Production and characterızatıon of MGO partially stabilized zirconia dental ceramics

There are three types of zirconium containing ceramic systems in literature for dental applications. These are classified as yittrium tetragonal zirconia polycrystals (3Y-TZP), magnesium partial stabilized zirconia (Mg-KSZ) and zirconia toughened alumina (ZTA). MgO is an additive in partial stabilized ZrO2 based ceramics, which is widely studied. This study consists of three steps. In the first step. Mg-partial stabilized zirconia (Mg-PSZ) powder was prepared with the addition of magnesium cloride and calcium oxide to the monoclinic zirconia powder. Further step involves dry pressing and cold isostatic pressing of the powders obtained and sintering process of the compacts at three different temperature. Percentages of apparent porosity, closed porosity, total porosity of the samples were calculated. Phase analysis and microstructure investigations were also evaluated by XRD and SEM and mechanical properties were measured by 3-point bending tests and microhardness tests. A commercially available powder stabilized with %3 mol yttria was prepared and sintered in the same conditions by the aim of comparison. As a result, zirconia powder prepared by magnesium cloride and calcium oxide contain a high amount of cubic zirconia with tetragonal phase and calcium zirconate phases. The results showed that the samples synthesized in this study contain high porosity accordingly, two more recipes were prepared by adding magnesium cloride and magnesium nitrate and these powder mixtures were attrition milled before sintering. Consequently, fine grained microstructures and high densities were obtained.Dental uygulamalarda kullanılan üç çeşit zirkonyum içeren seramik sistemi mevcuttur. Bunlar, yitriyum tetragonal zirkonya polikristalleri (3Y-TZP), magnezyum kısmen stabilize zirkonya (Mg-KSZ) ve zirkonya ile toklaştırılmış alümina (ZTA) şeklinde sınıflandırılırlar. MgO diğer kararlılaştırıcı oksitlere göre daha ucuz ve bol bulunuduğu için kısmen stabilize edilmiş ZrO2 esaslı seramiklerde en fazla araştırmaya konu olmuş katkıdır. Bu çalışma üç aşamadan oluşmaktadır. Birinci aşamada monoklinik zirkonyaya magnezyum klorür ve kalsiyum oksit katkısı ile Mg-kısmen stabilize zirkonya (Mg-KSZ) tozu hazırlanmıştır. İkinci aşamada, hazırlanan tozlar kuru presleme ve soğuk izostatik presleme ile şekillendirilmiştir ve şekillendirilen numuneler 1400, 1450 ve 1500°C olmak üzere üç farklı sıcaklıkta sinterlenmiştir. Sinterlenen numunelerin görünür, kapalı ve toplam gözenek yüzdeleri, bulk yoğunlukları hesaplanmıştır. Ayrıca XRD ile faz analizleri, üç nokta eğme dayanımı ve mikro sertlik gibi mekanik özellikleri belirlenmiş, SEM ile mikroyapıları incelenmiştir. Ayrıca piyasadan hazır olarak temin edilen % 3 mol yittria ile stabilize edilmiş zirkonya tozu da aynı şekilde şekillendirilip sinterlenmiş ve elde edilen sonuçlar kıyaslanmıştır. Sonuç olarak elde edilen zirkonya tozu yüksek oranda kübik faz yanında tetragonal zirkonya ve kalsiyum zirkonat fazı içermektedir. Sinterlenen ürünler yüksek oranda gözenek içermektedir, bu nedenle magnezyum nitrat ve magnezyum klorür katkısı ile ilave olarak iki adet reçete oluşturulmuş ve bunlar attritör değirmende öğütülerek sinterlenmiştir. Neticede daha ince taneli bir yapı ve yüksek yoğunluk elde edilmiştir