Dentalkeramische Werkstoffesc09db301ced9fc90.jimcontent.com/download/version/1286124100/module/... · 2 Warum Vollkeramik? Vorteil: Biokompatibilität Prophylaxe Zahnsubstanzähnliche

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„„DentalkeramikDentalkeramik--das weiße Gold in der Zahnheilkunde “das weiße Gold in der Zahnheilkunde “

Thomas KlinkeThomas KlinkePoliklinik für zahnärztliche Prothetik und WerkstoffkundePoliklinik für zahnärztliche Prothetik und Werkstoffkunde

(Direktor: Prof. Dr. R. Biffar)(Direktor: Prof. Dr. R. Biffar)ErnstErnst--MoritzMoritz--Arndt Universität Arndt Universität

GreifswaldGreifswald

Dentalkeramische WerkstoffeDentalkeramische Werkstoffe

Was ist Dentalkeramik?Was ist Dentalkeramik?Experimentelle ErgebnisseExperimentelle ErgebnisseAnwendungsentwicklungAnwendungsentwicklung

SinterprogrammeSinterprogrammeAuswirkung der Sinterparameter auf die Auswirkung der Sinterparameter auf die SintergüteSintergüte

Fazit für die AnwendungFazit für die Anwendung

Was ist Dentalkeramik?Was ist Dentalkeramik?

PorzellanPorzellanKeramikKeramikGlasGlasGlaskeramikGlaskeramik Sintern auf

ein Leg.-gerüst o. ZrO2

Aufbrenn-keramik

Vollkeramik

Sintern auf Pt-Folie o. EM-Modell

Glas-Infiltrations-Keramik

Glasguss Press-keramik

CAM-FräsenKopierver-fahren

Keramiksysteme

Sintern Gießen Pressen Fräsen

Feldspatkeramiken Glaskeramiken

DefinitionDefinition

Keramik: im weitesten Sinne alle Keramik: im weitesten Sinne alle nichtmetallischen anorganischen Werkstoffe, nichtmetallischen anorganischen Werkstoffe, die weit gehend wasserbeständig, kristalline die weit gehend wasserbeständig, kristalline Stoffgemenge sind und durch Sinterung Stoffgemenge sind und durch Sinterung hergestellt werden.hergestellt werden.

Übersicht dentale vollkeramische SystemeÜbersicht dentale vollkeramische Systeme

Vollkeramische Systeme

SilikatkeramikenCharakterisierung: Glasreiche MatrixMehrphasig: Kristalline Phasen,GlashasenRelativ niedrige Sintertemperaturen

OxidkeramikenCharakterisierung: Einphasig, Metalloxid < 100%Kein/geringer GlasanteilHohe Sintertemperaturen

Feldspatkeramiken

Gemahlenes Feldspatglas, SinterungI.d.R. Verblendkeramiken: Lava Ceram, VM13Mirage, Optec, CeracMark II

Glaskeramiken

Glas, das im Kristallisationsprozess unterworfen wird:Empress, Dicor

Glasinfiltriert

Angesintertes Al2O3-Pulver, das mit Glas infiltriert wird: In- CeramAllumina, In- CeramZirkonia

Polykristallin

Hohe SintertemperaturenSehr gleichmäßiges MikrogefügeGlasphasenfrei z.B.Everest, LavaFrame. Procera, Cercon- Base, DC- Zirkon

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Warum Vollkeramik?Warum Vollkeramik?

