Anehnya, ada 17 jenis zirconia yang berbeda. Itu jauh lebih banyak daripada 6 atau 7! Jenis-jenis ini dikategorikan menurut karakteristik tertentu. Setiap jenis bermanfaat karena memiliki sifat khusus, yaitu kuat, tidak berkarat, tahan panas, dan tetap stabil dalam menghadapi tantangan.
Sekarang saatnya untuk mengetahui lebih banyak tentang zirconia. Jadi, teruslah membaca!
Apa itu zirkonia dan ada berapa kelas yang dimilikinya?
Apa itu zirkonia dan ada berapa jenisnya?
Zirkonia/Zirkonium oksida (ZrO2) adalah material keramik berkinerja tinggi yang dapat menahan suhu tinggi. Berasal dari mineral. Seorang ilmuwan Jerman, Martin Heinrich Klaproth mengidentifikasi zirkonia pada tahun 1789 saat bekerja dengan zirkon (ZrSiO₄). Ia memperoleh oksida dari zirkon dan memberinya nama zirkonia. Kemudian pada tahun 1824, seorang ahli kimia Swedia bernama Jöns Jakob Berzelius mengisolasi zirkonium dari Zirkon untuk pertama kalinya.
Zirkonia adalah bubuk putih halus. Bubuk ini sangat kuat dan tidak mudah pecah saat terkena perubahan suhu yang cepat. Bubuk ini juga tahan terhadap bahan kimia yang kuat.
Berkat karakteristiknya yang luar biasa, zirkonia dapat diaplikasikan di banyak bidang. Zirkonia digunakan dalam pembuatan pisau keramik, peralatan medis, mesin industri, suku cadang pesawat luar angkasa, dan isolator listrik.
Zat ini juga digunakan dalam pengembangan material lain yang disempurnakan secara teknologi seperti pelapis yang melindungi dari panas, konverter gas buang mobil, sensor oksigen, dan membran sel bahan bakar. Karena kompatibilitasnya dengan tubuh manusia, zat ini dapat digunakan dalam pembuatan mahkota gigi dan implan medis.
Pada suhu biasa, zirkonia berada dalam bentuk monoklinik. Namun, saat suhu meningkat, zirkonia mengalami transformasi fase dan berubah bentuk. Titik leleh material ini sangat tinggi. Bahkan, ia meleleh pada suhu 2716 derajat Celsius.
Beginilah cara transformasinya:
-
Pada suhu 1170°C, ia menjadi zirkonia tetragonal.
-
Pada suhu 2370°C, ia berubah menjadi bentuk kubik. Bentuk kubik ini sering digunakan untuk membuat perhiasan yang terlihat seperti berlian.
-
Di atas 2370°C, dan tepat sebelum meleleh, zirkonia mengambil struktur fluorit.
Perubahan ini memengaruhi kestabilan zirkonia dan mengubah beberapa sifatnya.
Zirkonia dikelompokkan menjadi beberapa jenis berdasarkan fitur yang berbeda:
-
Metode stabilisasi, seperti menambahkan mineral seperti yttria atau kalsium.
-
Struktur komposit.
-
Campuran dan penggunaan khusus.
-
Pengolahan dan sifat fisik.
-
Aplikasi unik dalam industri.
17 jenis zirkonia dijelaskan
Ada 17 jenis zirconia yang banyak digunakan dalam manufaktur, misalnya dalam produksi implan gigi dan instrumen ortopedi.
Jenis zirkonia berdasarkan metode stabilisasi
-
Zirkonia Monoklinik
Ini adalah bentuk zirkonia paling murni dan paling stabil pada kondisi suhu normal. Zirkonia juga sangat rapuh dan tidak terlalu kuat. Zirkonia masih relatif lemah, untuk meningkatkan kekuatannya, harus diubah menjadi polikristal zirkonia tetragonal (TZP).
-
Zirkonia Tetragonal
Jenis ini stabil pada suhu tinggi. Lebih kuat dan tahan lama sehingga cocok untuk peralatan kedokteran gigi dan keramik berkinerja tinggi.
-
Zirkonia yang Distabilkan Sebagian (PSZ)
Jenis ini memiliki zirkonia monoklinik dan tetragonal yang terdapat dalam jenis yang sama. Jenis ini distabilkan dengan menggunakan yttria atau calcia yang berarti kalsium. Penstabil yang digunakan mengubah sifat PSZ. Secara umum, jenis ini lebih sulit dan tahan lama.
