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<제공>

제이엠테크놀로지(지르코니아 소결 전용 / 하이브리드 마이크로파 소결로)

www.jmfurnace.com

문의: 02-538-0559

 

현재 사용 중인 블럭의 구성 성분은 블럭 포장박스안에 있는 사용 설명서에 표시되어 있습니다.

각각의 특징을 한번 확인하여보세요.

 

#읽기전 알아야 할 내용#

    (1) CSZ: Cubic Stabilized Zirconia:큐빅 안정화 (스테빌라이즈드) 지르코니아

    (2) YSZ: Yttria Stabilized Zirconia:이트리아 안정화(스테빌라이즈드) 지르코니아

    (3) 지르코니아를 안정화 시키는 방법에는 CSZ나 YSZ처럼 이트리아를 

         첨가하는 방법이외에도 다른 화학물(Calcia, Magnesia, Ceria,Alumina,Hafnia 등) 을 첨가하는

        여러가지 방법이 있으며,  그것은 지르코니아 제조공정의 편리성 및  사용 목적에 따라 달라집니다.

        그러나 인공치아나 인공뼈인 경우에는 거의 모두 이트리아를 첨가하여 안정화 시키고 있습니다. 

 

다음은 모두 이트리아를 첨가하는 지르코니아를 지칭할 때 사용하는 용어입니다.

  • Partly stabilized zirconia ZrO2:
  • Fully stabilized zirconias ZrO2:
    • FSZ - Fully Stabilized Zirconia
    • CSZ - Cubic Stabilized Zirconia
    • 8YSZ - with 8 mol-% Y2O3 Fully Stabilized ZrO2
  • 순수한  지르코니아의 상변화

    Pure zirconium dioxide undergoes a phase transformation from monoclinic (stable at the room temperature) to tetragonal (at about 1173 °C) and then to cubic (at about 2370 °C), according to the scheme:

    단사정계:monoclinic (1173 °C) \leftrightarrow 정방정계: tetragonal (2370 °C) \leftrightarrow 입방정계:cubic (2690 °C) \leftrightarrow melt

     

    <네이버에서 질문 퍼옴>

    안정화 지르코니아의 경우 이트리아의 농도가 8mol% 일때 안정하다고 나오는데

    8mol%일때 Cubic구조를 가지게 됩니다.

    왜 Cubic구조가 가장 안정한가요???

     

    <네이버에서 답변 퍼옴>

     Cubic 구조가 안정하다는 말이 아니라...

    온도에 따라서 상변화가 없다는 말입니다.
    요는 YSZ나 CSZ가 나온 배경을 알아야 하는데
    ZrO2 (지르코니아)가 상온에서는 monoclinic 구조를 가지지만..
    이게 온도를 올리면 tetragonal -> cubic 순으로 변하게 되며
    이 과정에서 monoclinic -> tetragonal 상으로 ' 상이 변화할 때 '
    부피 변화가 발생하여 열충격에 약하다는 얘깁니다.
    그래서 상태도를 보면 알겠지만 8mol% 를 넣게 되면 상온에서 녹을때 까지
    상변화 없이 Cubic 상만 나타나 안정하다는 것이 요지입니다.

     

     

     

     

     

     

     

     

     * 마이크로파와 전기로 차이점은 첨부된 논문(5개) 참고하세요.

    • profile
      명탐정코난 2016.02.17 22:52
      좋은 정보 감사합니다~마이크로웨이브타입과 전기로의 소결시 지르코니아 상변화와 강도 등 안정성에 대한 비교 자료가 있을까요~^^
      쪽지 보내드렸습니다~
    • ?
      제이엠테크놀로지 2016.02.17 23:50
      먼저 감사드립니다. 관련 논문 5편은 본문에 파일로 원문이 첨부되어 있으니 참고하시기 바랍니다.

      1. 상변화는 온도에 따라 결정되는 것으로 소결방법과는 관계없습니다.
      2. 관련 논문 중 필요부분은 다음과 같습니다.

      (1) 마이크로파가 소결에 미치는 일반적인 효과<인공 치아의 품질 향상>

      - 비커스 경도(Vickers Hardness) 향상
      - 밀도향상(density)
      - 굴곡강도 향상
      - 탄성률(Young's Modulus) 향상
      - 구강내에서 장시간(10년간) 사용해도 구강내 인공치아의 노화현상 별로 없음(전기로보다 50%정도 높은 강도 유지)



      <관련 논문>

      (1) Comparison of Microwave and Conventionally Sintered Yttria-Doped Zirconia Ceramics

      Colin J. Reidy1, Thomas J. Fleming1, Stuart Hampshire1,*, Mark R. Towler2

      Article first published online: 28 MAR 2011.DOI: 10.1111/j.1744-7402.2011.02608.x

      © 2011 The American Ceramic Society. International Journal of Applied Ceramic Technology

      It was found that microwave sintering improves physical and mechanical properties of Y2O3–ZrO2 ceramics compared with conventional sintering. Compositions containing 2 mol% Y2O3 (이트리아를 2몰 첨가한 블록의 경우)exhibit the greatest improvement due to retention of tetragonal ZrO2, with a 5% increase in relative density(상대 밀도 향상) compared with conventional sintering. Grain size analysis indicated that there was significant grain growth in microwave sintered (MWS) samples (353 nm) compared with their conventionally sintered (CS) counterparts (200 nm) which is thought to be related to enhanced diffusional effects during microwave sintering. Associated with this was a 22% increase in Young's modulus(탄성률 증가) to 220 GPa, a 77% increase in Vicker's Hardness(비커스 경도 향상) up to 11.5 GPa and a 165% increase in biaxial flexural strength (굴곡강도 향상)up to 800 MPa. Owing to the differences in physical and mechanical properties along with the altered phase assemblages produced, it is apparent that microwave heating provides an additional driving force during sintering which enhances diffusion processes.


