Processamento e caracterização mecânica de cerâmica zircônia Y-TZP para manufatura de copings odontológicos

Abstract

A zircônia tetragonal policristalina estabilizada com ítria ou zircônia Y-TZP, atualmente é utilizada como biomaterial na odontologia, para a confecção de próteses por meio da tecnologia CAD/CAM, a partir de blocos comerciais pré-sinterizados. A cerâmica Y-TZP é biocompatível, bioinerte e apresenta estética e propriedades mecânicas adequadas à aplicação. Contudo, as características mecânicas podem variar de acordo com o método de fabricação podendo estar sujeita à falhas por fratura frágil causada por defeitos oriundos das etapas de conformação, pré-sinterização, usinagem da prótese ou sinterização. Dessa forma, o objetivo do presente trabalho foi avaliar o processamento cerâmico e determinar as propriedades mecânicas da zircônia Y-TZP. Os blocos foram conformados por prensagem uniaxial e isostática a 200 MPa, pré-sinterizados com diferentes parâmetros (900°C e 950°C) de temperatura, submetidos a ensaio de microdureza Vickers e usinados por CAD/CAM para confecção de próteses. O material pré-sinterizado foi cortado em barras, sinterizado e submetido aos ensaios mecânicos para a determinação da resistência à flexão, módulo elástico dinâmico e estático. Os resultados indicaram que o processo térmico de pré-sinterização com patamar a 950°C proporcionou material adequado ao manuseio e usinagem CAD/CAM com microdureza similar aos materiais disponíveis comercialmente. Os valores de módulo de elasticidade do material após a sinterização final, determinados pelos métodos dinâmicos e estático, entre 205,7 e 231,9 GPa, estão próximos aos relatados na literatura (entre 200 e 220 GPa). As análises estatísticas pelo método ANOVA (p>0,05) e testes de Tukey-Kramer demonstraram que o processo de pré-sinterização não exerceu influência na resistência mecânica após a sinterização final. Assim, o processo de fabricação estudado neste trabalho apresentou parâmetros que possibilitaram a confecção de próteses odontológicas, por meio da tecnologia CAD/CAM, obtendo materiais com propriedades mecânicas adequadas à confecção de copings odontológicos.

The polycrystalline tetragonal yttria stabilized zirconia or Y-TZP zirconia is currently used as a biomaterial in dentistry for the manufacture of prostheses by means of the CAD / CAM technology with pre-sintered commercial blocks. Y-TZP ceramic is biocompatible, bioinert and presents aesthetic features and appropriate mechanical properties for the application. However, the mechanical characteristics can vary according to the manufacturing method and may be subjected to failure by brittle fracture caused by defects originated from forming, pre-sintering, prosthesis machining or sintering. Thus, the goal of this work was to evaluate the ceramic processing and determine the mechanical properties of the Y-TZP zirconia. Blocks were formed by uniaxial and isostatic compression at 200 MPa, pre-sintered with different temperature parameters (900°C and 950°C), subjected to Vickers microhardness test and machined by CAD / CAM for prostheses manufacture. The pre-sintered material was cut into bars, sintered and submitted to mechanical tests in order to determine flexural strength, static and dynamic elastic modulus. Results showed that the pre-sintering thermal process with 950°C as a baseline provided a suitable material handling and machining CAD / CAM with a microhardness similar to the materials commercially available. The Young’s modulus values of the material after the final sintering, determined by the dynamic and static methods were found between 205.7 and 231.9 GPa are close to those reported in the literature (between 200 and 220 GPa). The statistical analyses via ANOVA (p> 0.05) method and Tukey-Kramer tests showed that the pre-sintering process had no influence on the mechanical resistance after the final sintering. Therefore, the manufacturing process studied in this work presented parameters that enabled the manufacture of dental prostheses by means of the CAD / CAM technology, obtaining materials with suitable mechanical properties to dental copings confection.