Minimally processed recycled yttria-stabilized tetragonal zirconia for dental applications: Effect of sintering temperature on glass infiltration

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Campos, Tiago Moreira Bastos ; dos Santos, Claudinei ; Alves, Larissa Marcia Martins ; Benalcazar-Jalkh, Ernesto B. ; Strazzi-Sahyon, Henrico Badaoui ; Bergamo, Edmara T. P. ; Tebcherani, Sergio Mazurek ; Witek, Lukasz ; Coelho, Paulo G. ; Yamaguchi, Satoshi ; Thim, Gilmar P. ; Bonfante, Estevam A.

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: JOURNAL OF THE MECHANICAL BEHAVIOR OF BIOMEDICAL MATERIALS; v. 150, p. 9-pg., 2023-12-20.

Resumo

This study aimed to develop a recycling process for the remnants of milled 3Y-TZP and enhance their properties using glass infiltration. 3Y-TZP powder was gathered from the vacuum system of CAD-CAM milling equipment, calcined and sieved (x < 75 mu m). One hundred twenty discs were fabricated and pre-sintered at 1000 degrees C/h. These specimens were then divided into four groups, categorized by glass infiltration (non-infiltrated [Zr] or glass-infiltrated [Zr-G]) and sintering temperature (1450 degrees C [Zr-1450] or 1550 degrees C [Zr-1550]/2h). After sintering, the specimens were characterized by X-Ray Diffraction (XRD), relative density measurement, and scanning electron microscopy and energy dispersive spectroscopy (SEM-EDS). The biaxial flexural strength test was performed according to the ISO 6872 and followed by fractographic analysis. Subsequent results were analyzed using Weibull statistics. Relative density values of the sintered specimens from Zr-1450 and Zr-1550 groups were 86.7 +/- 1.5% and 92.2 +/- 1.7%, respectively. Particle size distribution revealed particles within the range of 0.1-100 mu m. XRD analysis highlighted the presence of the ZrO2-tetragonal in both the Zr-1450 and Zr-1550 groups. Glass infiltration, however, led to the formation of the ZrO2-monoclinic of 9.84% (Zr-1450-G) and 18.34% (Zr-1550-G). SEM micrographs demonstrated similar microstructural characteristics for Zr-1450 and Zr-1550, whereas the glass-infiltrated groups exhibited comparable infiltration patterns. The highest characteristic strength was observed in the glass-infiltrated groups. Fractographic analyses suggested that fracture origins were related to defects on the tensile side, which propagated to the compression side of the samples. Both the sintering temperature and glass infiltration significantly influenced the mechanical properties of the 3Y-TZP recycled. (AU)

• Processo FAPESP: 21/07440-2 - Infiltração graduada por vidro em uma zircônia ultra translúcida (5Y-PSZ): síntese, processamento e caracterização das propriedades físicas e mecânicas
• Beneficiário: Larissa Marcia Martins Alves
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 21/06730-7 - Rumo à zircônia sustentável reciclada a partir do descarte de usinagem e melhorada por infiltração graduada e ao desenvolvimento de blocos de zircônia multicamada resistentes, graduados, e não suscetíveis ao envelhecimento
• Beneficiário: Estevam Augusto Bonfante
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Jovens Pesquisadores - Fase 2
• Processo FAPESP: 22/07157-1 - Caracterização física e mecânica de um sistema multicamadas utilizando zircônia reciclada
• Beneficiário: Ernesto Byron Benalcazar Jalkh
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 20/12874-9 - Infiltração gradada por vidro em um compósito experimental à base de whiskers de alumina e zircônia: desenvolvimento, caracterização microestrutural e das propriedades ópticas e mecânicas
• Beneficiário: Tiago Moreira Bastos Campos
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 19/08693-1 - Compósitos experimentais à base de alumina e zircônia infiltrados por vidro: caracterização microestrutural e das propriedades ópticas e mecânicas.
• Beneficiário: Edmara Tatiely Pedroso Bergamo
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 22/12118-5 - Desenvolvimento do processo de reciclagem da 3Y-TZP e aplicação na produção de compósitos com gradientes de módulo elástico
• Beneficiário: Henrico Badaoui Strazzi Sahyon
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 21/08018-2 - Caracterização nanomecânica de compósitos ZTA e ATZ infiltrados por vidro
• Beneficiário: Edmara Tatiely Pedroso Bergamo
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado