Effect of Grinding and Resintering on the Fatigue Limit and Surface Characterization of a Y-TZP Ceramic

Abstract

This study evaluated the effect of grinding protocols and resintering on flexural fatigue limit and surface characterization of LavaTM Y-TZP. Bar-shaped specimens (20×4.0×1.2 mm, n=40; 20×4.0×1.5 mm, n=80) were obtained. Half of the thinner specimens (1.2 mm) constituted the as-sintered group (AS), while the thicker ones (1.5 mm) were ground with diamond burs under irrigation (WG) or not (G). The other half of thinner and half of ground specimens were resintered (1000 ºC, 30 min), forming the groups ASR, WGR and GR. Fatigue limit (500,000 cycles, 10 Hz) was evaluated by staircase method in a 4-point flexural fixture. Data were analyzed by 2-way ANOVA and Tukey's test (α=0.05). Surface topography (n=3) and fracture area (n=3) were evaluated by SEM. X-ray diffraction data (n=1) was analyzed by Rietveld refinement. ANOVA revealed significant differences (p<0.001) for the grinding protocol, resintering and their interaction. Grinding increased the fatigue limit of non-resintered groups. There was no significant difference among the resintered groups. Resintering significantly increased the fatigue limit of the AS group only. Both protocols created evident grooves on zirconia surface. The failures initiated at the tensile side of all specimens. The percentages (wt%) of monoclinic phase were AS (8.6), ASR (1.2), G (1.8), GR (0.0), WG (8.2), WGR (0.0) before, and AS (7.4), ASR (6.5), G (3.2), GR (0.2), WG (4.6), WGR (1.1) after cyclic loading. Grinding increased the fatigue limit of non-resintered Y-TZP and formed evident grooves on its surface. Resintering provided significant increase in the fatigue limit of as-sintered specimens. In general, grinding and resintering decreased or zeroed the monoclinic phase.

Efeito de diferentes protocolos de desgaste nas características superficiais e comportamento mecânico da zircônia (Y-TZP)

“…A utilização da tecnologia CAD/CAM têm se tornado cada vez mais comum na prática odontológica e a introdução da zircônia ampliou as possibilidades e a aplicação de restaurações totalmente cerâmicas. Ainda que a utilização desta tecnologia permita a obtenção de peças protéticas de zircônia precisas, ajustes são rotineiramente requeridos, seja no ambiente laboratorial e/ou clínico, para que infraestruturas, coroas, próteses parciais fixas e pilares protéticos apresentem forma e contorno adequados (Aboushelib et al, 2009;Preis, 2015;Jing, 2014;Pereira et al, 2015;Pereira et al, 2016A;Pereira et al, 2016B;Pereira et al, 2016C;Canneto et al, 2016;Hatanaka et al, 2016).…”

“…Para análise da resistência à fadiga mecânica acelerada foi utilizada uma metodologia conhecida como step-stress (Bonfante et al, 2010;Guess et al, 2013;Belli et al 2014;Bonfante et al, 2015;Amaral et al, 2016;Fraga et al, 2016;Pereira et al, 2016B;Shembish et al, 2016;Polli et al, 2016;Aboushelib et al, 2016;Chun et al, 2017;Zucuni et al, 2017A;Zucuni et al, 2017B), que consiste na aplicação de um teste mecânico estático, As amostras de cada grupo (n=3) (Bonfante et al, 2010;Guess et al, 2013;Fraga et al, 2016;Shembish et al, 2016;Chun et al, 2017;Zucuni et al, 2017B) Baseado na média aritmética dos valores obtidos no ensaio de resistência à flexão biaxial, de cada grupo, patamares de cargas foram estabelecidos para cada perfil de carregamento e as amostras foram carregadas até à falha ou até 14.400 ciclos por patamar.…”

“…Kosmac et al (2008) Neste contexto, é notável que a literatura apresenta resultados conflitantes. Alguns estudos exibem um efeito positivo do desgaste nas propriedades mecânicas do material (Ho et al, 2009;Pereira et al, 2016A;Ramos et al, 2016;Polli et al, 2016, Hatanaka et al, 2016 e outros observam que o desgaste pode introduzir defeitos superficiais e tornar o material mais susceptível à falha catastrófica (Kosmac et al, 2008;Iseri et al, 2010;Canneto et al, 2016).…”

“…Além disso, a maioria dos estudos realizados para caracterizar as propriedades mecânicas da zircônia após o desgaste utilizam condições estáticas de carregamento mecânico (Ho et al, 2009;Iseri et al, 2010;Subasi et al, 2014;Pereira et al, 2016A;Lee et al, 2016;Ramos et al, 2016;Hatanaka et al, 2016;Chougule et al, 2017;Ozer et al, 2017;Khayat et al, 2017), enquanto uma minoria avalia o impacto do desgaste no comportamento sob condições dinâmicas (Kosmac et al, 2008;Polli et al, 2016;Pereira et al, 2016B;Zucuni et al, 2017A).…”

“…Quando o ensaio mecânico é associado a variação de temperatura e submetido à ambiente aquoso, têm potencial para representar as condições de fadiga presentes na cavidade bucal (Elshiyab et al, 2017). Sendo assim, o comportamento da fadiga deve ser estudado para garantir que esse material possa ser indicado clinicamente com segurança (Polli et al, 2016).…”