Диоксид циркония для зубного протезирования — коронки, мосты и имплантаты
Стоматологический цирконий 3Y-TZP — степени прозрачности ST/UT/HT, прочность на изгиб >1200 МПа, стойкость к старению для долгосрочной клинической надёжности
Иттрий-стабилизированный тетрагональный поликристалл диоксида циркония (3Y-TZP) стал доминирующим материалом в несъёмном зубном протезировании, вытесняя металлокерамические коронки (PFM) и дисиликат лития в применениях, требующих как высокой прочности, так и приемлемой эстетики. Мировой рынок стоматологического циркония превышает 2.5 млрд долларов США ежегодно и растёт на 8–10% в год, чему способствует внедрение CAD/CAM, спрос пациентов на безметалловые реставрации и доступность многослойных заготовок с переменной прозрачностью.
SEMITECH поставляет стоматологический порошок 3Y-TZP — аналог Tosoh TZ-3YSB-E — для производителей заготовок и компаний стоматологических материалов по всему миру.
Материаловедение: почему 3Y-TZP для стоматологических применений
3Y-TZP содержит примерно 3 мол.% иттрия (Y₂O₃) в качестве стабилизатора, который удерживает тетрагональную кристаллическую фазу при комнатной температуре. Эта метастабильная тетрагональная фаза является источником исключительных механических свойств циркония через механизм трансформационного упрочнения: при формировании поля напряжений у вершины трещины тетрагональные зёрна превращаются в моноклинную фазу с объёмным расширением 3–5%, создавая сжимающие напряжения, противодействующие распространению трещины.
Этот механизм даёт стоматологическому цирконию уникальную комбинацию свойств, не имеющую аналогов среди других керамик в полости рта:
- Прочность на изгиб: >1200 МПа (трёхточечный изгиб, ISO 6872) — в 3–4 раза выше, чем у дисиликата лития
- Трещиностойкость: 5–10 МПа·м^0.5 — позволяет изготавливать мосты большой протяжённости (4+ единицы)
- Твёрдость: 12–13 ГПа (по Виккерсу) — достаточная износостойкость без чрезмерного стирания антагониста при надлежащей полировке
- Биосовместимость: соответствует ISO 10993, нет цитотоксичности, нет раздражения слизистой
Степени прозрачности: ST, UT, HT и SHT
Развитие стоматологического циркония определялось спросом на улучшенную прозрачность без потери прочности. Современный стоматологический цирконий выпускается в четырёх уровнях прозрачности:
| Степень | Содержание иттрия | Общее светопропускание (1 мм) | Прочность на изгиб | Основное применение |
|---|---|---|---|---|
| ST (стандартная прозрачность) | 3 мол.% Y₂O₃ | ~33% | >1200 МПа | Каркасы, мосты большой протяжённости |
| UT (ультра-прозрачность) | 3 мол.% Y₂O₃ | ~37% | >1100 МПа | Монолитные коронки жевательных зубов |
| HT (высокая прозрачность) | 4–5 мол.% Y₂O₃ | ~42% | >800 МПа | Монолитные коронки передних зубов |
| SHT (сверхвысокая прозрачность) | 5 мол.% Y₂O₃ | ~49% | >650 МПа | Виниры передних зубов, вкладки |
Компромисс носит фундаментальный характер: увеличение содержания иттрия смещает кристаллическую структуру от тетрагональной к кубической фазе, улучшая светопропускание, но снижая эффект трансформационного упрочнения. Степени ST и UT (3Y-TZP) сохраняют полное упрочнение и подходят для каркасов и монолитных реставраций жевательных зубов. Степени HT и SHT (4Y/5Y-TZP) жертвуют частью прочности ради эстетики передних зубов.
