Что происходит с цирконием во время спекания?

Что происходит с цирконием во время спекания?

 

 

Если вы когда-либо сравнивали реставрацию из диоксида циркония до и после спекания, легко заметить одно изменение: реставрация становится меньше.

Но изменение размеров — это только часть того, что происходит во время спекания.

Перед спеканием стоматологический диоксид циркония обычно поставляется в предварительно-спеченном состоянии. Он обладает достаточной прочностью для фрезерования CAD/CAM, и его гораздо легче обрабатывать, чем полностью спеченный диоксид циркония. Однако на этом этапе материал еще не достиг плотности, микроструктуры и окончательных характеристик материала, ожидаемых после спекания.

Во время спекания диоксид циркония нагревается в рамках контролируемого температурного цикла. По мере повышения температуры частицы сцепляются теснее, поры становятся меньше, материал становится плотнее, и реставрация постепенно достигает окончательных размеров.

Для тех, кто работает с диоксидом циркония каждый день, полезно понимать, что происходит внутри материала, а не рассматривать спекание как просто «нагрев коронки».

Как выглядит цирконий перед спеканием?

Стоматологические блоки диоксида циркония, используемые для фрезерования CAD/CAM, обычно поставляются в частично уплотненном или предварительно-спеченном состоянии.

На этом этапе материал обладает достаточной прочностью, чтобы его можно было обрабатывать и фрезеровать, но его плотность все еще ниже, чем у полностью спеченного диоксида циркония.

Полностью спеченный диоксид циркония трудно обрабатывать обычным стоматологическим фрезерным оборудованием. Предварительно-спеченный диоксид циркония легче резать, что позволяет фрезерному станку изготовить реставрацию до того, как материал достигнет окончательной плотности.

Реставрация также фрезеруется большего размера, чем ее предполагаемый окончательный размер, поскольку диоксид циркония дает усадку во время спекания.

Например, блок из диоксида циркония может иметь заданную линейную усадку от 20% до 25%, в зависимости от материала. Программное обеспечение CAD/CAM использует коэффициент усадки производителя для расчета увеличенных размеров фрезерования.

Фактическое значение зависит от-материала. Значение усадки в 20% не следует рассматривать как стандартное значение для каждого блока диоксида циркония.

Для лаборатории, переходящей от одного поставщика диоксида циркония к другому, проверка нового коэффициента усадки перед фрезерованием является одним из первых действий.

Что происходит, когда начинается отопление?

После помещения реставрации из диоксида циркония в печь и запуска программы температура повышается в соответствии с выбранной кривой нагрева.

В начале цикла материал просто нагревается. Когда температура приближается к диапазону спекания, диффузия и связь частиц становятся все более важными.

Печь не делает диоксид циркония плотным за один этап.

Вместо этого частицы постепенно образуют более прочные связи, а промежутки между ними становятся меньше.

На скорость уплотнения влияет несколько факторов, в том числе:

Циркониевый состав
Характеристики порошка
Начальная плотность
Размер и распределение частиц
Скорость нагрева
Температура спекания
Время выдержки
Условия охлаждения

Например, в традиционной программе циркония может использоваться скорость нагрева около 5–10 градусов в минуту, в то время как в некоторых системах быстрого-спекания используются гораздо более высокие скорости нагрева. Эти значения являются примерами, а не универсальными настройками. Правильный цикл зависит от инструкций производителя диоксида циркония.

Вот почему программа спекания должна соответствовать обрабатываемому материалу.

Цирконий становится плотнее

Одним из основных изменений при спекании является уплотнение.

Перед спеканием диоксид циркония содержит поры и промежутки между частицами. Поскольку материал нагревается до необходимой температуры, диффузия позволяет частицам образовывать более прочные связи друг с другом.

Поскольку эти пространства становятся меньше, плотность увеличивается.

Простой способ представить этот процесс — представить себе совокупность частиц, постепенно образующих более непрерывную и компактную структуру.

В ходе этого процесса плотность зубного циркониевого блока может существенно измениться. В зависимости от материала полностью спеченный диоксид циркония может достигать плотности примерно 6,0 г/см³ и более, тогда как предварительно -спеченный материал имеет более низкую плотность.

Точное значение зависит от состава циркония и производственного процесса.

Это увеличение плотности тесно связано с усадкой, происходящей во время спекания.

Почему реставрация становится меньше?

По мере того как диоксид циркония становится плотнее, объем материала уменьшается.

Вот почему реставрация, которая после фрезерования выглядит слишком большой, после спекания становится меньше.

