지르코니아, 특히 테트라고날 지르코니아 다결정(TZP)은 소결 중에 단사정에서 다사정 결정 상태로 변형되어 반투명성을 나타낼 수 있습니다.
이러한 변형은 입자 밀도, 강도 및 반투명도를 증가시킵니다.
지르코니아에서 반투명을 달성하는 과정에는 다공성을 최소화하고 작은 입자 크기를 유지하기 위한 소결 조건의 세심한 제어가 포함됩니다.
지르코니아가 반투명해지는 이유는 무엇일까요? 4가지 주요 요인 설명
1. 결정 구조 변형
지르코니아는 처음에 불투명하고 분필과 같은 외관을 가진 단사 결정 구조로 존재합니다.
일반적으로 1,100°C~1,200°C의 온도에서 소결하는 동안 지르코니아는 폴리테트라곤 상태로 상변환을 거칩니다.
이 변형은 재료의 강도와 밀도를 향상시킬 뿐만 아니라 투명도를 크게 개선하기 때문에 매우 중요합니다.
결정 구조의 변화는 입자를 보다 균일하게 정렬하여 빛의 산란을 줄여 투명도를 높입니다.
2. 소결 기술
소결 방법은 투명도를 구현하는 데 중요한 역할을 합니다.
기존의 소결 방식은 입자 크기가 커지고 다공성이 증가하여 투명도를 저해할 수 있습니다.
하지만 고압 방전 플라즈마 소결(HP-SPS)과 같은 첨단 기술을 사용하면 반투명 지르코니아를 효과적으로 생산할 수 있는 것으로 나타났습니다.
HP-SPS는 낮은 온도에서 빠르게 소결할 수 있어 투명성에 필수적인 작은 입자 크기와 낮은 다공성을 유지하는 데 도움이 됩니다.
3. 다공성 및 입자 크기 제어
다공성과 입자 크기는 지르코니아의 투명도에 영향을 미치는 두 가지 핵심 요소입니다.
입자 크기가 작고 다공성 수준이 낮을수록 빛의 산란이 감소하여 더 많은 빛이 재료를 통과할 수 있습니다.
이러한 최적의 특성을 달성하려면 소결 조건을 정밀하게 제어해야 합니다.
예를 들어, HP-SPS는 고압과 급속 가열을 통해 효과적으로 다공성을 최소화하고 입자 성장을 제어하여 투명도를 향상시킬 수 있습니다.
4. 음영의 영향
투명도와 직접적인 관련이 없지만 지르코니아의 음영은 소결 후 시각적 외관에 영향을 줄 수 있습니다.
특히 치과 응용 분야에서 미적 요건을 충족하기 위해 지르코니아에 음영 안료를 첨가하는 경우가 많습니다.
소결 온도와 프로파일은 이러한 안료의 작동 방식에 영향을 미쳐 최종 제품의 투명도에 영향을 미칠 수 있습니다.
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