих разглеждал пещта за синтероване само като питам колко висока е нейната максимална температура.

По-полезните въпроси са:

Може ли да достигне и поддържа необходимата температура на синтероване?

Например, ако производителят на цирконий посочи 1530 градуса, пещта трябва да работи надеждно при тази температура за необходимия период на задържане.

Подходящо ли е разпределението на температурата вътре в камерата за предвиденото натоварване?

Това става по-актуално, когато в камерата се поставят няколко възстановявания или тарелки едновременно.

Може ли скоростта на нагряване да се контролира според циркониевата програма?

Пещ, предназначена както за конвенционални, така и за приложения за бързо-синтероване, се нуждае от подходящ контрол на нагряващата крива, а не просто от висока максимална температура.

Може ли пещта да изпълнява различни цикли на синтероване?

Една лаборатория може да използва няколко материала от цирконий, като единият изисква конвенционален цикъл, а другият позволява бързо синтероване.

Контролируем ли е процесът на охлаждане?

Етапът на охлаждане е част от пълния термичен цикъл и може да се наложи да следвате инструкциите на производителя на материала.

Може ли програмата да бъде коригирана, когато лабораторията използва различни циркониеви материали?

Възможността за съхраняване и избор на различни програми може да бъде полезна, когато лабораторията работи с няколко продукта от цирконий.

Тези точки са по-тясно свързани с действителната обработка на цирконий, отколкото само с максималната температура.

Една лаборатория може да използва една и съща пещ в продължение на много години, докато циркониевите материали, обработвани в нея, могат да се променят. Пещ, която може да поеме различни температурни профили и програми за синтероване, може да бъде полезна, когато лабораторията променя материалите или добавя нови продукти от цирконий.

Последни мисли

Агломерирането е нещо повече от нагряване на реставрация от смлян цирконий до висока температура.

По време на процеса цирконийът става по-плътен, частиците образуват по-компактна структура и възстановяването се свива към предвидените крайни размери.

Типичният дентален цикъл на цирконий може да включва температури около 1450–1550 градуса, конвенционални скорости на нагряване в диапазона от няколко градуса по Целзий на минута, определен период на задържане и контролирано охлаждане. Материалите за бързо-синтероване могат да използват значително по-високи скорости на нагряване и по-кратки общи цикли.

Тези цифри са по-скоро примерни, отколкото универсални настройки. Подходящата температура, скоростта на нагряване, времето на задържане и процедурата на охлаждане зависят от циркониевия материал и инструкциите на производителя.

За лабораториите програмата за синтероване е най-добре да се третира като част от информацията за обработка на производителя на цирконий, а не като обща настройка на пещта.

Когато дистрибуторът сравнява различни циркониеви материали или пещи за синтероване, разбирането на връзката между свиването, уплътняването, температурата, скоростта на нагряване, времето на задържане, охлаждането и крайните размери също така улеснява обяснението защо два продукта може да изискват различни условия на обработка, дори когато се използват за един и същ тип зъбно възстановяване.