Например, если циркониевый материал имеет заданную линейную усадку 20 %, системе CAD/CAM необходимо компенсировать это изменение перед фрезерованием.

Отношения – это не просто вопрос сокращения готовой реставрации на 20%. Программное обеспечение CAD/CAM увеличивает цифровые размеры перед фрезерованием, чтобы реставрация могла сжаться до заданных размеров во время спекания.

Фактический коэффициент усадки варьируется в зависимости от продукта.

Подходящий метод охлаждения зависит от материала и инструкций производителя печи.

Для лабораторных работ лучше дождаться завершения запрограммированного цикла, если только производитель диоксида циркония или печи не предусмотрел иную процедуру.

Открытие печи при высокой температуре также может подвергнуть реставрации быстрому изменению температуры, которое не было частью запрограммированного цикла.

Изменяет ли быстрое спекание то, что происходит с диоксидом циркония?

При быстром спекании используется более короткий термический цикл, обычно за счет увеличения скорости нагрева и корректировки других частей программы.

Основная цель остается прежней: уплотнение диоксида циркония.

Разница заключается в температурной-истории времени, в которой подвергается материал.

Например, обычный цикл циркония может занять 6–10 часов, в то время как некоторые программы быстрого-спекания могут завершить основной цикл примерно за 2 часа или меньше. Некоторые материалы и печи рассчитаны на еще более короткие циклы.

Эти цифры применимы не ко всем изделиям из диоксида циркония.

В некоторых программах печи для быстрого цикла может использоваться скорость нагрева 30–100 градусов в минуту, тогда как в обычных циклах могут использоваться значительно более низкие скорости нагрева.

Соответствующая скорость нагрева зависит от состава диоксида циркония и цикла, утвержденного или рекомендованного для этого материала.

Вот почему быстрое спекание не следует рассматривать как универсальную настройку печи.

Некоторые материалы из диоксида циркония специально разработаны или протестированы для быстрого спекания, в то время как для других существуют традиционные рекомендации по спеканию.

Если лаборатория хочет использовать быстрый цикл, первый вопрос должен заключаться в том, поддерживает ли производитель диоксида циркония этот цикл и указывает ли соответствующую программу.

Что может заметить лаборатория после спекания?

После завершения цикла и охлаждения реставрации можно наблюдать некоторые изменения.

К наиболее очевидным из них относятся:

Реставрация меньше, чем до спекания.
Материал имеет гораздо более плотную структуру.
Поверхность и внешний вид могут измениться.
Окончательный оттенок может отличаться от цвета предварительно-спеченного материала в зависимости от диоксида циркония.
Реставрация достигает обработанных размеров, ожидаемых с учетом указанного коэффициента усадки.

Для многослойного или предварительно окрашенного диоксида циркония оттенок и прозрачность после спекания также могут зависеть от рецептуры материала и условий спекания.

Точный внешний вид и свойства различаются в зависимости от изделий из диоксида циркония.

Вот почему оценка диоксида циркония только по его внешнему виду до спекания не дает полной картины окончательной реставрации.

Что следует проверить при использовании нового циркония?

Что касается лабораторий и дистрибьюторов, я бы проверил инструкции к материалам перед изменением процедуры спекания.

Как минимум, найдите следующую информацию:

1. Коэффициент усадки

Проверьте значение, предоставленное производителем диоксида циркония, и убедитесь, что программное обеспечение CAD/CAM использует правильное значение.

Разница между, например, линейной усадкой 20,0% и 21,0% составляет всего один процентный пункт, но она все равно может повлиять на окончательные размеры, если в процессе фрезерования используется неправильное значение компенсации.

2. Рекомендуемая температура спекания

Не думайте, что весь диоксид циркония использует одну и ту же температуру.

Для одного продукта может быть рекомендована температура около 1500 градусов, а для другого — 1530 градусов или другой температурный диапазон.

3. Скорость нагрева

Проверьте, соответствует ли материал рекомендациям по обычному или быстрому-спеканию.

В обычном цикле может использоваться скорость нагрева около 5–10 градусов в минуту, тогда как в быстром цикле может использоваться значительно более высокая скорость.

4. Время выдержки

Проверьте, как долго материал должен оставаться при заданной температуре.

Время выдержки может быть указано в минутах или часах в зависимости от материала и цикла.

5. Требования к охлаждению

Проверьте, указывает ли производитель конкретную процедуру охлаждения.

Стадию охлаждения следует рассматривать как часть полного цикла спекания, а не как необязательный этап после нагрева.