Vorteil:Vorteil:BiokompatibilitätBiokompatibilitätProphylaxeProphylaxeZahnsubstanzähnliche Zahnsubstanzähnliche EigenschaftenEigenschaftenÄsthetikÄsthetikKostenKosten

Nachteil:Nachteil:Hohe AnschaffungskostenHohe AnschaffungskostenAnfälligkeit gegen ZugAnfälligkeit gegen Zug-- und und DruckkräfteDruckkräfteAufwendige VerarbeitungAufwendige Verarbeitung

WerkstoffverhaltenWerkstoffverhalten

Keramik ist kein MetallKeramik ist kein Metallkeine plastische Verformungkeine plastische VerformungSprödbruchverhaltenSprödbruchverhaltenBiegefestigkeitBiegefestigkeit

dennochdennochextrem hohe Eigenfestigkeit, die bei extrem hohe Eigenfestigkeit, die bei geeigntergeeignterIndikation und Ausführung ein hervorragendes Indikation und Ausführung ein hervorragendes Material in der zahnärztlichen Praxis darstellt.Material in der zahnärztlichen Praxis darstellt.

Keramik ist elastisch, aber nicht plastisch verformbar

Keramik ist auf Druck stärker belastbar als auf Zug und Biegung.

3-Punkt Biegeversuch

4-Punkt Biegeversuch

Mittlere Biegefestigkeit [MPa] verschiedener Mittlere Biegefestigkeit [MPa] verschiedener Dentalkeramiken auf silikatDentalkeramiken auf silikat-- und und oixdkeramischeroixdkeramischer BasisBasis

0

250

500

750

1000

1250

1500

Vita VMK 68

Dicor

IPS Empre

ss

Cerec M

ark I

I

Vitadu

r Alpha

Core

IPS Empre

ss 2

In-Cera

m Alumina

In-Cera

m Zirk

onia

Zirko

noxid

-TZP

Zirkon

oxid-

TZP-A

3

Was ist Dentalkeramik?Was ist Dentalkeramik? Was ist Dentalkeramik?Was ist Dentalkeramik?

Definition:Definition:Dentalkeramik ist ein Dentalglas, bestehend Dentalkeramik ist ein Dentalglas, bestehend aus einer Glasphase (Quarzglas mit aus einer Glasphase (Quarzglas mit verändertem Netzwerk) und verändertem Netzwerk) und KristalleinKristallein--lagerungenlagerungen ((LeuzitLeuzit).).

Quarz Quarz

Regelmäßiges Netzwerk aus „Glasbildner“ Regelmäßiges Netzwerk aus „Glasbildner“ (z.B.: SiO(z.B.: SiO22, PbO, PbO22, B, B22OO22))Hohe SchmelztemperaturHohe SchmelztemperaturNaturprodukt, teuerNaturprodukt, teuer

GlaszustandGlaszustand

Unvermögen eines Unvermögen eines WerkWerk--stoffesstoffes sich bei dem sich bei dem ÜberÜber--ganggang in den festen in den festen Aggregatszustand zu Aggregatszustand zu ordnenordnenGlasbildner: SiOGlasbildner: SiO22, , PbOPbO, , BB22OO33

NetzwerkbildnerNetzwerkbildner

MetalloxideMetalloxide

Zusatz von MetalloxidenZusatz von MetalloxidenAlkalioxide: Alkalioxide:

LiOLiO22, , NaONaO, K, K22OOErdalkalioxide:Erdalkalioxide:

CaOCaO, , MgOMgO, , BaOBaO, , ZnOZnOHydroxylgruppenHydroxylgruppen::

0H0H--

Netzwerkwandler:Netzwerkwandler:einwertigeinwertigzweiwertigzweiwertigdreiwertigdreiwertig

SilikatglasSilikatglas

Unregelmäßiges Netzwerk aus GlasbildnerUnregelmäßiges Netzwerk aus GlasbildnerEinEin-- und zweiwertige Netzwerkwandlerund zweiwertige NetzwerkwandlerNiedrige SchmelztemperaturNiedrige Schmelztemperatur

4


NiedrigNiedrigHochHochKorrosionsKorrosions--festigkeitfestigkeit

>11>110,50,5WAK [µm/mK]WAK [µm/mK]

900°C900°C1600 °C1600 °CSchmelzpunktSchmelzpunkt

SilikatglasSilikatglasQuarzglasQuarzglas

Differenz bei Transformations-temperatur: ca. 10%

δG δS

Temperatur δ [°C]

