Оксид циркония: Что такое диоксид циркония?
Безметалловые зубные коронки на основании оксида циркония в «Стоматологической клинике доктора Лютикова»
16.03.2014 20:10
- БЕЗМЕТАЛЛОВАЯ КОРОНКА НА ОСНОВЕ ДИОКСИДА ЦИРКОНИЯ (1 ЕДИНИЦА) от 20 000 rub
- БЕЗМЕТАЛЛОВАЯ КОРОНКА НА ОСНОВЕ ДИОКСИДА ЦИРКОНИЯ НА ИМПЛАНТАТЕ (включая стоимость абатмента) от 27 000 rub
При протезировании зубов в нашей клинике уже давно и успешно применяются коронки из оксида циркония (диоксида циркония). Мы гарантируем высочайшее качество и в тоже время стараемся сохранять максимально низкую цену на рынке аналогичных услуг в городе Иркутск.
ЧТО ВЫБРАТЬ МЕТАЛЛОКЕРАМИКУ ИЛИ ЦИРКОНИЙ?
В современной стоматологии коронки из металлокерамики постепенно вытесняются безметалловыми коронками на основании оксида циркония (диоксида циркония). У любого пациента встает естественный вопрос за что он должен переплачивать делая выбор в пользу коронки из «циркония», а не хорошо зарекомендовавшей себя металлокерамики. (Пока еще коронки из оксида циркония раза в два, а то и больше дороже металлокерамики). Для того, чтобы понять преимущества безметалловых керамических коронок на основе оксида циркония, внимательно проанализируйте данные таблицы:
Сравнительная характеристика материалов для несъемного протезирования
|
Металлокерамика |
Металлокерамика |
Диоксид циркония |
Нет металла во рту |
|||
Гипоаллергенность |
|||
Естественная эстетика (по цвету и прозрачности) |
|||
Долговечность эстетики |
|||
Здоровье десен |
|||
Защита от кариеса под коронкой |
|||
Защита зубов от реакции на холод / тепло |
|||
Компьютерная точность конструирования и изготовления |
Все преимущества безметалловых циркониевых зубных коронок идут от уникальных свойств самого материала – диоксида циркония, пусть Вас не смущает некоторая путаница в названиях самого материала безмелалловой коронки. Точное химическое название – цирконий диоксид или диоксид циркония, но в стоматологической практике нередко материал называют оксид циркония или даже просто цирконий.
Уникальность свойств оксида циркония (диоксида циркония) для изготовления зубных коронок
Эстетика при протезировании зубов с использованием коронок из оксида циркония (диоксида циркония
- Каркас коронки из оксида циркония — белый и обладает естественной прозрачностью.
- Впервые подбор цвета осуществляется не только на уровне керамического покрытия, но на уровне каркаса. Это позволяет избежать эффекта просвечивания металла.
- Для облицовки протеза используется высокопрочная керамика IPS e.max (Ivoclar Vivadent, Германия), обладающая светопроницаемостью, полупрозрачностью, широкой гаммой цветовых оттенков. Это позволяет создать коронки, неотличимые от естественных зубов.
Биосовместимость при протезировании зубов с использованием коронок из оксида циркония (диоксида циркония)
Оксид циркония является гипоаллергенным материалом, и в вопросе биосовместимости значительно превосходит любые сплавы, включая золото. Благоприятные клинические результаты подтверждены гистологическими исследованими: после полугодового контакта с керамикой на основе оксида циркония в полости рта не выявлено никаких патологических изменений.
Долговечность и удобство при восстановлении зубов с помощью коронок из оксида циркония (диоксида циркония)
- Толщина каркаса из оксида циркония — всего 0.4 мм. Это позволяет проводить минимальную обточку зубов, а сами коронки — значительно легче, чем металлокерамика.
- В отличие от металла, оксид циркония не деформируется со временем.
- Прочность оксида циркония превышает прочность металла. Как следствие, срок службы таких коронок увеличивается.
- Высокая прочность позволяет создавать не только одиночные безметалловые коронки, но и протяженные мостовидные протезы, и даже устанавливать такие коронки на импланты в сочетании с керамическими аббатментами.
↓ примеры наших работ ↓
Применение оксида циркония в восстановлении зубов
- Одиночные коронки
- Мостовидные протезы
- Виниры
- Протезирование на имплантатах.
Протезирование безметалловой керамикой на оксиде циркония
Совсем ещё недавно коронки и мостовидные протезы на металлическом каркасе считались общепринятым стандартом и безальтернативным методом в современной стоматологии. К счастью теперь мы можем наслаждаться эстетикой и надёжностью реставраций на основе высокопрочных каркасов из оксида циркония.
Материал прочный, привлекательный, биосовместимый.
В стоматологии велись продолжительные исследования и поиски материалов, подходящих для протезирования зубов, которые эстетически приемлемы, имеют достаточную прочность и одновременно являются биосовместимыми – хорошо переносятся человеческим организмом. В течении многих лет керамические материалы, совмещённые с металлом использовались в стоматологических реставрациях – керамика для достижения эстетических целей, а металл обеспечивал прочность. Высокотехнологическое решение было найдено с внедрением оксида циркония. Керамика на оксиде циркония имеет высокий потенциал в дентальных реставрациях для обеспечения идеальной, потрясающий эстетики и гарантированной прочности.
