Aging resistance improvement of 3y-TZP: laser texturization and coating (12CE-TZP and 5y-PSZ)

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Pereira, Rafael Santiago Floriani
Data de Publicação: 2017
Tipo de documento: Tese
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSC
Texto Completo: https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/187790
Resumo: Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2017
id UFSC_a1c789e9bfc8040617d123a18dfd5580
oai_identifier_str oai:repositorio.ufsc.br:123456789/187790
network_acronym_str UFSC
network_name_str Repositório Institucional da UFSC
repository_id_str 2373
spelling Universidade Federal de Santa CatarinaPereira, Rafael Santiago FlorianiFredel, Márcio CelsoHenriques, Bruno Alexandre Pacheco de Castro2018-07-06T04:03:43Z2018-07-06T04:03:43Z2017352990https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/187790Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2017Abstract: Zirconia-based ceramics have been successfully used in the dentistry field. However, in the recent past, several HIP implants, containing zirconia pieces, were surgically replaced due to a phenomenon called aging. Because of this, many studies have been performed aiming at avoiding this phenomenon. Some alternatives found were grain size decrease and yttria replaced by cerium oxide in order to stabilize the zirconia tetragonal phase. Notwithstanding, this replacement has a disadvantage on mechanical strength. As an alternative to reduce aging, two approaches were used in this work: the manufacturing of a protective layer, by dip coating, and recrystallization, by laser treatment, of yttria stabilized zirconia. Moreover, adhesion issues and weak biological connection of zirconia-based ceramics have been extensively discussed and laser treatments are reported as an alternative to overcome these problems. In this thesis, in order to evaluate the effect of these surface modifications, a 3 mol% yttria stabilized zirconia commercial powder was used as bulk material. This powder was uniaxially pressed (200 MPa) into discs and the green bodies were dip coated using suspensions containing 12 mol% ceria stabilized zirconia or 5 mol% yttria stabilized zirconia. After sintering, samples showed a good coating-bulk homogeneity and aging protection for about 36 years in-vivo. Regarding mechanical properties, coating quality seems to play a more significant role than the material used, decreasing the resistance from ~1600 MPa to ~700 MPa. Laser treatments were performed in the same bulk material described, pressed and sintered. This approach was effective in aging kinetics reducing due to zirconia grains recrystallization, decreasing the monoclinic content from ~20% to ~10 after 18 h of accelerated aging. Samples mechanical strength was reduced regarding parameters used. The highest bending strength was measured as ~1400 MPa and the worst ~600 MPa.Cerâmicas à base de zircônia têm sido usadas com sucesso na área odontológica. Entretanto, em um passado recente, diversas próteses coxofemorais, com componentes fabricados em zircônia, necessitaram ser reimplantadas devido a um fenômeno chamado envelhecimento. Por conta disto, muitos estudos têm sido realizados em busca de minimizar este fenômeno. Algumas alternativas encontradas foram a redução do tamanho de grão deste material ou a substituição da ítria por óxido de cério para a estabilização da fase tetragonal da zircônia. Todavia, esta substituição traz consigo a desvantagem da redução da resistência à flexão deste material. Como alternativa para minimizar os efeitos do envelhecimento duas abordagens foram utilizadas neste trabalho: a criação de uma camada resistente ao envelhecimento, via dip coating e a recristalização, via tratamento a laser, da zircônia estabilizada com ítria. Além disso, problemas de adesão e fraca conexão biológica das cerâmicas à base de zircônia já são amplamente discutidos, podendo os tratamentos a laser serem também aplicados visando contornar esta lacuna. Para o estudo do efeito destas modificações superficiais, foi utilizado como material base um pó comercial de zircônia estabilizada com ítria a 3 mol%. Este pó foi compactado via prensagem uniaxial (200 MPa) e nestas amostras a verde foram realizados recobrimentos, via dip coating, utilizando suspensões contendo pós de zircônia estabilizada com céria