Wär

med

ehnu

ng [%

]

Transformationsbereich

Dentalkeramik

Legierung


Kristalleinlagerung:Kristalleinlagerung:TieftemperaturleuzitTieftemperaturleuzit

0 100%

5

10

15

20

25

5010 20 30 40 60 70 80 90

Glas

Leuzit

WAK (ppm)

Ti

EMNEM

0

LeuzitkristallLeuzitkristallCa. 40Ca. 40--60µm60µm

GlasphaseGlasphase

3000x 3000x

5

3000x


Anhebung der Festigkeit der Glaskeramik Anhebung der Festigkeit der Glaskeramik durch Gefügeeinlagerung. durch Gefügeeinlagerung.

Die Kristalleinlagerung induziert eine Die Kristalleinlagerung induziert eine „unterkritische Vorspannung“ in dem „unterkritische Vorspannung“ in dem System, die festigkeitssteigernd wirkt.System, die festigkeitssteigernd wirkt.


MissfitMissfit--SpannungSpannung zwischen Glasphase und zwischen Glasphase und LeuzitLeuzit können, bei großer Diskrepanz, zu können, bei großer Diskrepanz, zu einem Risswachstum und schließlich zu einem Risswachstum und schließlich zu Frakturen führen.Frakturen führen.

Leuzitkristall

Glasphase

MissfitMissfit--SpannungSpannung wirken wirken FestigkeitssteigerndFestigkeitssteigerndGlasmatrix:

WAK25-500 <10µm/mK

Tieftemperaturleuzit:

WAK25-500 >15µm/mK

SinterbedingungenSinterbedingungenTransluzenz

Opaleszenz

Fluoreszenz

6

mittelbrennende Verblendkeramik801-900 °C

hochbrennende Verblendkeramik> 901 °C

Vorwärmphase

Unterdruck

Temperatur

Plateauphase

Aufh

eizp

hase

Abkühlphase

Zeit

niedrigbrennende Verblendkeramik< 800 °C

Was macht den Sinterprozess sicher?Was macht den Sinterprozess sicher?

Vorwärmzeit, ~Vorwärmzeit, ~temperaturtemperaturAufheizquotientAufheizquotientSintertemperaturSintertemperaturHaltezeitHaltezeitAbkühlphaseAbkühlphase

SinterbedingungenSinterbedingungen

Vorwärm-temperatur

Unterdruck

Stärke desUnterdrucks

Sinterendtemperatur

Abkühlphase

Aufh

eizr

ate

Haltezeit

Klinke et al: Einfluss von Sinterbedingungen auf die Sintergüte von Verblendkeramik, Quintessenz Zahntech 26, 12, 1317-1330 (2000)

SinterbedingungenSinterbedingungen

OfenkalibrierungOfenkalibrierung

Silberdrahtkalibrierung Silberdrahtkalibrierung entsprechend der Herstellerentsprechend der Hersteller--empfehlungempfehlung

BrennprobeBrennprobe

Imagine Relfex, 900 °C, 2min, Wabe, HF 100x

Sinterparameter verschiedener Sinterparameter verschiedener KeramiksystemeKeramiksysteme

60 sec.55°C/min.680°C450°CF

30 sec.55°C/min.760°C450°CE

60 sec.55°C/min.785°C450°CD

< 800°CKeramik

niedrigbrennende3.)

60 sec.60°C/min.820°C575°CB

60 sec.99°C/min.860°C600°CS

60 sec.60°C/min.870°C400°CT

120sec.75°C/min.900°C575°CX

900-801°CKeramik

mittelbrennende2.)

60 sec.55°C/min.900°C600°CC

60 sec.55°C/min.910°C600°CU

60 sec.70°C/min.917°C650°CK

60 sec.75°C/min.920°C575°CA

60 sec.55°C/min.930°C600°CG

940-901°Cbrennende Keramik

konventionell, hoch-1.)

zeitrateSintert.Vorwärmt.