Материал в 5 раз более прочный чем цельнокерамические реставрации. Почему прочность важна? В прошлом, большинство коронок и мостовидных протезов были металлокерамическими протезами. Эти реставрации, изготовленные на каркасе из металлического сплава, выглядели монохромными и непрозрачными с тёмно-серой линией десны.
Благодаря внедрению в стоматологию каркасов из оксида циркония, по прочности не уступающим металлическим каркасам,
Таким образом, керамические коронки с каркасом из оксида циркония не отличаются по своим оптическим характеристикам от рядом стоящих естественных зубов. Каркас у оксида циркония обладает свойствами полупрозрачности и светопропускаемости, схожие с таковыми дентина зуба. Каркас может быть изготовлен под цвет дентина зуба, что делает его более похожим на натуральные ткани зуба.Циркониевый фрезерованный каркас моста.
Оксид циркония особенно подходит пациентам страдающим непереносимостью к определенным материалам и металлам. С точки зрения биосовместимости, такой тип безметалловых реставраций идеален. Преимущества в следующем:
- безвредный состав (отсутствие оксида кремния)
- очень низкая растворяемость,высокая стабильность по отношению к кислотам.
- гладкая поверхность, препятствующая аккумуляции налёта.
- абсолютная биоинертность по отношению к другим материалам в полости рта.
- высокие теплоизоляционные свойства,позволяющие в полной мере наслаждаться приёмом холодной или горячей пищи или напитков
Кроме того, реставрации на оксиде циркония позволяют более щадящим образом обтачивать зубы. Благодаря исключительным прочностным характеристикам оксида циркония толщина каркаса и облицовочной керамики может быть меньше, чем толщина цельнокерамических реставраций. Таким образом ваш стоматолог при протезировании обеспечивает сохранение большего объёма здоровых тканей.
Когда не применяется оксид циркония?
Единственным противопоказанием к использованию конструкций на основе оксида циркония является выраженный глубокий прикус и бруксизм.
Диоксид циркония, Procera™
Восстановление целостности зубного ряда при помощи высокопрочных конструкций из диоксида циркония, изготовленных по технологии «Procera» с применением компьютерного моделирования.
- Широкий выбор индивидуальных ортопедических компонентов при любых показаниях
- Превосходные материалы и технологии производства для точной посадки и высокой безопасности
- Новейшее программное обеспечение 3D и оптический сканер для максимальной функциональности
- Эксклюзивная 5-летняя гарантия на качество материалов или отсутствие дефектов
- Современные производственные центры для обеспечения высокого качества изготовления
- Глобальная специализированная сеть, включающая 4000 зуботехнических лабораторий и клиник
- Более 15 лет клинических исследований и практического применения
Система Procera — технология основанная на новейших технологиях сканирования, трехмерного моделирования и производства, – это полностью индивидуализированное зубное протезирование при идеально точном прилегании конструкций.
Модель зубного ряда пациента помещается в трехмерный сканер «Procera Forte»® , который с высокой точностью строит трехмерную модель препарированного зуба; затем зубной техник с использованием технологии CAD/CAM производит моделировку циркониевого каркаса, на который наносится керамическая масса. Смоделированный в компьютере каркас, оправляется в производство на завод по обработке циркония Nobel Biocare в Гетеборге (Швеция) через Internet. Спустя несколько дней
Конструкции Procera® обладают самой высокой прочностью среди аналогичных систем, представленных на рынке – свыше 1200 МПа (диоксид циркония), а также исключительно низкими показателями сколов и переломов реставраций (0–2,2 %). Максимальная протяженность мостовидного протеза составляет 14 единиц. Точность прилегания конструкций менее 40 микрон достигается благодаря моделированию и производству с применением современных CAD/CAM технологий.
Гарантом качества виниров, коронок и мостовидных конструкций является их промышленное изготовление на единственном в мире заводе PROCERA; Конструкции изготовленные по технологии Procera® отличаются:
- Биологической совместимостью;
- Высокой прочностью;
- Практически неотличимы по цвету и прозрачности от натуральных зубов;
- Не вызывает аллергических реакций;
- эффективны при установке на импланты и естественные зубы.
- Стойкостью цвета и формы, которые не меняются с течением времени;
«Идея технологии Procera состоит в использовании промышленных возможностей для изготовления точных и прочных изделий с учетом индивидуальных требований стоматологии» — говорит Маттс Андерссон, который разработал эту систему.
Первый пациент был вылечен с применением технологии Procera® в 1983 году. С тех пор лечение было оказано миллионам пациентов по всему миру.
Зубные коронки на основе диоксид циркония используются:
- для восстановления единичного зуба;
- для замены фронтальных и боковых зубов;
- для изготовления мостовидных протезов;
- для установки на зубные импланты.
Единственным минусом коронок на основе диоксида циркония является их высокая стоимость, которая обусловлена дорогостоящим материалом и сложным процессом изготовления коронки. Тем не менее, если сопоставить преимущества подобного метода восстановления зубов, то цена оказывается оправданной на сто процентов.