a 12 mol% ou zircônia estabilizada com ítria a 5 mol%. Após sinterizadas, as amostras mostram boa coesão recobrimento-substrato e capacidade de proteção ao envelhecimento por, pelo menos, 36 anos in vivo. Em relação às propriedades mecânicas, a qualidade do revestimento parece desempenhar um papel mais significativo do que o material utilizado, diminuindo a resistência de ~ 1600 MPa para ~ 700 MPa. Os tratamentos com laser foram realizados no mesmo substrato descrito, prensado e sinterizado. Esta abordagem foi eficaz na redução do envelhecimento devido à recristalização dos grãos de zircônia, diminuindo o conteúdo monoclínico de ~ 20% para ~ 10% após 18 h de autoclave. A maior resistência à flexão foi medida em ~ 1400 MPa e a menor ~ 600 MPa, de acordo com os parâmetros utilizados no laser.149 p.| il., grafs., tabs.engCiência dos materiaisEngenharia de materiaisÓxido de zircônioRevestimento cerâmicoRevestimento cerâmicoAging resistance improvement of 3y-TZP: laser texturization and coating (12CE-TZP and 5y-PSZ)info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALPCEM0456-T.pdfPCEM0456-T.pdfapplication/pdf5491691https://repositorio.ufsc.br/bitstream/123456789/187790/-1/PCEM0456-T.pdf36d807549550e9a53019c243a41edde3MD5-1123456789/1877902018-07-06 01:03:43.884oai:repositorio.ufsc.br:123456789/187790Repositório de PublicaçõesPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732018-07-06T04:03:43Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
dc.title.none.fl_str_mv Aging resistance improvement of 3y-TZP: laser texturization and coating (12CE-TZP and 5y-PSZ)
title Aging resistance improvement of 3y-TZP: laser texturization and coating (12CE-TZP and 5y-PSZ)
spellingShingle Aging resistance improvement of 3y-TZP: laser texturization and coating (12CE-TZP and 5y-PSZ)
Pereira, Rafael Santiago Floriani
Ciência dos materiais
Engenharia de materiais
Óxido de zircônio
Revestimento cerâmico
Revestimento cerâmico
title_short Aging resistance improvement of 3y-TZP: laser texturization and coating (12CE-TZP and 5y-PSZ)
title_full Aging resistance improvement of 3y-TZP: laser texturization and coating (12CE-TZP and 5y-PSZ)
title_fullStr Aging resistance improvement of 3y-TZP: laser texturization and coating (12CE-TZP and 5y-PSZ)
title_full_unstemmed Aging resistance improvement of 3y-TZP: laser texturization and coating (12CE-TZP and 5y-PSZ)
title_sort Aging resistance improvement of 3y-TZP: laser texturization and coating (12CE-TZP and 5y-PSZ)
author Pereira, Rafael Santiago Floriani
author_facet Pereira, Rafael Santiago Floriani
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Universidade Federal de Santa Catarina
dc.contributor.author.fl_str_mv Pereira, Rafael Santiago Floriani
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Fredel, Márcio Celso
dc.contributor.advisor-co1.fl_str_mv Henriques, Bruno Alexandre Pacheco de Castro
contributor_str_mv Fredel, Márcio Celso
Henriques, Bruno Alexandre Pacheco de Castro
dc.subject.classification.none.fl_str_mv Ciência dos materiais
Engenharia de materiais
Óxido de zircônio
Revestimento cerâmico
Revestimento cerâmico
topic Ciência dos materiais
Engenharia de materiais
Óxido de zircônio
Revestimento cerâmico
Revestimento cerâmico
description Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2017
publishDate 2017
dc.date.issued.fl_str_mv 2017
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2018-07-06T04:03:43Z
dc.date.available.fl_str_mv 2018-07-06T04:03:43Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/187790
dc.identifier.other.none.fl_str_mv 352990
identifier_str_mv 352990
url https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/187790
dc.language.iso.fl_str_mv eng
language eng
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv 149 p.| il., grafs., tabs.
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFSC
instname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
instacron:UFSC
instname_str Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
instacron_str UFSC
institution UFSC
reponame_str Repositório Institucional da UFSC
collection Repositório Institucional da UFSC
bitstream.url.fl_str_mv https://repositorio.ufsc.br/bitstream/123456789/187790/-1/PCEM0456-T.pdf
bitstream.checksum.fl_str_mv 36d807549550e9a53019c243a41edde3
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1766805308591570944

Registros relacionados