-
Zirkonia yang sepenuhnya stabil (FSZ)
FSZ merupakan bentuk zirkonia kubik yang stabil. Zirkonia kubik memiliki kestabilan suhu tinggi dan kimia yang baik. Karena karakteristik yang disebutkan di atas, FSZ diaplikasikan dalam pelapis penghalang termal dan juga sensor.
-
Zirkonia Stabil Ceria (CSZ)
CSZ dibuat ketika zirkonia didoping dengan CeO2. Zat ini sangat stabil, hampir tidak dapat dipecahkan, dan juga bekerja dengan baik pada suhu rendah. Semua ini membuat CSZ cocok untuk aplikasi medis dan industri.
Jenis zirkonia berdasarkan struktur komposit
-
Alumina yang Diperkeras dengan Zirkonia (ZTA)
ZTA merupakan gabungan dari Zirconia dan Alumina. Material ini jika dipadukan dengan ZTA akan menghasilkan material yang lebih keras dan lebih tahan lama. Berkat karakteristik ini, ZTA dapat diaplikasikan dalam perawatan gigi, penggantian sendi, perkakas pemotong, suku cadang mesin, dan peralatan pertambangan, dll.
-
NanoZR
NanoZR menggabungkan partikel zirkonia kecil dengan alumina. Ini adalah versi ZTA yang disempurnakan dengan ketangguhan dan stabilitas ekstra dalam suhu tinggi. Kualitas ini membuat NanoZR sempurna untuk peralatan medis, penggunaan suhu tinggi, dan implan gigi.
-
Zirkonia Multilayer (M3Y, M4Y, M5Y, M6Y, dan varian hibrida seperti M3Y-5Y, M3Y-4Y, dll).
Jenis zirkonia ini memiliki lapisan campuran zirkonia yang berbeda. Lapisan ini memberikan sifat tembus cahaya, kekuatan, dan kompatibilitas yang lebih baik dengan tubuh. Huruf "Y" adalah singkatan dari yttria (Y₂O₃), dan angka tersebut menunjukkan berapa mol yttria dalam setiap jenis. Misalnya, M3Y memiliki 3 mol, sedangkan M5Y memiliki 5 mol yttria. Fitur-fitur ini menjadikan zirkonia multilapis sebagai pilihan utama untuk implan gigi.
-
Zirkonia yang Diperkuat dan Ditransformasikan
Jenis ini terbuat dari zirkonia tetragonal dengan menggunakan tekanan untuk mengubah fasenya. Zirkonia ini sangat tahan lama dan tahan aus, sehingga ideal untuk alat pemotong dan implan gigi.
Jenis komposisi khusus berbasis zirkonia dan aplikasinya
-
Polikristal Zirkonia Tetragonal yang Distabilkan oleh Yttria (Y-TZP)
Y-TZP adalah subtipe zirkonia yang dimodifikasi dengan menambahkan yttria agar kuat dan tahan lama. Hal ini menjadikannya salah satu bentuk zirkonia terkuat di pasaran. Hal ini dikarenakan kekuatan dan stabilitasnya yang tinggi, sehingga digunakan untuk membuat berbagai peralatan gigi dan prostetik, serta instrumen bedah. Karena sifat-sifat ini, zirkonia ini cocok untuk digunakan dalam aplikasi yang membutuhkan kekuatan dan ketahanan.
-
Zirkonia monolitik
Zirkonia monolitik adalah versi satu lapis dari zirkonia Y-TZP. Zirkonia ini merupakan salah satu material terkuat dan dapat bertahan dalam berbagai penggunaan dan penyalahgunaan. Ini berarti bahwa zirkonia ini ideal untuk digunakan dalam aplikasi kedokteran gigi seperti mahkota dan jembatan karena kestabilannya. Hal ini membuatnya cocok untuk digunakan dalam operasi medis dan kedokteran gigi karena dapat digunakan beberapa kali tanpa menjadi lelah.
-
Zirkonia yang distabilkan oleh Magnesia (Mg-PSZ)
Jenis zirkonia ini kemudian distabilkan dengan menambahkan magnesium oksida dan dicirikan oleh ketahanan termal dan fraktur yang tinggi. Karena memiliki sifat-sifat ini, zirkonia ini banyak digunakan dalam aplikasi suhu tinggi seperti dirgantara, di mana material terpapar suhu tinggi. Zirkonia ini juga digunakan dalam lapisan tungku dan beberapa aplikasi industri lainnya, di mana material dengan ketahanan guncangan termal yang tinggi dibutuhkan.
