Polishing of ground y-tzp ceramic is mandatory for improving the mechanical behavior

ABSTRACT

Abstract It evaluated the effect of aging by Low Temperature Degradation (LTD), executed after post- processing surface treatments (polishing, heat treatment and glazing), on the surface characteristics (micromorphology and roughness) and on the structural stability (phase transformation and mechanical behavior-flexural strength and structural reliability) of a ground yttrium-stabilized tetragonal zirconia polycrystal (Y-TZP) ceramic. Discs of Y-TZP (VITA In-Ceram YZ) were manufactured (ISO6872-2015; 15 mm in diameter and 1.2 ± 0.2 mm in thickness) and randomly assigned into 10 groups according two factors "aging" in 2 levels (with or without) and "surface treatment" in 5 levels (Ctrl as-sintered; Gr grinding with coarse diamond bur; Gr + HT grinding plus heat treatment; Gr + Pol grinding plus polishing; Gr + Gl grinding plus glazing). Roughness (n=30), biaxial flexural test (n=30), phase transformation (n=2), and surface topography (n=2) analyses were performed. Aging led to an intense increase in monoclinic (m) phase content for all the tested conditions, being the as-sintered samples (Ctrl= 65.6%) more susceptible to the t-m phase transformation. Despite of increasing the m-phase content, aging was not detrimental for characteristic strength (except to the grinding condition). There was no significant reduction in the Weibull modulus after surface treatments. Additionally, heat treatment and glazing after grinding led to a decrease in characteristic strength, while polishing presented the highest characteristic strength values. Thus, polishing is mandatory after grinding the Y-TZP ceramic, while performing glazing or heat-treatment alone after grinding lead to the worst mechanical performance.

RESUMO

Resumo Este estudo avaliou o efeito do envelhecimento através da degradação a baixas temperaturas (low temperaturare degradation - LTD) após a realização de tratamentos de superfície pós- sinterização (polimento, tratamento térmico e glaze) nas características superficiais (micromorfologia e rugosidade), e na estabilidade estrutural (transformação de fase e comportamento mecânico - resistência flexural e confiabilidade estrutural) de uma cerâmica de zircônia tetragonal policristalina estabilizada por ítria (Y-TZP) desgastada. Discos de cerâmica Y-TZP (VITA In-Ceram YZ) foram confeccionados (ISO6872-2015; 15mm de diâmetro e 1,2 ± 0,2mm de espessura) e randomicamente divididos em 10 grupos de acordo com dois fatores "envelhecimento" (com e sem) e "tratamento de superfície" (Ctrl - sem tratamento; Gr - desgaste com ponta diamantada grossa; Gr + HT - desgaste mais tratamento térmico; Gr + Pol - desgaste mais polimento; Gr + Gl - desgaste mais glazeamento). Foram realizadas as análises de rugosidade (n=30), flexão biaxial (n=30), transformação de fase (n=2) e topografia de superfície (n=2). O envelhecimento levou a um aumento intenso no conteúdo de fase monoclínica (m) em todas as condições testadas, sendo observada uma maior susceptibilidade de transformação de fase t-m nas amostras do grupo controle (Ctrl= 65.6%). Apesar de provocar elevada transformação de fase, o envelhecimento não apresentou efeitos negativos nos desfechos avaliados. Não houve redução significativa do módulo de Weibull após os tratamentos. Além disso, o tratamento térmico e o glaze após desgaste levaram a uma redução da resistência característica, enquanto que o grupo polimento apresentou o mais alto valor de resistência característica. O glaze e o tratamento térmico geraram o pior desempenho mecânico, portanto a realização do polimento após desgaste de uma cerâmica Y-TZP é obrigatória.