Диоксид циркония – великолепный результат
Диоксид циркония применяется в ортопедической стоматологии сравнительно недавно (около 15 лет), но успел завоевать доверие врачей-протезистов, эстетических стоматологов и зубных техников во всем мире. Этот материал характеризуется высокой прочностью на изгиб, отличается большими показателями жесткости и твердости. Это полностью биосовместимый материал, что очень важно при установке протезов в полость рта. Диоксид циркония подходит людям с аллергией и с такими плохо изученными реакциями на металлокерамические зубопротезные конструкции, как гальванизм. Диоксид циркония используется для изготовления съемных и несъемных зубопротезных конструкций. Плюсы этого материала – точность изготовленных конструкций, экологичность, натуральность внешнего вида; минусы — стоимость относительно конструкций из не драгоценных металлов.
Диоксид циркония часто называют оксид циркония. Это название верно по сути, но так как формула вещества — ZrO2, то есть на один атом циркона приходится два атома кислорода, то диоксид циркония – более правильное название.
Существует два подхода при использовании диоксида циркония в протезировании зубов. Рассмотрим их внимательнее.
Каркас из диоксида циркония
В этом варианте диоксид циркония используется как основа для керамической коронки, а потом на каркас наносится другая керамика, с помощью которой достигается эстетика, например, прессованная керамика E.max. При таком подходе можно сделать очень легкую конструкцию из керамики, которая легче металла, но сравнима с металлом по прочности. Сроки использования также сравнимы с каркасами из металла. Эстетичность керамических коронок на каркасе из диоксида циркония намного выше, чем у металлокерамических.
Каркас из диоксида циркония техник может сделать любого цвета, что позволяет полностью имитировать внешний вид естественного зуба (при использовании металла в качестве каркаса под керамику у искусственных зубов может появляться сероватый оттенок, исключение – золотоплатиновые сплавы).
Коронки на каркасе из оксида циркония имеют прозрачность, как у естественных зубов, что особенно заметно в ультрафиолетовом свете на дискотеке, в клубе и т.п. Коронки на металлическом каркасе в таком свете могут выглядеть как черные провалы во рту.
Коронки из диоксида циркония
Второй вариант применения — изготовление керамической коронки полностью из диоксида циркония. Prettau — технология работы с диоксидом циркония от компании Zirkonzahn (Цирконцан) позволяющая готовить целиком дуги и готовые коронки, зачастую без дополнительной облицовки керамикой.
На представленных фотографиях основа будущих протезов и окончательный вариант от специалистов Семейного стоматологического центра «Диал-Дент».
Эта технология часто используется многими специалистами по протезированию. Эстетика достигается нанесением на поверхность коронок специальных цветосодержащих составов. Красота такой коронки полностью зависит от опыта и мастерства зубного техника. Создать тонкую и эстетичную керамическую коронку может специалист, владеющий секретами технологии в полной мере. Именно такие специалисты работают в зуботехнической лаборатории «Диал-Дент».
Индивидуальные абатменты из диоксида циркония при протезировании на имплантах
При протезировании на имплантах керамическими коронками, из диоксида циркония изготавливаются абатменты – то, на что будет закрепляться коронка. Использование диоксида циркония повышает эстетичность коронок, так как сохраняется светопроводимость всей конструкции.
Технологии CAD/CAM при изготовлении каркасов и коронок из диоксида циркония
Современная технология CAD/CAM позволяет автоматизировать процесс изготовления каркаса или коронки. С зубов пациента снимается цифровой слепок или оцифровывается модель челюсти, выполненная на основании обычного слепка. На основаниии этих данных техник моделирует в специальной программе ортопедическую конструкцию. Фрезерный станок вырезает ортопедическую конструкцию из предварительно спеченной на заводе таблетки диоксида циркония. Далее, при необходимости, происходит окрашивание в требуемый цвет и окончательное спекание циркониевой конструкции. После этого на каркас из оксида циркония наносится керамическая облицовка и конструкция готова.
Пример фрезерованной коронки от специалистов «Диал-Дент»:
В разделе «Примеры работ» показаны реальные случаи комплексного лечения и протезирования и эстетического протезирования зубов от специалистов Семейного стоматологического центра «Диал-Дент».
Свойства диоксида циркония, производство и применение
Диоксид циркония , также известный как цирконий и оксид циркония , представляет собой кристаллический оксид металла, который нашел свое применение в керамической промышленности. Он характеризуется высокой термостойкостью, механической стойкостью и абразивными свойствами.
Впервые использованный в медицинской промышленности в 1969 году, диоксид циркония продемонстрировал исключительную биосовместимость с хорошими трибологическими свойствами, хорошей эстетикой и высокими механическими свойствами.Он преимущественно используется в стоматологических процедурах, таких как коронки из диоксида циркония и абатменты на основе циркония [1].
Одна из самых популярных его форм — кубический цирконий, кубическое кристаллическое соединение, бесцветное и механически прочное. Из-за своих оптически безупречных свойств он служит недорогой альтернативой бриллиантам в ювелирной промышленности.