▶Show full content (4 sections)
Спецификации порошка для производства стоматологических заготовок
| Параметр | Спецификация | Метод испытания |
|---|---|---|
| Содержание ZrO₂ + HfO₂ | ≥99.0% | XRF |
| Содержание Y₂O₃ | 4.5–5.6 мас.% (3 мол.%) | XRF |
| Содержание Al₂O₃ | 0.20–0.30 мас.% | XRF |
| SiO₂ | <0.02 мас.% | ICP-OES |
| Fe₂O₃ | <0.01 мас.% | ICP-OES |
| Na₂O | <0.04 мас.% | ICP-OES |
| Удельная площадь поверхности (BET) | 6–9 м²/г | Адсорбция N₂ |
| Медианный размер частиц d50 | 0.3–0.6 μm (гранулированный) | Лазерная дифракция |
| Морфология гранул | Сферическая (распылительная сушка) | SEM |
| Плотность после спекания | >6.05 г/см³ (≥99.5% ТП) | Архимед |
Добавление 0.20–0.30 мас.% Al₂O₃ является критически важным: оксид алюминия действует как ингибитор роста зёрен при спекании, поддерживая средний размер зерна ниже 0.5 μm, что необходимо как для механических свойств, так и для стойкости к низкотемпературной деградации (LTD).
Устойчивость к низкотемпературной деградации (старению)
Низкотемпературная деградация — также известная как гидротермальное старение — это самопроизвольное тетрагонально-моноклинное фазовое превращение в присутствии воды или пара при 150–400°C. В полости рта этот процесс медленно протекает при 37°C, но может ухудшать целостность поверхности в временных масштабах 10–20 лет.
Устойчивость к старению контролируется:
- Размером зерна: средний размер зерна <0.5 μm минимизирует движущую силу спонтанного превращения
- Содопантом Al₂O₃: 0.25 мас.% Al₂O₃ замедляет зарождение моноклинной фазы на границах зёрен
- Распределением иттрия: равномерное распределение иттрия на уровне зерна предотвращает обеднённые иттрием зоны, служащие центрами зарождения превращения
Порошок 3Y-TZP SEMITECH сформулирован с контролируемым содержанием Al₂O₃ и равномерным соосаждением иттрия для соответствия требованию испытания на ускоренное старение ISO 13356: <25% моноклинной фазы после 5 часов при 134°C / пар 2 бар (эквивалент 15–20 лет in vivo).
Обработка: от порошка к стоматологической заготовке
Распылительная сушка → Холодное изостатическое прессование (CIP) при 150–200 МПа → Предварительное спекание при 900–1100°C для достижения плотности заготовки, пригодной для фрезерования CAD/CAM (меловая твёрдость) → Отгрузка как предварительно спечённые заготовки → CAM-фрезерование в стоматологической лаборатории → Финальное спекание при 1450–1550°C в течение 2 часов до >99.5% теоретической плотности.
Предварительно спечённая заготовка должна иметь равномерную плотность и нулевые внутренние дефекты (трещины, включения, градиенты плотности) для производства реставраций без дефектов после финального спекания. Это предъявляет строгие требования к сыпучести порошка, поведению при прессовании и характеристикам выжигания связующего.
Почему SEMITECH
SEMITECH поставляет стоматологический порошок 3Y-TZP, эквивалентный Tosoh TZ-3YSB-E, по прямым китайским ценам — как правило, на 30–40% ниже японских прейскурантных цен OEM при эквивалентных технических характеристиках. Наше предложение включает:
- Рецептура, эквивалентная Tosoh: 3 мол.% Y₂O₃, 0.25 мас.% Al₂O₃, гранулы распылительной сушки, оптимизированные для CIP
- Полный аналитический пакет: XRF, BET, PSD, плотность после спекания, прочность на трёхточечный изгиб, тест на ускоренное старение
- Нормативная поддержка: данные соответствия ISO 13356, отчёты по биосовместимости (ISO 10993)
- Пользовательские рецептуры: степени 4Y и 5Y для заготовок HT/SHT, цветные порошки с добавками оксидов переходных металлов
Свяжитесь с info@semitechnm.com для получения образцов и технических паспортов.