歯科用ジルコニアの残留応力と表面破壊靭性に及ぼす急速冷却の影響

Effect of rapid cooling on residual stress and surface fracture toughness of dental zirconia.

抄録

歯科用ジルコニアの短時間焼結は、ジルコニア補綴物の製造効率を向上させるだけでなく、1回の来院で補綴治療が完了するという魅力的な状況を可能にする。短時間焼結における加熱速度や滞留時間が歯科用ジルコニアの物性に及ぼす影響については多くの研究で明らかにされているが、急冷に関する研究は少ない。本研究では、冷却速度が歯科用ジルコニアに及ぼす影響について検討した。その結果，冷却速度は3点曲げ強さに影響を及ぼさなかったが，速い冷却速度は材料表面の破壊靭性を向上させることがわかった．ラマンピエゾ分光法により、ジルコニア表面近傍に圧縮応力層が形成され、その厚さは冷却速度の増加とともに増加することが示された。以上の結果から、急冷により表面に形成された圧縮応力層が材料表面の見かけの破壊靭性を向上させることが結論された。

Short-time sintering of dental zirconia not only improves manufacturing efficiency of zirconia prosthetics, but also enables an attractive situation in which prosthetic treatment can be completed within a single visit. Although many studies have clarified the effects of heating rate and dwell time on the properties of dental zirconia during short-time sintering, there are only a few studies on rapid cooling. In this study, we investigated the effect of cooling rate on dental zirconia. It was found that the cooling rate had no effect on the three-point flexural strength, but a fast cooling rate improved fracture toughness at the material surface. Raman piezo-spectroscopy showed that a compressive stress layer formed in the neighborhood of the zirconia surface and that its thickness increased with increasing cooling rate. From the above results, it was concluded that the compressive stress layer formed on the surface by rapid cooling improved the apparent fracture toughness at the material surface.