Диоксид циркония не следует путать с цирконом (или силикат циркония), минералом, который также используется в керамической промышленности и огнеупорах.
Здесь вы узнаете о:
- Что такое диоксид циркония
- Свойства циркония
- Как производится и обрабатывается диоксид циркония
- Различные области применения, в которых цирконий превосходит
Процесс сверления зубов.
Что такое цирконий?
Цирконий представляет собой кристаллическое твердое вещество белого цвета, но может производиться в различных цветах для использования в качестве драгоценного камня, альтернативного алмазу, или в качестве керамических зубных коронок в медицинских целях.Естественно, он встречается в виде полупрозрачного (иногда прозрачного) минерала бадделеита — редкого минерала с моноклинно-призматической кристаллической структурой; то есть минерал, имеющий неравные векторы. Этот оксид циркония, также известный как «керамическая сталь» , химически инертен и считается одним из самых благоприятных реставрационных материалов благодаря своим превосходным механическим свойствам.
Из всех передовых керамических материалов цирконий обладает самой высокой ударной вязкостью и прочностью при комнатной температуре.При высоких температурах диоксид циркония может существенно измениться в объеме во время фазового превращения. В результате трудно получить стабильные продукты из диоксида циркония во время спекания, поэтому обычно требуется стабилизация диоксида циркония. Частично стабилизированный диоксид циркония (PSZ) добавляет к исключительным механическим свойствам и химической инертности высокий уровень химической стабильности даже в агрессивных средах. Он используется в качестве заменителя оксида алюминия в биомедицинских применениях, таких как зубные имплантаты, благодаря своим превосходным механическим свойствам и сравним с зубами с точки зрения механической прочности [2].Другие материалы, родственные PSZ, включают оксид циркония, стабилизированный оксидом иттрия (YSZ) , оксид циркония, стабилизированный кальцием (CSZ) , и оксид циркония, стабилизированный магнезией (MSZ) .
Свойства циркония
Исключительная прочность, ударная вязкость, биосовместимость, высокая усталостная прочность и износостойкость цирконияделают его оптимальным для применения в стоматологии. Цирконий (Zr), в частности, на самом деле является одним из двух наиболее часто используемых металлов в зубных имплантатах, наряду с титаном, поскольку они оба обладают очень хорошими физическими и химическими свойствами и позволяют расти остеобластам, клеткам, которые фактически формируют кости. [3].Вот список наиболее выдающихся физических и химических свойств диоксида циркония. Обратите внимание, что эти свойства достаточно высоки, чтобы позволить диоксид циркония быть эффективным материалом для многих применений, особенно для огнеупорных и стоматологических целей.
Высокая механическая стойкость
Диоксид циркония обладает высокой устойчивостью к растрескиванию (включая дальнейшее развитие трещин) и механическим воздействиям. Другие выдающиеся механические свойства диоксида циркония показаны в таблице ниже.
Высокая термостойкость и расширение
С температурой плавления 2700ºC и коэффициентом теплового расширения 1.08×10 -5 K -1 , диоксид циркония широко известен своей высокой термостойкостью. По этой причине это соединение нашло широкое применение в огнеупорной и высокотемпературной промышленности. Вот различные диапазоны температуры плавления диоксида циркония в зависимости от его форм, зависящих от температуры.
Температурно-зависимая форма циркония |
Температура плавления |
Моноклиника, бадделайте |
20 – 1170ºC |
Тетрагональный |
1170 – 2370ºC |
Кубический |
2370 – 2700ºC |
Однако при нагреве цирконий может подвергаться фазовому переходу, особенно в его тетрагональной форме, где возникают внутренние напряжения и начинают развиваться трещины.Чтобы устранить и исправить эту слабость, добавляют стабилизаторы, такие как оксид иттрия, чтобы получить более стабильный оксид циркония, частично стабилизированный оксидом иттрия ( или поликристалл тетрагонального циркония иттрия, YTZP) [4].
Низкая теплопроводность
Диоксид циркония имеет теплопроводность 2 Вт/(м·К), что делает его идеальным для ситуаций, когда необходимо удерживать тепло.
Химическое сопротивление
Вещество химически инертное и нереакционноспособное, которое работает в отраслях, использующих несколько химических веществ в процессе обработки.Однако это соединение растворяется в концентрированных кислотах, таких как серная или плавиковая кислота.
Производство и обработка циркония
Производство диоксида циркония может привести к появлению трех вышеупомянутых возможных фаз в зависимости от температуры: моноклинной, тетрагональной и кубической. Это уникальное свойство диоксида циркония обеспечивает гибкость использования в самых разных целях и отраслях.
Цирконийполучают путем термической обработки или термической диссоциации , хотя выполнение этого в чистом виде может вызвать резкие фазовые изменения, которые могут привести к растрескиванию или разрушению материала.То есть при легировании стабилизаторами, такими как оксид магния, оксид иттрия и оксид кальция, применяется для сохранения целостности структуры. Этот термический процесс также называется прокаливанием , при котором нагрев до высоких температур осуществляется в кислородной или воздушной среде.