6. Совместимость с печью

Проверьте, может ли печь работать с требуемым температурным профилем и соответствует ли выбранная программа материалу.

Печь должна иметь необходимый температурный диапазон, регулировку нагрева, вместимость камеры и программируемый цикл обработки обрабатываемого диоксида циркония.

Эти детали становятся особенно важными, когда лаборатория меняет поставщиков диоксида циркония.

Простой способ понять процесс

Если вы новичок в цирконии, вы можете рассмотреть этот процесс в четыре этапа:

Фрезерование

Предварительно-спеченному блоку придается форма реставрации, размер которой превышает окончательный размер.

Для материала с линейной усадкой примерно 20 % система CAD/CAM компенсирует ожидаемое изменение размеров на этапе проектирования и фрезерования.

↓

Обогрев

Печь постепенно повышает температуру согласно выбранной программе.

В обычной программе может использоваться относительно низкая скорость нагрева, тогда как в программе быстрого-спекания может использоваться гораздо более высокая скорость.

↓

уплотнение

Частицы циркония становятся более тесно связанными, а материал становится более плотным.

че

Реставрация постепенно сжимается по мере уменьшения промежутков между частицами.

↓

Охлаждение

Реставрация остывает согласно запрограммированному термическому циклу и достигает обработанного состояния.

Реальный процесс спекания более сложен, чем это упрощенное описание, но эта модель полезна для понимания взаимосвязи между измельчением, усадкой, уплотнением, нагревом и охлаждением.

Что это означает при выборе печи для спекания?

С точки зрения производства и разработки я бы не стал рассматривать печь для спекания только с вопросом, насколько высока ее максимальная температура.

Наиболее полезные вопросы:

Может ли он достичь и поддерживать необходимую температуру спекания?

Например, если производитель диоксида циркония указывает температуру 1530 градусов, печь должна надежно работать при этой температуре в течение необходимого периода выдержки.

Соответствует ли распределение температуры внутри камеры предполагаемой нагрузке?

Это становится более актуальным, когда в камеру одновременно помещается несколько реставраций или ложек.

Можно ли регулировать скорость нагрева по циркониевой программе?

Печь, предназначенная как для обычного, так и для быстрого-спекания, требует соответствующего контроля кривой нагрева, а не просто высокой максимальной температуры.

Может ли печь работать с разными циклами спекания?

Лаборатория может использовать несколько материалов из диоксида циркония, один из которых требует обычного цикла, а другой позволяет быстро спекать.

Можно ли контролировать процесс охлаждения?

Стадия охлаждения является частью полного термического цикла и может потребовать соблюдения инструкций производителя материала.

Можно ли корректировать программу, если в лаборатории используются разные циркониевые материалы?

Возможность сохранять и выбирать разные программы может оказаться полезной, когда лаборатория работает с несколькими изделиями из диоксида циркония.

Эти точки более тесно связаны с фактической обработкой диоксида циркония, чем просто максимальная температура.

Лаборатория может использовать одну и ту же печь в течение многих лет, при этом обрабатываемые в ней циркониевые материалы могут меняться. Печь, которая может работать с различными температурными профилями и программами спекания, может быть полезна, когда лаборатория меняет материалы или добавляет новые продукты из диоксида циркония.

Заключительные мысли

Спекание – это нечто большее, чем нагрев отфрезерованной реставрации из диоксида циркония до высокой температуры.

В ходе процесса диоксид циркония становится плотнее, частицы образуют более компактную структуру, а реставрация сжимается до намеченных окончательных размеров.

Типичный цикл стоматологического циркония может включать температуру около 1450–1550 градусов, обычную скорость нагрева в диапазоне нескольких градусов Цельсия в минуту, определенный период выдержки и контролируемое охлаждение. Для материалов быстрого-спекания могут использоваться значительно более высокие скорости нагрева и более короткие общие циклы.

Эти цифры являются примерами, а не универсальными настройками. Соответствующая температура, скорость нагрева, время выдержки и процедура охлаждения зависят от циркониевого материала и инструкций производителя.

Для лабораторий программу спекания лучше всего рассматривать как часть технологической информации производителя диоксида циркония, а не как общую настройку печи.

Когда дистрибьютор сравнивает различные циркониевые материалы или печи для спекания, понимание взаимосвязи между усадкой, уплотнением, температурой, скоростью нагрева, временем выдержки, охлаждением и конечными размерами также помогает объяснить, почему два продукта могут требовать разных условий обработки, даже если они используются для одного и того же типа зубной реставрации.