Influência do tamanho da partícula, do jateamento prévio à sinterização e do envelhecimento na resistência mecânica de uma zircônia estabilizada por ítria

Abstract

Pouco se sabe sobre o efeito do jateamento pré-sinterização da zircônia na sua resistência mecânica, sob condições de envelhecimento. Este estudo avaliou a influência do tamanho da partícula, do momento do jateamento e do envelhecimento na resistência mecânica de uma zircônia estabilizada por ítria. Quatrocentos discos de uma zircônia estabilizada por ítria pré-sinterizados foram alocados como segue: sem jateamento; jateamento com partículas de óxido de alumínio (Al2O3) de 50 µm ou 120 µm antes (50/PRÉ ou 120/PRÉ) ou após (50/PÓS ou 120/PÓS) sua sinterização. Os discos foram não envelhecidos (24h) ou envelhecidos por: ciclagem mecânica (CM); envelhecimento hidrotérmico (EH) ou CM+EH, totalizando 20 grupos (n=20). Os espécimes foram submetidos ao teste de resistência à flexão biaxial (RFB) e, posteriormente, foram analisados fractograficamente. A análise de difração de raios-X (DRX) foi realizada em determinadas condições para caracterizar cristalograficamente o efeito do jateamento na zircônia. Os dados de RFB (MPa) foram analisados por ANOVA a 3 fatores e pós teste de Games Howell (α=0,05). Também foi realizada análise de Weibull. A RFB e a resistência característica (σ0) dos grupos 120/PÓS, envelhecidos ou não, foram significativamente maiores que as dos demais grupos jateados, e estatisticamente similares ou maiores que as dos respectivos grupos sem jateamento. Em contrapartida, o grupo 120/PRÉ/não envelhecido e todos os grupos 50/PRÉ apresentaram os menores valores. Em todos os grupos, o defeito inicial se originou na superfície submetida à tração. Nem o jateamento, nem o envelhecimento (exceto o grupo 50/PÓS/CM+EH) reduziram a confiabilidade da zircônia em relação à dos respectivos grupos controles. O jateamento promoveu um aumento do conteúdo de fase monoclínica, enquanto a sinterização zerou essa fase. O jateamento da zircônia antes da sinterização teve pior desempenho para RFB em comparação ao realizado após sua sinterização, sob os meios de envelhecimentos. A RFB e σ0 foram fortemente determinadas pelo tamanho da partícula e pelo momento do jateamento, enquanto o envelhecimento agiu apenas quando a zircônia foi jateada antes da sinterização.

Little is known about the effect of air-abrasion before zirconia sintering on its strength, under aging challenge. This study aimed to verify the influence of the air-abrasion moment (before or after zirconia sintering), particle size (50 or 120 μm) and aging on the mechanical strength of a Y-TZP ceramic. Four hundred pre-sintered zirconia discs were allocated as follows: non-air-abraded; air-abraded with 50 μm or 120 μm Al2O3 particles before (50/BS or 120/BS) or after sintering (50/AS or 120/AS). The discs were non-aged (24h) or aged by: mechanical cycling (MC); hydrothermal aging (HA) or by both methods (MC+HA), totaling 20 groups (n=20). Specimens were subjected to biaxial flexural strength test (BFS). Fractographic analysis was performed to identify the fracture origin. The X-ray diffraction analysis (XRD) was performed under certain conditions to characterize the crystallographic effect of air-abrasion on the zirconia. The BFS data (MPa) were analyzed by ANOVA and Games Howell post hoc test (α=.05). Weibull statistics was also applied. The BFS and the characteristic resistance (σ0) of the 120/AS groups, aged or not, were significantly higher than those of the other air-abraded groups, and statistically similar or higher than the respective groups without air-abrasion. In contrast, the 120/BS/non-aged group and all those 50/BS presented the lowest values. In all groups, the initial defect had its origin on the tensile stress side. Neither air-abrasion nor aging (except for 50/AS/MC+HA) reduced the zirconia reliability compared with the respective controls. Air-abrasion promotes an increase in the monoclinic phase content, while sintering zeroed this phase. Air-abrasion before zirconia sintering yields worse performance for BFS than after sintering, under aging challenges. The BFS and σ0 were strongly determined by the particle size and air-abrasion moment, while aging acted only when the zirconia was air-abraded before sintering.