Desenvolvimento e caracterização de alumina tenacificada por zircônia dopada com óxido de magnésio para uso em próteses odontológicas

Abstract

A zircônia (3Y-TZP), que é o material de eleição nesses casos, apresenta degradação em meio úmido que impacta nas propriedades. Novos materiais, como alumina tenacificada por zircônia (ZTA) pode ser uma boa alternativa por possuir a degradação em meio úmido mais lenta e boas propriedades mecânicas, como resistência à flexão (856 MPA e dureza (2,9 GPa). Sendo assim, o objetivo deste estudo foi sintetizar uma ZTA com coloração branca e avaliar a resistência à flexão biaxial (RF), o módulo de Weibull e a probabilidade de falha. Para tanto foram confeccionados discos (15 x 1,6 mm) de 3Y-TZP (controle, n=15), ZTACr (ZTA dopada com óxido de crômio, n=15, coloração rosa) e ZTAMg (ZTA dopada com óxido de magnésio, n=15, coloração branca). Os grupos foram produzidos por meio da mistura de pós de oxido de alumina, óxido de zircônia, óxido de magnésio, óxido de estrôncio, e óxido de crômio, esses passaram por moagem e secagem, foram prensados em discos e submetidos a tratamento térmico (1450 - 1500 oC). A RF foi realizada em máquina de ensaios universal EMIC DL2000 (5KN, 0,5 mm/min), seguido do cálculo do módulo de Weibull (m) e probabilidade de falha. A microestrutura da superfície foi obtida em microscópio eletrônico de varredura (n=3). Os dados de RF foram analisados por meio de Anova um fator. Os resultados de RF (em MPa) foram: 3Y-TZP = 646,28 ± 121,6; ZTACr = 545,76 ± 117,5; ZTAMg = 915,5 ± 257,7. Todas as cerâmicas passaram pelo teste de confiabilidade (m) e a melhor probabilidade de falha foi para o grupo ZTAMg (948 MPa). Concluiu-se que o método proposto foi capaz de sintetizar com sucesso um compósito branco à base de alumina-zircônia com dopagem com magnésio promissor para uma futura aplicação como prótese odontológica.

Zirconia (3Y-TZP) which is the material of choice in these cases, presents degradation in humid environment that impacts on properties. New materials, such zirconia-toughened alumina (ZTA) could be a good alternative, because it has less propensity to degradation and good mechanical properties, such as flexural strength(856 MPa) and hardness (2,9 GPa). Thus, the aim of these study is to synthesize a white colored ZTA and to evaluate the biaxial flexural strength (FS), the Weibull module and failure probability. For this purpose, discs (15 x 1.6 mm) of 3Y-TZP (control, n=15); ZTACr (ZTA doped with chromium oxide, n=15, pink colored), and ZTAMg (ZTA doped with magnesium oxide, n=15, white colored) were made. The groups were produced by mixing powders, dried and pressed uniaxially in discs and subjected to heat treatment (1450 – 1500 oC) The FS was performed in a universal testing machine EMIC DL 2000 (5kN, 0.5mm/min) followed by calculation of the Weibull module and failure probability. The surface microstructure was obtained using a scanning electronic microscope (n=3). Anova one-way analyzed the FS data. The FS results (MPa) were: 3Y-TZP = 646.28 ± 121.6, ZTACr = 545.76 ± 117.5 and ZTAMg = 915.5 ± 257.7. All ceramics have passed the reliability test (m) and the best failure probability was for the ZTAMg (984 MPa). It was concluded that the proposed method of synthesizing the new material was able to successfully manufacture a white composite based on zirconia-toughened alumina doped with magnesium oxide ideal for future application as a dental prosthesis.