Halte-Aufheiz-TemperaturKeramiksystem

7

Brennprogramm: niedrigschmelzende Keramik D ohne Störkörper

300

400

500

600

700

800

900

1

256

511

766

1021

1276

1531

1786

2041

2296

2551

2806

3061

3316

3571

3826

4081

4336

4591

4846

5101

5356

5611

5866

6121

6376

6631

6886

7141

7396

7651

7906

8161

8416

8671

8926

9181

9436

9691

9946

Zeit t in 0,1s

°C

Brennprogramm: Brennprogramm: niedrigbrennende Keramik D, ohne Störkörperniedrigbrennende Keramik D, ohne Störkörper

Klinke et al: Key Engineering Materials Vols. 192-195, 909-916 (2000) Klinke et al: Key Engineering Materials Vols. 192-195, 909-916 (2000)

Temperaturdifferenzen innerhalb der Sinterkammer in AbhängigkeitTemperaturdifferenzen innerhalb der Sinterkammer in Abhängigkeitder Sintertemperatur und Steigrateder Sintertemperatur und Steigrate

Brennprogramm: hochschmelzende Keramik Amit Störkörper 12 g; Steigrate 150 °C/min

820

840

860

880

900

920

940

1 74 147 220 293 366 439 512 585 658 731 804 877 950 1023 1096 1169 1242 1315 1388 1461 1534 1607 1680 1753 1826 1899 1972

Zeit t in 0,1s

°C

Brennprogramm: niedrigschmelzende Keramik Bmit Störkörper 6 g; Steigrate 150 °C/min

720

740

760

780

800

820

840

1 75 149 223 297 371 445 519 593 667 741 815 889 963 1037 1111 1185 1259 1333 1407 1481 1555 1629 1703 1777 1851 1925 1999

Zeit t in 0,1 s

°C

Auswirkung der Auswirkung der Sintertemperatur auf Sintertemperatur auf die Oberflächengütedie Oberflächengüte

Material und MethodeMaterial und MethodeProbenherstellungProbenherstellung und Brennbedingungenund Brennbedingungen

Rundproben entsprechendDIN 13297/0,188

0,5-0,7 g je Probe (materialabhängig)angeteigt mit aqua dest., vorverdichtet mit Rüttler, Flüssigkeit abgesaugt mit Filterpapier, verdichtet mit Schlagstempel

Aufheizrate, Haltezeit und Unterdruck für Dentin- und Glanzbrand sowie 20 °C ober-und unterhalb der Temperaturempfehlung der Hersteller

Brennronde (Biokritbeschichtung)

16 mm

1,6 mm

Material und MethodeMaterial und MethodeSinterbedingungenSinterbedingungen

AustromatAustromat 3001 (Fa. 3001 (Fa. DekemaDekema, kalibriert), kalibriert)Serielle Schnittstelle für das SinterprotokollSerielle Schnittstelle für das Sinterprotokoll(QM)(QM)

Temperaturprotokoll durch ofenunabhängiges Temperaturprotokoll durch ofenunabhängiges Thermoelement (Pt/Thermoelement (Pt/PtRoPtRo) über zentrischer Probe) über zentrischer ProbeTemp.Temp.--MeßgerätMeßgerät: Conrad DM: Conrad DM--4650 (öffentlich geeicht)4650 (öffentlich geeicht)Serielle Schnittstelle für TemperaturprotokollSerielle Schnittstelle für Temperaturprotokoll

Abhängigkeiten vom Abhängigkeiten vom SinterprozeßSinterprozeß

+40 K

+30 K

+20 K

+10 K

0 K

-10 K

-20 K

-30 K

-40 K

-50 K

-60 K1 min 2 min 4 min 6 min 10 min 15 min 30 min 60 min

Biffar, R., Klinke, Th.: Rostocker Med. Beiträge 1997

Keramik D

8

Keramik F, 660 °C

640 °C 680 °C

900 °C 920 °C 940 °C

Keramik A

100x

Auswirkung der Sintertemperatur auf die Auswirkung der Sintertemperatur auf die Oberflächengüte (REM)Oberflächengüte (REM)