Цирконий также может быть получен путем разложения цирконового песка путем сплавления с такими соединениями, как карбонат кальция, оксид кальция, карбонат натрия, оксид магния и гидроксид натрия (также известный как каустическая сода ).
Хлорирование циркона также приводит к получению диоксида циркония, где полученный тетрахлорид циркония прокаливают при высокой температуре (~900ºC), получая цирконий товарного качества. Другой способ заключается в растворении собранного тетрахлорида циркония в воде с образованием кристаллизованного цирконилхлорида. Затем полученный продукт подвергают термической обработке при высокой температуре для получения циркония высокой чистоты [5].
Диоксид циркония высокой чистоты является прекурсором для производства порошков циркония посредством восстановления ZrO 2 гидратом кальция.Этот кальциотермический процесс готовят в атмосфере аргона при непрерывном нагреве примерно до 1000°C.
Применение диоксида циркония
Благодаря высоким механическим свойствам циркония, химической инертности, высокотемпературной стабильности, коррозионной стойкости и высокому качеству эта керамическая сталь пользуется популярностью во многих отраслях промышленности и областях применения. Многие современные продукты, от огнеупоров до изделий медицинского назначения, пигментов, электроники, покрытий и керамики, основаны на диоксиде циркония благодаря его превосходным характеристикам и преимуществам по сравнению с другими материалами.Некоторые из типичных применений диоксида циркония включают головки для экструзии горячего металла, датчики кислорода, мембраны в топливных элементах, седла клапанов для глубоких скважин и уплотнения морских насосов. Вот список некоторых наиболее распространенных областей применения и использования диоксида циркония.
Керамика
Механическая прочность и стойкость диоксида циркония делают его подходящим компонентом для производства керамики. Сюда входят керамические ножи, которые заметно прочнее, чем столовые приборы со стальной кромкой, из-за высокого коэффициента твердости циркония.
Огнеупорные цели
Из-за высокой термостойкости диоксид циркония используется в качестве компонента тиглей, печей и других высокотемпературных сред. Кроме того, диоксид циркония повышает огнеупорные свойства керамики. Огнеупорные кирпичи и броневые плиты являются примерами применения огнеупоров на основе диоксида циркония. Кроме того, при добавлении в расплавленный кварц диоксид циркония можно использовать для производства силоксидного стекла , более твердого и устойчивого к нагрузкам стекла, чем кварцевое непрозрачное стекло [6].Цирконий также можно добавлять в оксид алюминия для использования в компонентах процесса литья стали.
Термобарьерное покрытие (ТБС)
Диоксид циркония применяется в качестве покрытия для деталей реактивных двигателей, подвергающихся воздействию высоких температур. Это стало возможным благодаря низкой теплопроводности и высокой термостойкости компаунда. Исследования подтвердили эффективность диоксида циркония для ТБС при условии, что материал наносится правильно и равномерно.
Стоматологическая промышленность
Благодаря своей биосовместимости, хорошей эстетике и высоким механическим свойствам диоксид циркония широко используется в стоматологии, в основном в зубных протезах для мостов, коронок, виниров из полевошпатного фарфора и зубных протезов. Диоксид циркония, стабилизированный оксидом иттрия, также играет важную роль в производстве почти постоянных коронок из диоксида циркония.
Устойчивый к царапинам и абразивный материал
Благодаря своей повышенной механической стабильности и стойкости к истиранию цирконий используется в качестве абразивного материала.Он также полезен в качестве защитного слоя для механических деталей благодаря устойчивости состава к царапинам и механическим воздействиям.
Системы с высоким содержанием кислорода
В то время как другие материалы могут подвергаться окислению и нарушать свою целостность, диоксид циркония стабилен в присутствии кислорода. Фактически, он используется в мембранах топливных элементов и механизмах обнаружения кислорода даже при повышенных температурах.
Ювелирная промышленность
Кубический цирконий, в частности, стал жизнеспособной альтернативой алмазу (который чрезвычайно дорог).Помимо своей долговечности и сильного эстетического сходства с алмазом, кубический цирконий производит огранки в отличие от алмазов и имеет оптическую безупречность, которая кажется совершенно бесцветной невооруженным глазом. Его обычно называют имитацией алмаза , а не синтетическим алмазом , поскольку он визуально напоминает природный алмаз, но не имеет таких же химических свойств. Примеры украшений на основе циркония включают кольца из кубического циркония и серьги из кубического циркония.
Керамический нож.
Цирконий (оксид циркония, ZrO2) | Тонкая керамика (усовершенствованная керамика)
Цирконий, в основном состоящий из ZrO 2 , имеет самую высокую механическую прочность и вязкость разрушения при комнатной температуре среди всех основных видов тонкой керамики. Из него делают режущие лезвия, ножницы и ножи. Он также используется для деталей насосов из-за превосходной гладкости поверхности.
Сопутствующие товары для цирконияОсобенности
Цирконий обладает превосходными механическими свойствами, более высокой прочностью и стойкостью к разрушению, чем оксид алюминия.
Он также используется во фрезерных станках, скользящих деталях и режущих лезвиях.
Цирконий обладает отличной теплоизоляцией, так как его теплопроводность составляет менее 1/10 от теплопроводности другой керамики.
