지르코니아의 17가지 유형 설명

놀랍게도 지르코니아는 무려 17가지 종류가 있습니다. 6~7가지보다 훨씬 많죠! 이 종류들은 특정 특성에 따라 분류됩니다. 각 종류는 강도, 녹슬지 않음, 내열성, 그리고 충격에도 안정성을 유지하는 고유한 특성을 가지고 있어 유익합니다.

이제 지르코니아에 대해 더 자세히 알아볼 시간입니다. 계속 읽어보세요!

지르코니아란 무엇이고, 몇 가지 등급으로 나뉘나요?

지르코니아란 무엇이고, 몇 종류가 있나요?

지르코니아/지르코늄 산화물(ZrO2) 고온을 견딜 수 있는 고성능 세라믹 소재입니다. 광물에서 추출됩니다. 독일 과학자 마르틴 하인리히 클라프로트는 1789년 지르콘(ZrSiO₄)을 연구하던 중 지르코니아를 발견했습니다. 그는 지르콘에서 산화물을 얻어 지르코니아라는 이름을 붙였습니다. 이후 1824년, 스웨덴 화학자 옌스 야콥 베르셀리우스가 지르콘에서 지르코늄을 최초로 분리했습니다.

지르코니아는 미세한 흰색 분말입니다. 매우 강하고 급격한 온도 변화에도 깨지지 않습니다. 또한 강한 화학 물질에도 강합니다.

이러한 놀라운 특성 덕분에 지르코니아는 다양한 분야에 활용되고 있습니다. 세라믹 나이프, 의료 기기, 산업 기계, 항공우주 부품, 전기 절연체 제조에 사용됩니다.

또한 열 보호 코팅, 자동차 배기가스 변환기, 산소 센서, 연료 전지 멤브레인 등 기술적으로 향상된 다른 소재 개발에도 활용됩니다. 인체와의 호환성 덕분에 치과용 크라운 및 의료용 임플란트 제작에도 사용될 수 있습니다.

상온에서 지르코니아는 단사정계 형태를 유지합니다. 그러나 온도가 상승하면 상변화를 일으켜 형태가 변합니다. 이 물질의 녹는점은 매우 높아서 섭씨 2716도에서 녹습니다.

변환 과정은 다음과 같습니다.

• 1170°C에서는 정방정계 지르코니아가 됩니다.

• 2370°C에서는 입방체 모양으로 변합니다. 이 입방체 모양은 종종 다이아몬드처럼 보이는 보석을 만들어 보세요.

• 2370°C 이상에서, 녹기 직전에 지르코니아는 형석 구조를 갖게 됩니다.

이러한 변화는 지르코니아의 안정성에 영향을 미치고 일부 특성을 변화시킵니다.

지르코니아는 다양한 특성에 따라 다음과 같은 유형으로 분류됩니다.

• 안정화 방법으로는 이트리아나 칼슘 등의 미네랄을 첨가하는 방법이 있습니다.

• 복합구조물.

• 특수 혼합물 및 용도.

• 처리 및 신체적 특성.

• 산업에서의 독특한 응용 분야.

지르코니아의 17가지 종류에 대해 설명해드립니다

예를 들어, 제조에 널리 적용되는 지르코니아 유형은 17가지가 있습니다. 치과 임플란트 및 정형외과 기구.

안정화 방법에 따른 지르코니아 종류

1. 모노클리닉 지르코니아

이것은 가장 순수한 형태의 지르코니아이며 상온에서 가장 안정적입니다. 또한 매우 취성이 강하고 강도가 낮습니다. 여전히 비교적 약하기 때문에 강도를 높이려면 정방정계 지르코니아 다결정(TZP)으로 변환해야 합니다.

2. 정방형 지르코니아

이 유형은 고온에서 안정적입니다. 더 강하고 내구성이 뛰어나 치과용 기구 및 고성능 세라믹에 적합합니다.

3. 부분 안정화 지르코니아(PSZ)

이 유형은 단사정계 지르코니아와 정방정계 지르코니아가 모두 동일한 형태입니다. 이트리아 또는 칼시아(칼슘)를 사용하여 안정화됩니다. 사용되는 안정화제는 PSZ의 특성을 변화시킵니다. 일반적으로 PSZ는 더 단단하고 내구성이 뛰어납니다.

4. 완전 안정화 지르코니아(FSZ)

FSZ는 큐빅 지르코니아의 안정적인 형태입니다. 고온 및 화학적 안정성이 우수합니다. 이러한 특성으로 인해 열 차단 코팅 및 센서에 사용됩니다.

5. 세리아 안정화 지르코니아(CSZ)

CSZ는 지르코니아에 CeO₂를 도핑하여 제조됩니다. CSZ는 매우 안정적이고 거의 깨지지 않으며 저온에서도 우수한 성능을 보입니다. 이러한 모든 특징으로 인해 CSZ는 의료 및 산업 분야에 적합합니다.

복합구조에 따른 지르코니아의 종류

1. 지르코니아 강화 알루미나(ZTA)

ZTA는 지르코니아와 알루미나의 조합입니다. 이 두 소재를 ZTA에 결합하면 더욱 단단하고 내구성이 뛰어난 소재가 됩니다. 이러한 특성 덕분에 ZTA는 치과, 인공 관절, 절삭 공구, 엔진 부품, 광산 장비 등에 사용됩니다.

2. 나노ZR

NanoZR은 미세 지르코니아 입자와 알루미나를 결합한 제품입니다. ZTA의 개량형으로, 고온에서 뛰어난 인성과 안정성을 자랑합니다. 이러한 특성 덕분에 NanoZR은 의료 기기, 고온 사용, 치과 임플란트에 적합합니다.