Klinke, Th., Biffar, R.: DGZMK 2001; Mannheim

897 °C 917 °C 937 °C

Keramik K

100x



640 °C 660 °C 680 °C

Keramik F

100x



850 °C

870 °C

890°C

Hellfeld,Auflichtmikroskop 100x

Auswirkung der Sintertemperatur auf die Auswirkung der Sintertemperatur auf die Sintergüte (Keramik T)Sintergüte (Keramik T)

Klinke, Th., Biffar, R.: IADR, Göteborg, 2003

Auswirkung der Sintertemperatur auf die Auswirkung der Sintertemperatur auf die Sintergüte (Keramik X)Sintergüte (Keramik X)

880°C, 2 min

900°C, 2 min

920°C, 2 min100x

HF DF

HF DF

HF DF


9

Auswirkung der Auswirkung der Haltezeit auf die Haltezeit auf die SintergüteSintergüte

Auswirkung der Haltezeit auf die Auswirkung der Haltezeit auf die Sintergüte (Keramik D)Sintergüte (Keramik D)

Keramik D, 785 °C

1 min. 4 min.

Abb.7

900°C, 1 min 900°C, 2 min

Auswirkung der Haltezeit auf die Auswirkung der Haltezeit auf die Sintergüte (Keramik X)Sintergüte (Keramik X)

900°C, 3 min 900°C, 4 minDunkelfeld, 100X


• Mikroprofilometer(UBM 60,Fa. Mikro-focus, Karlsruhe)

• Laserdiode:780 nm, Ø1µm3-5 mWGenauigkeit: 0,01% der Messstrecke

Auswirkung der Sintertemperatur auf die Auswirkung der Sintertemperatur auf die OberflächengüteOberflächengüte (Messanordnung)(Messanordnung)

• Mikroprofilometer(UBM 60,Fa. Mikro-focus, Karlsruhe)

• Laserdiode:780 nm, Ø1µm3-5 mWGenauigkeit: 0,01% der Messstrecke

Auswirkung der Sintertemperatur auf die Auswirkung der Sintertemperatur auf die OberflächengüteOberflächengüte (Messanordnung)(Messanordnung)

Auswirkung der Sintertemperatur auf die Auswirkung der Sintertemperatur auf die OberflächengüteOberflächengüte (Übersicht)(Übersicht)

Keramik X, 900°C

Keramik S, 860°C

Keramik U, 910°C

Keramik T, 870°C

Rz

5.43 7.1211.44 12.64

0

5

10

15

20

25

30

Rz 5.43 7.12 11.44 12.64

Keramik X, 900°C Keramik S, 860°C Keramik U, 910°C Keramik T, 870°C

[µm] ( )∑ ∑= =+=

5

li

5

li vipi yy51Rz

10

Auswirkung der Sintertemperatur und Auswirkung der Sintertemperatur und Haltezeit auf die Sintergüte: Keramik XHaltezeit auf die Sintergüte: Keramik X

12

34

920°C

900°C

880°C

12.52

9.28 5.934.348.36

5.43 5.555.674.75

3.832.61

2.810

5

10

15

20

25

30

µm

880°C, HF, 100x

900°C, HF, 100x

900°C, HF, 100x

11.5

2840°C

860°C880°C

13.4013.61 14.86

4.21 5.437.12

4.73

5.66 7.36

0

5

10

15

20

25

30[µm]

Auswirkung der Sintertemperatur und Auswirkung der Sintertemperatur und Haltezeit auf die Sintergüte: Keramik SHaltezeit auf die Sintergüte: Keramik S

840°C, HF, 100x

860°C, HF, 100x

880°C, HF, 100x

Auswirkung der Sintertemperatur und Auswirkung der Sintertemperatur und Haltezeit auf die Sintergüte: Keramik THaltezeit auf die Sintergüte: Keramik T