Конфигурация
Точность размеров, достигаемая механической обработкой
Когда для обработанной керамики требуется точность размеров, Kyocera может обеспечить допуски, указанные в таблице ниже.Если требуются большие допуски, пожалуйста, проконсультируйтесь с нами.
РАЗМЕРНАЯ ТОЧНОСТЬ ОБРАБОТКИ
(Данные указаны в мм, если не указано иное)
1. Шлифованные керамические блоки и плиты
2. Круглые и квадратные прутки
ПРОДУКТЫ ТОЧНОЙ ОБРАБОТКИ
Сверхточность возможна благодаря уникальным технологиям Kyocera.
На точность обработки влияют форма и материал.
Некоторые практические примеры приведены в таблице ниже.
* Шероховатость поверхности зависит от материала. Приведенные здесь данные показывают, где используется глинозем.
Свойство
* Значения являются типичными свойствами материала и могут варьироваться в зависимости от конфигурации продукта и производственного процесса. Для получения более подробной информации, пожалуйста, свяжитесь с нами.
* 1: Все значения кажущейся плотности и объемной плотности одинаковы, за исключением A482R, в котором указана только кажущаяся плотность.
Получение порошка оксида циркония с использованием прекурсоров карбоксилата циркония
Цирконий был получен при низких температурах (<450°C) с использованием нескольких исходных прекурсоров на основе карбоксилатов циркония, где R-группы систематически варьировались. Комбинация расчетов теории функционала плотности (DFT) и обширной характеристики предшественников (т. е. рентгеновской дифракции, термогравиметрического анализа, инфракрасной спектроскопии и сканирующей электронной микроскопии) показала, что комплексы карбоновых кислот могут связывать металлический цирконий с цис-цирконием. бидентатная конфигурация.Периодические расчеты DFT были выполнены для изучения взаимодействия между моноклинным ZrO 2 и пропановой кислотой. Диссоциативная адсорбция происходит через цисбидентатную структуру с энергией адсорбции -1,43 эВ. Расчетные частоты колебаний с использованием оптимизированной структуры хорошо согласуются с экспериментальными данными.
1. Введение
Хотя диоксид циркония (ZrO 2 ) находит широкое применение в качестве керамического материала, он также имеет важное применение в катализаторах [1].Благодаря своим уникальным химическим свойствам (например, поверхностной кислотности и основности [2, 3]) он является ценным катализатором элиминации, дегидратации, гидрирования и окисления. Как сообщалось ранее [4, 5], свойства тетрагонального диоксида циркония (t-ZrO 2 ), который используется в вышеупомянутых приложениях, сильно зависят от прекурсоров, используемых для его получения. На сегодняшний день наибольший интерес вызывает получение стабильного порошка ZrO 2 при температуре <450°C с использованием различных прекурсоров [6], в том числе карбоксилатов циркония.Последний может быть получен непосредственно реакцией карбоксилата натрия с водным раствором соли циркония [7], приводящей к связыванию катионов циркония с анионами карбоксилата. Одними из наиболее широко используемых прекурсоров для синтеза диоксида циркония могут быть прекурсоры на основе ацетата циркония [8–13]. Например, тетраацетат циркония можно получить реакцией тетрахлорида циркония с избытком уксусной кислоты при 80°С [8]. При кипячении смеси до температуры кипения образуется оксиацетат циркония [8, 9].Оксиацетат циркония, Zr 4 O 3 (CH 3 COO) 10 ·3H 2 O, можно также получить кипячением небольшого количества оксихлорида циркония с уксусной кислотой [14]. Недавно Guo и Chen [15] сообщили о новом комплексе оксигидроксиацетата циркония, синтезированном из раствора оксихлорида циркония и уксусной кислоты с последующим осаждением концентрированным гидроксидом аммония при pH = 6. Было определено, что продукт представляет собой Zr 4 O 3 (OH) 7 (CH 3 COO) 3 ·5H 2 O и давали фазу тетрагонального оксида циркония с размером кристаллитов 30 нм при пиролизе при 545°C.Несмотря на многочисленные исследования, проведено мало исследований по изучению получения диоксида циркония из комплексов карбоксилатов циркония с различными R-группами и их влияния на свойства оксидов из них. Поэтому мы недавно сообщили об сравнительном исследовании с использованием бензилата циркония в качестве единственного источника прекурсора для синтеза диоксида циркония [16]. Чтобы более систематически понять подход к синтезу, синтез диоксида циркония был выполнен с различными типами карбоксилатных комплексов, полученных из алифатических и α -гидроксикарбоновых кислот.Кроме того, для поддержки экспериментальных наблюдений с помощью инфракрасной спектроскопии (ИК) применялось моделирование периодической теории функционала плотности (DFT).
