KRISTALLISATIE VAN ZIRKONIUMOXIDE

PETER SCHOUTEN

KRISTALLISATIE VAN
ZIRKONIUMOXIDE

Zirkoniumoxide is niet meer weg te denken uit de tandheelkunde. Sinds de introductie zo’n 20 jaar geleden zijn de mogelijkheden met zirkoniumoxide enorm toegenomen. Wat gebeurt er tijdens het sinteren? Welke
soorten zijn er? En hoe krijgt het eindproduct uiteindelijk de juiste vorm en kleur?

De eerste generatie zirkoniumoxides voor gebruik in de tandheelkunde waren de PSZ-soorten: Partially Stabilised Zirconia. Deze met yttriumoxide gestabiliseerde vorm van zirkoniumoxide, die momenteel niet meer wordt gebruikt, bestond uit een mix van monokliene, tetragonale en kubische kristallen.
Jarenlang werd vervolgens de zogenaamde Y-TZP-variant gebruikt (yttria tetragonal stabilised zirconia polycrystal). Deze soort heeft een hoge buigsterkte (> 1.000 MPa), een wit-opaak voorkomen. en bestaat voor het overgrote deel uit tetragonale kristallen met een diameter van enkele honderden nanometers. Om het materiaal stabiel te houden bij kamertemperatuur wordt hieraan circa 3 mol% yttriumoxide toegevoegd. Soms wordt deze variant daarom aangeduid als 3Y zirkoniumoxide.
Om de esthetische eigenschappen te verbeteren, werden nieuwe varianten ontwikkeld, zoals de kubische zirkoniumoxide. Deze vorm kenmerkt zich door een hoge translucentie, maar een lagere buigsterkte. De buigsterkte van deze soort is weliswaar een stuk lager dan die van de tetragonale, maar nog steeds een stuk hoger dan die van lithiumdisilicaat. Deze soort bevat meer yttriumoxide: van 4 tot meer dan 5 mol%.

CRYSTAL PHASES

Zirkoniumkristallen kennen we in drie gangbare vormen:

Monoklien

Normaal gesproken bestaat zirkoniumoxide bij kamertemperatuur alleen in de monokliene fase. Monoklien zirkoniumoxide heeft een lage sterkte en een lage translucentie

Tetragonaal
Deze zirkoniumoxidekristallen zijn metastabiel en bestaan alleen bij kamertemperatuur na stabilisatie met onder andere yttriumoxide. Tetragonaal zirkoniumoxide is sterk, maar tegelijkertijd niet esthetisch.

Kubisch
Kubische kristallen zijn stabiel en zorgen voor een verbeterde translucentie. Door toevoeging van een hoger aandeel yttriumoxide zijn kubische zirkoniumoxidewerkstukken minder sterk zijn dan de tetragonale. Ze zijn daarentegen hoog esthetisch en daarom zelfs geschikt voor monolithische restauraties in de esthetische zone.

KRISTALLISATIEPROCES
Zirkonium wordt vrijwel altijd aangeboden als gedeeltelijk voorgesinterd materiaal. Het is altijd wit. De echte kleur komt pas naar voren tijdens het sinteren. Tijdens het sinteren krimpt het materiaal en krijgt het zijn bedoelde grootte. Heel veel kleine kristallen smelten samen tot grote kristallen. Het totale volume neemt dus af, maar de kristallen worden groter. In de software wordt daarom rekening gehouden met de krimpfactor, zodat het eindproduct na het sinteren behalve de juiste kleur ook de juiste maat heeft.

Tijdens het sinteren smelten kleine kristallen samen tot grote.

KATANA™ Multilayer HTML voor (links) en na sinteren.

• 9 nov. 2021

Over de auteur

Peter Schouten