Ultra-translucent zirconia processing and aging effect on microstructural, optical, and mechanical properties

Autor(es):Mostrar menos -

de Araujo-Junior, Everardo N. S. ; Bergamo, Edmara T. P. ; Bastos, Tiago M. C. ; Benalcazar Jalkh, Ernesto B. ; Lopes, Adolfo C. O. ; Monteiro, Kelli N. ; Cesar, Paulo F. ; Tognolo, Fernanda C. ; Migliati, Rafael ; Tanaka, Ricardo ; Bonfante, Estevam A.

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: Dental Materials; v. 38, n. 4, p. 14-pg., 2022-04-01.

Resumo

Objectives: To evaluate the effect of the ceramic processing and aging method on the microstructure, optical, and mechanical properties of a third generation ultra-translucent zirconia, yttria partially stabilized zirconia (5Y-PSZ). Methods: In-house discs were obtained through uniaxial and isostatic pressing an ultra-translucent Y-PSZ powder and sintering at 1450 degrees C for 2 h. As control, a commercial disc was milled from pre-sintered blocks fabricated with the same 5Y-PSZ powder through isostatic pressing and sintered under the same protocol. Discs were allocated into three groups according to aging condition as immediate (non-aged) and aged using autoclave or hydrothermal reactor at 134 degrees C for 20 h at 2.2 bar. Crystalline content and microstructure were evaluated using X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM), respectively. Optical properties were determined using reflectance data to calculate the contrast ratio (CR) and translucency parameter (TP). Mechanical properties were assessed by Vickers hardness, fracture toughness and biaxial flexural strength tests. Results: XRD spectra revealed a prevalence of cubic (70%) and tetragonal (30%) phases, and the SEM images showed a dense fully crystalline ceramic matrix for both materials. Crystalline content and microstructure of the in-house and commercial 5Y-PSZs were not affected by aging. As-sintered 5Y-PSZs demonstrated similar CR (similar to 0.6) and TP (similar to 18) values, as well as Vickers hardness (similar to 14 GPa) and fracture toughness (similar to 3.8 Mpa.m(1/2)), with no significant alteration after both aging methods. In-house and commercial Y-PSZs Weibull moduli ranged from 3.0 to 5.3. 5Y-PSZ processing methods resulted in similar characteristic strength after sintering (592-618 Mpa). While commercial 5Y-PSZ showed no significant influence of aging on strength, hydrothermal reactor aging significantly decreased the inhouse Y-PSZ characteristic strength (474 Mpa). Both 5Y-PSZs demonstrated high reliability up to 300-Mpa strength missions, with no detrimental effect of aging (88-100%). Significance: Irrespective of the processing method, ultra-translucent 5Y-PSZ showed high aging resistance and translucency stability, as well as strength corresponding to the indication up to short-span anterior prostheses. (c) 2022 The Academy of Dental Materials. Published by Elsevier Inc. All rights reserved. (AU)

• Processo FAPESP: 18/03072-6 - Compósitos experimentais 70%Al2O3-30%ZrO2: caracterização estrutural e da sobrevida antes e após envelhecimento
• Beneficiário: Ernesto Byron Benalcazar Jalkh
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Processo FAPESP: 16/17793-1 - Desenvolvimento e caracterização mecânica e óptica de compósito 80% Al2O3 e 20% ZrO2 translúcida para próteses monolíticas CAD/CAM
• Beneficiário: Adolfo Coelho de Oliveira Lopes
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado
• Processo FAPESP: 17/19362-0 - DESENVOLVIMENTO E CARACTERIZAÇÃO MECÂNICA E ÓPTICA DE COMPÓSITO 80% Al2O3 e 20% ZrO2 TRANSLÚCIDA PARA PRÓTESES MONOLÍTICAS CAD/CAM
• Beneficiário: Adolfo Coelho de Oliveira Lopes
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Mestrado
• Processo FAPESP: 12/19078-7 - Desenvolvimento e processamento de compósito de Al2O3-ZrO2 para próteses monolíticas CAD/CAM: efeito do envelhecimento na resistência à flexão biaxial
• Beneficiário: Estevam Augusto Bonfante
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Jovens Pesquisadores
• Processo FAPESP: 19/00452-5 - COMPÓSITOS EXPERIMENTAIS 70%Al2O3-30%ZrO2: CARACTERIZAÇÃO MECÂNICA, ESTRUTURAL E TOPOGRÁFICA
• Beneficiário: Ernesto Byron Benalcazar Jalkh
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado
• Processo FAPESP: 16/18818-8 - EMU concedido no processo 2012/19078-7: ElectroPuls E3000 Linear-Torsion All-Electric dynamic test instrument package
• Beneficiário: Estevam Augusto Bonfante
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa Equipamentos Multiusuários
• 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