2. Методы
2.1. Экспериментальный образец
В таблице S1 (в дополнительных материалах, доступных онлайн по адресу http://dx.doi.org/10.1155/2014/429751) представлены химические структуры карбоновых кислот, используемых для получения карбоксилатов циркония. Водный гидроксид аммония (NH 4 OH, Scientific Products), оксихлорид циркония (ZrOCl 2 · 8H 2 O, Alfa Aesar), бикарбонат натрия (NaHCO 3 , Alfa Aesar), 2-этилгексановая кислота (C 8 H 16 o 16 O 2 , MCB), α -Гидроксиизобутическая кислота (C 4 H 8 o 3 , Fluka), пропановая кислота (C 3 H 6 o 2 , Aldrich), бутират натрия (C 4 H 7 O 2 Na, Aldrich), изомасляная кислота (C 4 H 8 O 2 9015rich), пивалиновая кислота (C 2 9015rich) 5 H 10 o 2 , Aldrich), Mandelic Acid (C 8 H 8 O 3 , Aldrich), и гидроксипиманская кислота (C 5 H 10 O 3 , Aldrich) использовали без дополнительной очистки.Прекурсоры карбоксилатов циркония получали реакцией оксихлорида циркония с натриевыми или аммонийными солями карбоновых кислот перечисленных выше кислот. Эти синтезы суммированы в Таблице S2. Выходы с использованием прекурсоров карбоксилата циркония составили ~90%. Осадки несколько раз промывали дистиллированной водой и затем сушили в сушильном шкафу при 120°С в течение 12 часов. Затем их прокаливали при различных температурах на воздухе. Содержание хлоридов определяли с помощью обычного гравиметрического анализа [17], чтобы подтвердить, что в растворе не осталось ионов хлора.
Прекурсоры и порошки диоксида циркония были охарактеризованы методом многослойной адсорбции азота Брунауэра-Эммета-Теллера (BET) (Quantachrome Nova 1200), термогравиметрическим анализом (Seiko EXSTAR 6000 TG/DTA 6200), сканирующей электронной микрофотографией (SEM) (JEOL JXM 6400), инфракрасная спектроскопия диффузного отражения (Nicolet Magna-IR 750) и рентгенограммы порошка (XRD) с использованием излучения меди K α с длиной волны 1,5418 Å (Bruker AXS D8). Объемная доля тетрагональной и моноклинной фаз (t-ZrO 2 и m-ZrO 2 , соотв.) и относительное отношение t-ZrO 2 к m-ZrO 2 определяли с использованием метода, предложенного Toraya и соавт. [18] (см. вспомогательную информацию).
2.2. Computational
Для изучения взаимодействия между диоксидом циркония и карбоновой кислотой были выполнены периодические расчеты DFT [19] с использованием пакета моделирования Vienna ab initio (VASP) [20, 21]. Использовался метод проекционных присоединенных волн (PAW) [22] с приближением обобщенного градиента (GGA) с использованием функционала Perdew-Burke-Ernzerhof (PBE) [23].В соответствии с предыдущими исследованиями [16, 24] использовалась устойчивая плоскость () с поверхностью (2 × 2). Как и в предыдущей работе [24], была построена суперячейка с 16 атомами Zr и 32 атомами O. Было применено вакуумное пространство 15 Å и отсечка кинетической энергии 415 эВ для базиса плоской волны. Сетки Монкхорста-Пака [25] с (3 × 3 × 3) и (3 × 3 × 1) k -точками использовались для объемного и поверхностного расчетов соответственно. Для 2D-поверхностных расчетов половина атомных слоев фиксировалась к объемной структуре, а остальные слои и адсорбат полностью релаксировали.Энергии адсорбции (E адс ) определяли как E адс = E(адсорбат/ZrO 2 ) − E(ZrO 2 ) − E(адсорбат), где E(адсорбат/ZrO 2 ), E(ZrO 2 ) и E(адсорбат) представляют собой расчетные энергии карбоновой кислоты на диоксиде циркония, чистом диоксиде циркония и газофазной карбоновой кислоте. Покрытие поверхности составило 25% [24]. Для поддержки инфракрасных спектроскопических измерений частоты также рассчитывались на основе оптимизированных структур.В этом исследовании мы применили ту же точку k , которая использовалась для оптимизации геометрии, поскольку наше предыдущее исследование показало незначительную разницу между предсказанием и экспериментом [16].
3. Результаты и обсуждение
3.1. Карбоксилат циркония Прекурсоры для циркония
Репрезентативные кривые ТГА для пропионата, пивалата, 2-этилгексаноата и манделата показаны на рисунке 1. Они демонстрируют, что потеря веса коррелирует с природой карбоксилатных лигандов предшественников, и ясно показывают, что потеря веса начинается при комнатной температуре и завершается при температуре от 400 до 500°С.Кроме того, результаты ТГА показывают, что общая потеря массы комплексов циркония α -гидроксикарбоксилата (рис. 1(b)) ниже, чем у алифатических карбоксилатов циркония (рис. 1(a)). Причиной может быть способность α -гидроксилкарбоксилатов образовывать хелат с ионом циркония через гидроксил и карбоксилат. Формульную массу комплексов рассчитывали по выходу керамики ZrO 2 по данным ТГА. Они были объединены с содержанием углерода и водорода из элементного анализа, чтобы получить предлагаемые формулы для карбоксилатов циркония, которые собраны в таблице 1.