850°C, HF, 100x

870°C, HF, 100x

890°C, HF, 100x11.5

2 850°C870°C

890°C

21.9024.10

25.39

11.59 11.49 12.64

3.36 5.91 5.440

5

10

15

20

25

30[µm]

Keramik B, 820 °C

99 °C/min. 139 °C/min

Übersicht dentale vollkeramische SystemeÜbersicht dentale vollkeramische Systeme

Vollkeramische Systeme

SilikatkeramikenCharakterisierung: Glasreiche MatrixMehrphasig: Kristalline Phasen,GlashasenRelativ niedrige Sintertemperaturen

OxidkeramikenCharakterisierung: Einphasig, Metalloxid < 100%Kein/geringer GlasanteilHohe Sintertemperaturen

Feldspatkeramiken

Gemahlenes Feldspatglas, SinterungI.d.R. Verblendkeramiken: Lava Ceram, VM13Mirage, Optec, CeracMark II

Glaskeramiken

Glas, das im Kristallisationsprozess unterworfen wird:Empress, Dicor

Glasinfiltriert

Angesintertes Al2O3-Pulver, das mit Glas infiltriert wird: In- CeramAllumina, In- CeramZirkonia

Polykristallin

Hohe SintertemperaturenSehr gleichmäßiges MikrogefügeGlasphasenfrei z.B.Everest, LavaFrame. Procera, Cercon- Base, DC- Zirkon

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Was ist Zirkonoxid?Was ist Zirkonoxid?

ZirkonoxidZirkonoxid MineralMineralNatürliches VorkommenNatürliches Vorkommen BaddeleyitBaddeleyit

(nur geringe Bedeutung)(nur geringe Bedeutung)SynthetischSynthetisch chemisch chemisch

hergestellt aus Zirkonhergestellt aus ZirkonNameName ZirkoniumdioxidZirkoniumdioxidChemische FormelChemische Formel ZrZrOO22

Zirkonoxid Zirkonoxid –– ZrOZrO22

Zirkonoxid, Zirconia (ZrO2)

ZirkonoxidZirkonoxidEigenschaftenEigenschaften

Aufgrund der hohen Festigkeit auch für Aufgrund der hohen Festigkeit auch für weitspannigeweitspannigeVollkeramikbrücken geeignetVollkeramikbrücken geeignetHomogene Oberfläche (Anwendung in Teleskoptechnik)Homogene Oberfläche (Anwendung in Teleskoptechnik)Hohe BiegefestigkeitHohe BiegefestigkeitHohe BruchzähigkeitHohe BruchzähigkeitHohe FestigkeitHohe FestigkeitNiedrige WärmeleitfähigkeitNiedrige WärmeleitfähigkeitTransluzenzTransluzenzWeißliche FarbeWeißliche FarbeBiokompatibelBiokompatibelChemisch resistentChemisch resistent

Zirkonoxid Zirkonoxid BesonderheitenBesonderheiten

Spontanbruch bei Überbelastung oberhalb des Spontanbruch bei Überbelastung oberhalb des kritischen Schwellenwerteskritischen SchwellenwertesUnterkritische Belastung von keramischen Unterkritische Belastung von keramischen Werkstoffen von Bedeutung (Kaubewegungen)Werkstoffen von Bedeutung (Kaubewegungen)Rissfortsetzung führt zur kritischen Risslänge und Rissfortsetzung führt zur kritischen Risslänge und schließlich zum Versagen der keramischen schließlich zum Versagen der keramischen Restauration.Restauration.

PhasentransformationsPhasentransformations--verfestigungverfestigung durch Einlagerung durch Einlagerung von von metastabilenmetastabilen tetragonalentetragonalenZirkonoxidteilchen und Zirkonoxidteilchen und insbesondere insbesondere ZrOZrO--TZPTZP..

