Effect of Glaze Cooling Rate on Mechanical Properties of Conventional and Pressed Porcelain on Zirconia

ABSTRACT

Abstract The aim of this study was to characterize a conventional and a pressed porcelain for zirconia core as to biaxial flexural strength (BFS), apparent fracture toughness (FT) and microstructure composition, and to investigate the effect of glaze cooling rate on the BFS of the zirconia/porcelain bilayers. Monolayers of conventional porcelain Vita VM9 and pressed porcelain Vita PM9 (n=15) (12 mm diameter x 1.2 mm thick) were prepared for the BFS test (MPa). Apparent fracture toughness (MPa.m1/2) was measured by indentation technique (n=15). t-Student test was performed for statistical analysis. Scanning electron microscopy and x-ray diffraction were used to analyze the porcelain's microstructure. For the BFS of bilayers, zirconia discs (12 mm diameter x 1 mm thick) (Vita In-Ceram YZ) were veneered with the two porcelains (1 mm thick). After the glaze firing simulation, the specimens were submitted to fast or slow cooling (n=15). Apparent fracture toughness (MPa.m1/2) was measured on the porcelain surface of bilayers (n=15) and residual stress was calculated. Two-way ANOVA (porcelain and cooling method) was used for the bilayer analysis (a=0.05). Vita PM9 monolayer exhibited significantly higher BFS (p<0.01), but there was no significant difference (p=0.41) in the FT between the porcelains. For bilayer specimens, the two-way ANOVA for BFS was significant for the porcelain variable only (p<0.01) better for Vita PM9/zirconia. Two-way ANOVA for the FT for the bilayers was not significant for any variable. All groups showed compressive residual stresses. The pressed porcelain seems to be mechanically more effective for zirconia veneering.

RESUMO

Resumo Este estudo teve como objetivo caracterizar uma porcelana convencional e uma prensada indicadas para infraestrutura de zircônia em termos de resistência à flexão biaxial (RFB), tenacidade à fratura aparente (TF) e composição microestrutural, e investigar o efeito da taxa de resfriamento do ciclo de glaze na RFB de espécimes bicamada de zircônia/porcelana. Espécimes monocamada de porcelana convencional Vita VM9 e porcelana prensada Vita PM9 (n=15) (12 mm de diâmetro x 1,2 mm de espessura) foram preparados para o ensaio de RFB (MPa). Tenacidade à fratura aparente (MPa.m1/2) foi mensurada pela técnica da indentação (n=15). O teste de t-Student foi aplicado para as análises estatísticas. Microscopia eletrônica de varredura e difração de raios-X foram utilizadas para análise microestrutural da porcelana. Para o ensaio de RFB nos bicamadas, discos de zircônia (12 mm de diâmetro x 1 mm de espessura) (Vita In-Ceram YZ) foram recobertos com as duas porcelanas (1 mm de espessura). Após a simulação da queima de glaze, os espécimes foram submetidos ao método de resfriamento rápido ou lento (n=15). A tenacidade à fratura aparente (MPa.m1/2) foi mensurado na superfície da porcelana dos bicamadas (n=15) e o estresse residual foi calculado. Foi utilizado ANOVA a dois fatores (porcelana e método de resfriamento) para análise estatística dos espécimes bicamada (a=0,05). Monocamadas de Vita PM9 exibiram valores de resistência à flexão biaxial significativamente maiores (p<0,01), mas não houve diferença estatística (p=0,41) em relação à TF entre as porcelanas. Para os espécimes bicamada, ANOVA a dois fatores para RFB foi significante apenas para a variável porcelana (p<0,01), com superioridade para Vita PM9/zircônia. ANOVA a dois fatores para TF dos espécimes bicamadas não apresentou significância para nenhuma variável. Todos os grupos apresentaram estresse residual de compressão. Porcelanas prensadas parecem ser mecanicamente mais efetivas para recobrimento de zircônia.