-
3 tahun-HA
Jenis zirkonia ini adalah yttria dan hidroksiapatit yang distabilkan sebagian, yang memiliki 3 mol% yttria. Zirkonia ini menduplikasi struktur hierarkis jaringan tulang dan itulah sebabnya zirkonia ini digunakan untuk implan ortopedi. Zirkonia ini diintegrasikan dengan hidroksiapatit yang meningkatkan ikatan antara bahan ini dan tulang dan juga dapat meningkatkan pembentukan jaringan tulang baru.
Zat ini juga mengurangi hilangnya kepadatan tulang saat implan dilepas, dan mungkin juga memiliki efek antibakteri. Sifat-sifat inilah yang membuat zirconia 3Y-HA cocok untuk digunakan dalam produksi sekrup tulang, pelat, sendi buatan, dan komponen lain yang digunakan dalam fiksasi fraktur tulang yang menahan beban.
-
3 tahun
Zirkonia 3Y adalah jenis lain yang distabilkan dengan 3 mol% yttria. Zirkonia ini dikenal karena kekuatan mekanisnya yang tinggi dan translusensinya yang rendah. Kombinasi sifat-sifat ini menjadikannya pilihan yang populer untuk mahkota gigi dan prostetik. Namun, meningkatkan jumlah yttria melebihi persentase ini dapat menyebabkan hilangnya kekuatan, sehingga keseimbangan dalam komposisinya sangat penting. Bahan ini dipercaya untuk aplikasi yang mengutamakan estetika dan kekuatan, seperti dalam kedokteran gigi kosmetik dan prostetik medis.
Jenis zirkonia khusus berdasarkan pemrosesan dan sifatnya
-
Degradasi Suhu Rendah (LTD) Zirkonia
Zirkonia LTD dibuat untuk menahan kerusakan yang disebabkan oleh kelembapan. Hal ini membuatnya kuat dan tahan lama dalam kondisi basah. Zirkonia LTD sering digunakan untuk implan gigi yang menua seiring waktu dan pada peralatan industri.
-
Zirkonia Tekan Isostatik Panas (HIP)
Zirkonia HIP dibuat menggunakan tekanan dan panas tinggi. Proses ini membuatnya sangat padat dan kuat. Zirkonia ini digunakan dalam produk-produk berkualitas tinggi seperti bilah industri, subring celah, selongsong MWD, dan komponen pendorong waterjet.
-
Cetakan Injeksi Keramik Zirkonia
Untuk pencetakan injeksi keramik, digunakan jenis-jenis seperti Yttria-Stabilized Zirconia, Magnesium-Stabilized Zirconia, dan Ceria-Stabilized Zirconia. Selama proses berlangsung, ukuran partikel dijaga sekitar 1μm. Hal ini meningkatkan kekuatan dan ketahanan produk akhir.
Jenis tambahan berdasarkan aplikasi spesifik
-
3Y-4Y, M3Y-5Y, dan varian multilayer lainnya seperti M4Y-5Y
Zirkonia berlapis-lapis memiliki tiga lapisan yang terbuat dari zirkonia itria yang berbeda. Lapisan-lapisan ini membentang dari inti hingga permukaan. Zirkonia ini digunakan dalam mahkota gigi, jembatan gigi, dan implan berkualitas tinggi. Zirkonia berlapis-lapis terlihat alami, seperti gigi asli, dan kuat. Zirkonia dengan lebih banyak itria lebih tembus pandang, seperti gigi asli, tetapi kurang fleksibel dan kurang tahan lama.
Jenis zirkonia apa yang digunakan dalam kedokteran gigi?
Dalam kedokteran gigi, jenis zirkonia khusus dipilih karena kuat dan aman bagi tubuh. Jenis yang paling umum adalah Yttria Stabilized Tetragonal Zirconia Polycrystals (Y-TZP), magnesia-stabilized zirconia (Mg-PSZ), dan Zirconia Toughened Alumina (ZTA). Dokter gigi menggunakan jenis ini sendiri atau sebagai bagian dari zirkonia berlapis.
Kesimpulan
Berikut adalah 17 jenis utama zirkonia yang terus berkembang dari waktu ke waktu. Memilih jenis yang tepat untuk produk Anda bisa jadi sulit. Itulah sebabnya pembuat keramik membantu dengan memahami kebutuhan Anda dan menciptakan produk yang sempurna untuk Anda.