Fehlstelle in einem Keramik-gefüge mit beginnendem Riss-wachstum

TransformationsverfestigungTransformationsverfestigung

Umwandlung der Zirkonoxid-teilchen ausgelöst durch Spannungs-spitzen oder Rissen

Rissverzehrung aufgrund der Raum-forderung bei Modifikationsumwand-lung der Zirkonoxidteilchen

12

TransformationsverfestigungTransformationsverfestigung

Entwicklung von Druckspannungder freien Oberfläche bei Abkühlungnach dem keramischen Brand.

Während der Abkühlung von Zirkonoxid-Frameworks kommt es zur Oberflächenverfestigung. 0

500

1000

1500

2000

2500

3000

DC-Zirkondreigliedrig

DC-Zirkon vier-gliedrig

Lava-Framedreigliedrig

Lava-Frameviergliedrig

unverblendet verblendet

Bruchlast vollkeramischer Bruchlast vollkeramischer Brücken Brücken (15(15--17 bzw. 1417 bzw. 14--17)17)

Konnektor: 16mm²PhoZe Zementierung

YY--TZPTZP--A:A:Yttrium Yttrium oxydeoxyde dopeddoped -- TetragonalTetragonal ZirconiaZirconia PolycrystalsPolycrystals -- Aluminium Aluminium oxydeoxydedopeddoped

Zirkonoxid (ZrO2)Zirkonoxid (ZrO2) GrundmaterialGrundmaterialZrO2 (+HfO2) ca. 95,0 %ZrO2 (+HfO2) ca. 95,0 %HafniumoxidHafniumoxid (HfO2)(HfO2) natürlicher Begleiter von natürlicher Begleiter von <%5<%5 ZrO2ZrO2

chemisch nicht entfernbarchemisch nicht entfernbarallerdings ähnlich dem allerdings ähnlich dem ZrOZrO22

Yttriumoxid (Y2O3)Yttriumoxid (Y2O3) StabilisierungStabilisierung4,0 % 4,0 % -- 5,4 %5,4 %

Aluminiumoxid (Al2O3)Aluminiumoxid (Al2O3) Steigerung derSteigerung der< 0,5 %< 0,5 % BruchfestigkeitBruchfestigkeit

Durch Dotierung von 4,0 % Durch Dotierung von 4,0 % –– 5,4 % Y5,4 % Y22OO3 3 wird erreicht, dass wird erreicht, dass ZrOZrO2 2 auch bei Raumtemperatur auch bei Raumtemperatur tetragonaltetragonal (reines ZrO(reines ZrO22 ist ist bei Raumtemperatur monoklin) vorliegt. Das ganze nennt bei Raumtemperatur monoklin) vorliegt. Das ganze nennt sich dann sich dann

YY--TZPTZP--AA

Bei Temperaturerhöhung wandelt sich bei ca. 1170°C die Bei Temperaturerhöhung wandelt sich bei ca. 1170°C die monokline monokline Symmetrie des Symmetrie des ββ--ZrOZrO2 2 reversibel in eine reversibel in eine tetragonaletetragonale αα--FormFormum, verbunden mit einer um, verbunden mit einer VolumenabnahmeVolumenabnahme von von mehr als 5mehr als 5 %%. .

Beim Beim AbkühlenAbkühlen erhöht sich das Volumen bei ca. 1000°C wieder um erhöht sich das Volumen bei ca. 1000°C wieder um mehr als 3 %.mehr als 3 %.

Durch Durch YttriumoxidYttriumoxid bleibt bleibt metastabilemetastabile, , teragonaleteragonale erhalten und setzt erhalten und setzt Material unter Material unter „Vorspannung“.„Vorspannung“.

Ein eventuell Ein eventuell auftretender Rissauftretender Riss kann die Spannung freisetzen und die kann die Spannung freisetzen und die Umwandlung in das monokline Gitter würde sich vollziehen. Durch Umwandlung in das monokline Gitter würde sich vollziehen. Durch die die VolumenzunahmeVolumenzunahme entsteht an der entsteht an der SpitzeSpitze des Risses eine des Risses eine DruckspannungDruckspannung. Die . Die Rissfortpflanzung wird gehemmt bzw. Rissfortpflanzung wird gehemmt bzw. gestoppt. gestoppt.

