Einfluss der Oberflächen- und Wärmebehandlung auf die Biegefestigkeit und Zuverlässigkeit der Y-TZP Keramik

Abstract

Ziel: Ziel dieser Studie war, den Einfluss verschiedener Oberflächenbehandlungen und der anschließenden Wärmebehandlung auf die Biegefestigkeit und die Zuverlässigkeit einer Y-TZP Keramik zu überprüfen. Materialien und Methoden: Sechs Gruppen mit 27 bis 30 Zirkoniumdioxid-Scheiben (LAVA ™ Frame, 3M ESPE, Seefeld, Deutschland) bekamen eine der folgenden Behandlungen : keine Behandlung, Sandstrahlen mit Aluminiumoxid-Partikeln (50 µm, 2 bar), Beschleifen mit feinkörnigen Diamanten (ISO-No. 806 314 111514 014, Komet Brasseler, Lemgo, Deutschland), Sandstrahlen und anschließendes Beschleifen, Sandstrahlen und anschließenden Brand oder Beschleifen und anschließenden Brand. Oberflächen von zufällig ausgewählten Proben wurden mit Raster-Elektronen-Mikroskopie untersucht und deren Rauheit wurde mit einem Profilometer gemessen. Nach der Behandlung wurde der biaxiale Biegeversuch zur Bestimmung der Biegefestigkeit der Scheiben verwendet und Röntgenbeugungsanalyse wurde angewendet, um den Einfluss der Oberflächen- und Wärmebehandlung auf die Phasenzusammensetzung zu beurteilen und das Auftreten von Phasenumwandlungen in der Y-TZP Keramik festzustellen. Die Daten wurden unter Verwendung von multiplen Welch-Tests und Anpassung der p-Werte mit der Bonferroni-Holm Methode analysiert, während die Überlebensfähigkeit mittels Weibull Analyse geschätzt wurde.

Ergebnisse: Alle Oberflächenbehandlungen haben die Biegefestigkeit des Materials signifikant erhöht und die anschließende Wärmebehandlung hat sie verringert, jedoch zu einem von der Kontrollgruppe nicht signifikanten Niveau. Alle Gruppen hatten niedrigere m Werte als die Testproben mit der Ausnahme der beschliffenen und gebrannten Gruppe, die die höchste Zuverlässigkeit aufwies. Zwischen der Oberflächenrauhigkeit der Scheiben und der Biegefestigkeit wurde keine Korrelation gefunden.

Schlussfolgerung: Die vorliegende Studie legt nahe, dass Sandstrahlen und Beschleifen verwendet werden können, um die Biegefestigkeit des Materials zu erhöhen, jedoch auf Kosten einer etwas niedrigeren Zuverlässigkeit. Sandstrahlen sollte nur nach dem Keramikbrand zur Verbesserung des Haftverbundes des Zementes an dem Material angewandt werden. Ein Regenerationsbrand sollte dem Beschleifen folgen, um die Zuverlässigkeit des Y-TZP Materials zu erhöhen, wobei auch eine hohe Biegefestigkeit bewahrt werden kann.

Objective: The purpose of this study was to evaluate the influence of different surface treatments and subsequent annealing on the flexural strength and reliability of a Y-TZP dental ceramic. Materials and methods: Six groups of 27 to 30 zirconia discs (LAVA™ Frame; 3M ESPE, Seefeld, Germany) underwent one of the following treatments: no treatment, sandblasting with alumina particles (50 µm, 2 bar), grinding with fine grit diamond burs (ISO-No. 806 314 111514 014, Komet Brasseler, Lemgo, Germany), sandblasting and subsequent grinding, sandblasting and subsequent annealing or grinding and subsequent annealing. Surfaces of random specimens were observed with scanning electron microscopy and their roughness was measured with a profilometer. After treatment, the biaxial flexure test was used to calculate the flexural strength of the discs and X-Ray diffraction analysis was employed to assess the influence of the surface modifications and the firing procedures on the phase composition and the occurrence of phase transformations in the Y-TZP ceramic. The data was analyzed utilizing multiple Welch tests with adjustment of the p values with the Bonferroni-Holm method, whereas the survivability was estimated using Weibull analysis.

Results: All surface treatments significantly increased the flexural strength of the material and subsequent heat treatment decreased it, but to a level not significantly different from the control group. All groups had lower m values than the test specimens, except for the ground and fired group, which had the highest reliability. No correlation was found between the surface roughness of the discs and the flexural strength.

Conclusions: The present study suggests, that sandblasting and grinding can be used to increase the strength of the material in expense of somewhat lower reliability. Sandblasting should be employed only after the firing procedures to improve the adhesion of the cement to the material. Grinding procedures should be followed by a “regeneration firing”, in order to increase the reliability of the Y-TZP material, while also keeping a high flexural strength.