Alumina ve Titanya eş-doplanmış zirkonya seramiklerinin mekanik ve biyolojik özellikleri

Abstract

Günümüzde daha doğala yakın göründüğünden dolayı zirkonya diş hekimliğinde oldukça yaygın olarak kullanılmaktadır. Ayrıca, zirkonya‟nın yüksek sertliği ve kırılma tokluğu, biyolojik uyumluluğu ve estetik görünümü sebebiyle de en çok tercih edilen seramik malzemelerin arasında yer alır. Bu çalışmada, mekanik öğütme yöntemi ile katkı maddeleri farklı oranlarda (0 ve % 2.0) % 3 mol yttria (Y2O3) içeren zirkonya içerisine sırasıyla katılmıştır. Şekillendirilen numuneler sırasıyla 1350, 1450 ve 1550 °C‟ de 2 saat süresince sinterlenmiş olup, katkı maddelerinin etkilerini gözlemlemek için yoğunluk, sertlik, kırılma tokluğu ve hücre tutunma oranı hesaplanmıştır. Sertlik ve kırılma tokluğu hesapları için Vicker‟s sertlik yöntemi kullanılmıştır. X Ray Kırınım Yöntemi (XRD) ile yalnızca titanya içeren ve hem titanya hem de alumina içeren numunelerin kristal faz analizleri yapılmıştır. Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) kullanılarak numunelerin tane boyutları hesaplanmıştır ve yüzey morfolojisi incelenmiştir. Deney sonuçlarına göre katkı malzemelerinin oranı arttıkça, yoğunluğun düştüğü görülmüştür. Mekanik özellikler göz önünde bulundurulduğunda en yüksek sertlik ve tokluk değerleri % 0.5 TiO2 ve % 1.0 Al2O3 numunelerinde elde edilmiştir. Titanya ve aluminanın zirkonya içerisine katılması faz değişimine sebep olmamıştır ancak tane boyutunu küçültmüştür. Ayrıca, katkı maddeleri numune yüzeyine hücrelerin tutunmasını ve büyümesini de olumlu yönde etkilemiştir.

Zirconia-based ceramics have generated considerable interests in the dental community as restorative dental materials due to their superb mechanical and chemical properties, biocompatibilty, and aesthetic characteristics. This study was to produce 3Y-TZP ceramics by adding titania and alumina as a dopant. Various amounts (ranging from 0 to 2 wt%) of TiO2 and Al2O3 were mono and co-doped to tetragonal zirconia ceramic containing 3 mol% yttria (3Y-TZP) by mechanical ball milling. The shaped samples were pressureless sintered at 1350, 1450 and 1550 °C for 2 hrs. Density, hardness, fracture toughness, and cell attachment of the co-doped 3Y-TZP ceramics were measured with respect to dopant addition. The mechanical property was determined using the method of Vickers indentation after sintering. XRD was operated to examine the crystalline phases in the titania and/or alumina-added zirconia ceramics. SEM was used for analysis of grain size and surface morphology. The results show that density decreased gradually as the amount of dopant was increased. The mechanical properties showed the maximum value when 0.5 wt% TiO2 and 1.0 wt% Al2O3 were co-doped to 3Y-TZP. Crystalline phase formation and microstructural morphology were investigated by XRD and SEM analyses to explain the variations in the properties. Co-doping of TiO2 and Al2O3 to 3Y-TZP did not have an influence on the phases present, but decreased the grain size. The co-doping also affected the cell attachment and the growth on the surface of the zirconia ceramics.