Warum nun Yttriumoxid?Warum nun Yttriumoxid? Kristallsysteme beim Zr0Kristallsysteme beim Zr022

1170°

1000°

β- ZrO2

α- ZrO2

13

ZHZH--Blanks Blanks -- GehiptesGehiptes ZirkonoxidZirkonoxid

Hot Isostatic Pressing (HIP)

HIP HIP –– was ist das?was ist das?

1400- 1500 °C

ZHZH--Blanks Blanks -- GehiptesGehiptes ZirkonoxidZirkonoxid

Hot Isostatic Pressing (HIP)

bei ca. 1400°C – 1500°C 95 % gesintert und dann letzte Poro-sitäten durch isostatischenHochdruck eliminiert.

ZSZS--Blanks Blanks –– vorgesintertes ZrOvorgesintertes ZrO22

Hierbei handelt es sich um ein vorgesintertes ZrO2 Material, das sich in diesem Zustand (kreideähnlich) einfach bearbeiten lässt.

Durch anschließende Wärme-behandlung bei 1500°C ca. 12 - 13 Std. endgesintert wird.

Hierbei kann eine Schrumpfung von ca. 20 % zu erwartet werden.

ÜbersichtÜbersicht

ca. 700 µmca. 700 µm700 µm700 µm400 µm bei EK400 µm bei EK500 µm bei Brücken500 µm bei Brücken

MaterialstärkeMaterialstärke

< 20 µg/cm²< 20 µg/cm²< 20µg/cm²< 20µg/cm²10 µg/cm²10 µg/cm²0 µg/cm²0 µg/cm²LöslichkeitLöslichkeit

360 MPa360 MPa125 MPa125 MPa900900--1120 MPa1120 MPa1200 MPa1200 MPaBiegefestigkeitBiegefestigkeit

13.013.0

LeuzitverstLeuzitverst. . GlaskeramikGlaskeramik

InlaysInlays, , Kronen, Kronen, BrückenBrücken

GG--BlanksBlanks

10101010WAK25WAK25--500 500 (µm * m/K)(µm * m/K)

LithiumLithium--DisilikatDisilikat--verstverst. . GlaskeramikGlaskeramikGerüste im Gerüste im

FZ/FZ/SZ(BrückeSZ(Brückemaxmax 33--gl.)gl.)

YY--stabilisiertesstabilisiertes ZrO2ZrO2gehipptgehippt / vorgesintert/ vorgesintertKronen und BrückenKronen und Brücken

IndikationIndikation

IPS IPS e.maxe.maxZSZS--BlanksBlanksZHZH--BlanksBlanks

FazitFazit

Die Die werkstoffkundlichenwerkstoffkundlichen und ästhetischen Vorteile und ästhetischen Vorteile von ZrOvon ZrO22 hat kein anderer Werkstoff in der ZHK.hat kein anderer Werkstoff in der ZHK.Als Gerüstmaterial entspricht es weitgehend den Als Gerüstmaterial entspricht es weitgehend den Indikation von metallkeramischen Indikation von metallkeramischen Gerüstwerkstoffen. Gerüstwerkstoffen. Klinische Langzeiterfolge können für Klinische Langzeiterfolge können für weitspannigeweitspannigeBrücken noch nicht vorgelegt werden.Brücken noch nicht vorgelegt werden.Daher wird ZrODaher wird ZrO2 2 in naher Zukunft immer stärker im in naher Zukunft immer stärker im Mittelpunkt des Interesses stehen.Mittelpunkt des Interesses stehen.

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Dentalkeramische Werkstoffesc09db301ced9fc90.jimcontent.com/download/version/1286124100/module/... · 2 Warum Vollkeramik? Vorteil: Biokompatibilität Prophylaxe Zahnsubstanzähnliche