      (2). Industrial-Scale Microwave Sintering: http://www.ceramicindustry.com/articles/91570-industrial-scale-microwave-sintering : By Kuruvilla (Karl) Cherian and Michael Kirksey, April 1, 2011
      Microwave Sintering Advantages(마이크로웨이브 신터링의 장점)

      It is in this context that the microwave sintering of zirconia-based dental restorations assumes great practical significance. As mentioned earlier, microwave sintering could lead to finer microstructures(지르코니아 결정의 입자가 미세해짐) in ceramics. Such characteristics in microwave-sintered, zirconia-based dental restorations could not only improve the strength of the material(강도 향상) but, if the resulting grain size is comparable or less than the reported critical value of 0.42 microns, may also help reduce or eliminate the hydrothermal aging effect(따뜻한 구강내에서 코아가 노화되는 현상이 없음) . The fine microstructure may provide an additional aesthetic advantage in greater translucency of the finished restoration, which helps achieve a more natural appearance for the end user (patient).

      Comparative analytical studies were undertaken of several different zirconia-based material samples sintered through conventional and microwave techniques. A 3Y-TZP composition (이트리아를 3몰 첨가한 블록의 경우)was used for a detailed scientific study ("Flexure Strength and Hydrothermal Degradation of Yttria-Stabilized Zirconia: Microwave vs. Conventional Sintering") by Arizona State University researchers Professor Pedro Peralta and Kirk Wheeler of the Department of Mechanical and Aerospace Engineering. (미국 아리조나 대학 연구 결과임) The resulting samples were tested according to standards established by the American Dental Association. Post-sintered flexure strengths were measured and correlated with the sintering method and resulting microstructure.

      It was estimated that this corresponded to about 10 years of simulated testing in the mouth, after which microwave-sintered zirconia does not deteriorate significantly and is nearly 50% stronger than traditionally sintered zirconia.(10년간 구강내에서 사용해도 특별히 노화되는 현상이 없으며 전기로로 소결한 것보다 거의 50% 더 강함

      ##### 그러나 순수한 마이크로파가 아닌 하이브리드를 해야하는 이유 ######
      :왜 하이브리드 마이크로웨이브 소결(MHH: Microwave Hybrid Heating)인가?

      <관련 논문>

      Microwave Fast Sintering of Ceramic Materials, Romualdo R. Menezes1, Pollyane M. Souto2,
      and Ruth H.G.A. Kiminami2
      1. Department of Materials Engineering, Federal University of Paraiba
      2. Department of Materials Engineering, Federal University of Sao Carlos, Brazil
      ==> 논문 사진 14페이지 내용
      (1) 맨 좌측 그림: 전통적인 방식으로 전기로 가열방식 또는 일반적인 마이크로 가열방식(마이크로파가 발열체를 가열하여
      다시 공기를 가열하는 방식으로 국내 기타 회사 제품 방식)임.
      (2) 가운데 그림: 발열체 없이 마이크로파만을 직접 코아에 투입하는 형식임(현재 미국에서 사용하는 방식으로 덴탈용으로
      는 실패한 케이스임--> 롱브릿지 안됨)
      (3) 맨 우측 그림: 하이브리드 방식(Microwave Hybrid Heating)으로 마이크로파를 코아에 직접 투입함과 동시에
      세라믹 히터를 가열하여 주변 공기도 동시에 가열하는 방식 (당사 JM 테크놀로지 방식)

      논문의 결론:

      (1) 전기로나 또는 마이크로파만을 사용하는 경우 코아의 내부와 표면 온도 차이가 발생하나 하이브리드는
      거의 차이(열구배 현상)가 없는데 이것은 코아의 내부와 표면 그리고 주변 공기가 동시에 가열되기 때문임
      (This hybrid method can result in more uniform temperature gradients because the microwaves heat
      volumetrically and the external heat source minimizes surface heat losses).
      (2) 이러한 하이브리드 방식(MHH)에서는 코아의 내부와 외부 전체에 걸쳐서 소결된 이후 각 부분별로
      밀도차이가 없어 코아의 조직이 균일하고 여러 가지 성질이 뛰어나게 됨.
      (In the early 1990s, De (De et al., 1991a, 1991b) showed that microwave hybrid heating (MHH) could result in
      samples with no significant density gradient throughout the cross-section and that this phenomenon was
      enhanced with increased sample size. The consequences of more uniform temperature gradients are
      homogenous microstructures and improved properties of the final body).

      ** 주의 사항: 물론 사용하는 마이크로웨이브의 출력 크기에 따라 지금까지 여러 논문에서 설명한 효과의 크기가 결정됩니다.
      하지만 방법론적으로는 마이크로웨이브 특히 하이브리드 방식이 제일 뛰어나다는 결론입니다. ***

      <제공> 제이엠테크놀로지 www.jmfurnace.com
    • profile
      명탐정코난 2016.02.23 11:05
      답변 감사합니다~
      앞으로 좋은 지식정보 이곳에서 많이 공유했으면 좋겠습니다~^^
    • ?
      不狂不及 2016.02.23 20:07
      잘보고 갑니다.
    • ?
      갤러리 2016.03.03 19:50
      좋은 정보 감사합니다

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