Рентгенограммы под малым углом кальцинированного пивалатного комплекса циркония при 25°C, 250°C и 300°C предполагают образование мезопористого твердого вещества (рис. 2). Для свежесинтезированного комплекса и продуктов его прокаливания при 250 и 300°С наблюдался одиночный широкий дифракционный пик с d-расстоянием 14,3, 18,1 и 20,0 Å. Ширина пиков отражения отражает либо распределение пор по размерам, либо организацию пор в ограниченных областях твердого тела.БЭТ-анализ комплекса пивалата циркония показывает большую площадь поверхности 297 м 2 /г, поддерживающую упорядоченную пористую структуру. Как показано на рисунке 2, по мере увеличения расстояния d интенсивность рассеяния уменьшается. Это может указывать на то, что структура подвергается сжатию во время прокаливания и трансформируется в менее упорядоченную структуру за счет удаления алкильных групп. Это подтверждается и резким уменьшением удельной поверхности при прокаливании из-за разрушения структуры.Наблюдаемое увеличение расстояния d может быть связано с потерей адсорбированных молекул воды и постепенным термическим разложением алкильных групп, что приводит к удлинению пор и расширению расстояния между слоями структуры. Как сообщалось ранее [17, 18], полимеризация тетрамера карбоксилата циркония может происходить за счет присутствия ОН-групп, образующих мостик между двумя тетрамерами. Такой процесс полимеризации мог быть причиной образования пористых карбоксилатов циркония с большой площадью поверхности.Как указано в таблице 1, синтезированный цирконий α -гидроксиизобутират ( Zr-9 ) содержит большое количество молекул воды по сравнению с другими карбоксилатами. Дополнительная вода может быть приписана молекулам воды, которые связаны с ионом циркония, что приводит к высокой поляризации, которая вызывает сильные взаимодействия с другими молекулами воды посредством водородных связей. Для изучения способов координации карбоксилатных лигандов была проведена инфракрасная спектроскопия.Известно, что карбоксилатные лиганды, связанные в мостиковой бидентатной конфигурации, имеют значение около 160 см -1 (расщепление между асимметричными и симметричными частотами валентных колебаний карбонила), в то время как хелатирующие бидентатные карбоксилаты имеют меньшее значение (100 см -1 ). или меньше). С другой стороны, монодентатные карбоксилаты дают более высокое значение примерно на 200 см -1 [26, 27]. Инфракрасный спектр алифатического карбоксилата циркония, пропионата циркония ( Zr-1 ) (рис. 3(а)), показывает полосу с центром при 3377 см -1 , соответствующую полосе валентных колебаний O-H, связанной водородной связью, в то время как эта полоса при 3643 см -1 относится к моде растяжения для свободного ОН.Полосы при 2980 см -1 и 2930 см -1 могут быть отнесены к асимметричным и симметричным метильным группам карбоксилатных лигандов соответственно, а полоса при 1340 см -1 относится к колебательной моде СН 3 группа. Полосы около 1560 см -1 и 1439 см -1 соответствуют асимметричным и симметричным валентным колебаниям карбоксилата соответственно. ИК-полоса около 1470 см -1 приписывается деформационным модам для CH 3 и C-O-H.В таблице 2 приведены частоты валентных колебаний карбоксилатной карбонильной группы и расщепления () между асимметричными и симметричными частотами валентных колебаний карбонила карбоксилатных комплексов циркония. Значения α -гидроксикарбоксилатных комплексов циркония находились в диапазоне 227-274 см -1 , в то время как другие карбоксилатные комплексы циркония показали более низкие значения в диапазоне 121-152 см -1 . Более низкие значения для негидроксилированных карбоксилатов циркония могут быть связаны с мостиковой бидентатной связью для карбоксилатов.Результаты в таблице 2 также показывают, что значения для карбоксилатов циркония немного увеличиваются с увеличением длины цепи или разветвления карбоксилатных лигандов. Среди алифатических карбоксилатов пропионат ( Zr-2 ) имеет наименьшее значение 121 см -1 , а пивалат ( Zr-5 ) имеет самое высокое значение 152 см -1 . Кроме того, алифатические комплексы (т.е. пропионат циркония, пивалат циркония, гидроксипивалат циркония и 2-этилгексаноат) демонстрируют более низкие частоты асимметричного удлинения карбонильных групп, чем комплексы α -гидроксикарбоксилат циркония.Наблюдался большой сдвиг частот валентных колебаний карбонила между карбонилом свободной кислоты (1700–1730 см -1 ) и комплексами (1560–1580 см -1 ). Этот сдвиг связан с тем, что когда металлический цирконий координируется с кислородным фрагментом карбонильной группы в карбоксилатных лигандах с бидентатной конфигурацией, связи С-О ослабевают из-за совместного использования электронов карбонильного кислорода при связывании с ионы циркония. Напротив, комплексы α -гидроксикарбоксилата показали более высокое асимметричное растяжение карбонильных групп (1,620–1,650 см -1 ).Это может быть связано с хелатированием одного атома кислорода карбонильной группы и кислорода α -гидроксильной группы с ионом циркония в пятичленное кольцо. Это приведет к монодентатному карбоксилату, который, как ожидается, будет иметь большую ценность.
|