3. 다층 지르코니아(M3Y, M4Y, M5Y, M6Y 및 M3Y-5Y, M3Y-4Y 등의 하이브리드 변형).

이러한 지르코니아 유형은 다양한 지르코니아 혼합물이 겹겹이 쌓여 있습니다. 이러한 겹겹이 쌓인 구조는 더 나은 반투명도, 강도, 그리고 신체와의 적합성을 제공합니다. "Y"는 이트리아(Y₂O₃)를 의미하며, 숫자는 각 유형에 포함된 이트리아의 몰 수를 나타냅니다. 예를 들어, M3Y는 3몰, M5Y는 5몰의 이트리아를 함유하고 있습니다. 이러한 특징 때문에 다층 지르코니아는 치과 임플란트에 가장 적합한 선택입니다.

4. 변형된 강화 지르코니아

이 유형은 정방정계 지르코니아를 응력을 이용하여 상변화시켜 제작합니다. 내구성이 매우 뛰어나고 마모에 강하여 절삭 공구와 임플란트에 적합합니다.

지르코니아 기반 특수 조성의 종류 및 적용 분야

1. 이트리아 안정화 사방정 지르코니아 다결정(Y-TZP)

Y-TZP는 지르코니아의 한 종류로, 이트리아를 첨가하여 강도와 내구성을 높인 제품입니다. 따라서 시중에서 가장 강한 지르코니아 중 하나입니다. 높은 강도와 안정성 덕분에 다양한 치과 장비, 보철물, 수술 도구 제작에 사용됩니다. 이러한 특성 덕분에 강도와 내구성이 요구되는 분야에 적합합니다.

2. 모노리식 지르코니아

모노리식 지르코니아는 Y-TZP 지르코니아의 단층 버전입니다. 가장 견고한 소재 중 하나이며 오랜 사용에도 견딜 수 있습니다. 따라서 안정성이 뛰어나 크라운이나 브릿지와 같은 치과용 보철물에 적합합니다. 또한, 여러 번 사용해도 피로감이 없어 의료 및 치과 시술에 적합합니다.

3. 마그네시아 안정화 지르코니아(Mg-PSZ)

이 유형의 지르코니아는 산화마그네슘을 첨가하여 안정화되었으며, 높은 열 및 파괴 인성을 특징으로 합니다. 이러한 특성 덕분에 항공우주 산업과 같이 고온에 노출되는 소재가 있는 고온 응용 분야에 널리 사용됩니다. 또한, 높은 열충격 저항성이 필요한 용광로 라이닝 및 기타 일부 산업 분야에도 사용됩니다.

4. 3Y-HA

이 유형의 지르코니아는 이트리아와 하이드록시아파타이트로 구성된 부분 안정화 지르코니아로, 3mol/T3T 이트리아를 함유하고 있습니다. 뼈 조직의 계층 구조를 재현하기 때문에 정형외과 임플란트에 사용됩니다. 이 지르코니아는 하이드록시아파타이트와 결합되어 지르코니아와 뼈 사이의 결합력을 향상시키고 새로운 뼈 조직 형성을 촉진할 수 있습니다.

또한 임플란트 제거 시 골밀도 손실을 줄이고 항균 효과도 있을 수 있습니다. 이러한 특성 덕분에 3Y-HA 지르코니아는 뼈 나사, 플레이트, 인공 관절 및 하중을 받는 뼈의 골절 고정에 사용되는 기타 부품의 제작에 적합합니다.

5. 3세

3Y 지르코니아는 3mol/% 이트리아로 안정화된 또 다른 유형의 소재입니다. 높은 기계적 강도와 낮은 반투명도로 잘 알려져 있습니다. 이러한 특성 덕분에 치과용 크라운 및 보철물에 널리 사용됩니다. 그러나 이트리아 함량을 이 비율 이상으로 높이면 강도가 저하될 수 있으므로, 구성 성분의 균형이 매우 중요합니다. 이 소재는 심미 치과 및 의료용 보철물과 같이 심미성과 강도가 모두 중요한 분야에서 신뢰받는 소재입니다.

가공 및 특성에 따른 특수 지르코니아 종류

1. 저온 분해(LTD) 지르코니아

LTD 지르코니아는 습기로 인한 손상을 방지하도록 제작되었습니다. 따라서 습한 환경에서도 견고하고 오래 지속됩니다. 시간이 지남에 따라 노화되는 치과 임플란트와 산업용 공구에 자주 사용됩니다.

2. 열간 등방성 프레스(HIP) 지르코니아

HIP 지르코니아는 고압과 열을 사용하여 제작됩니다. 이 공정을 통해 매우 치밀하고 강합니다. 산업용 블레이드, 갭 서브링, MWD 슬리브, 워터젯 플런저 부품 등 최고급 제품에 사용됩니다.

3. 세라믹 사출 성형 지르코니아

세라믹 사출 성형에는 이트리아 안정화 지르코니아, 마그네슘 안정화 지르코니아, 세리아 안정화 지르코니아 등이 사용됩니다. 사출 성형 과정에서 입자 크기는 약 1μm로 유지되어 최종 제품의 강도와 내구성이 향상됩니다.

특정 응용 프로그램을 기반으로 한 추가 유형

1. 3Y-4Y, M3Y-5Y 및 M4Y-5Y와 같은 기타 다층 변형

다층 지르코니아 서로 다른 이트리아 지르코니아로 만들어진 세 겹의 층으로 구성되어 있습니다. 이 층들은 중심부에서 표면까지 이어져 있습니다. 고품질 치과용 크라운, 브릿지, 임플란트에 사용됩니다. 다층 지르코니아는 실제 치아처럼 자연스럽고 견고합니다. 이트리아 함량이 높은 지르코니아는 자연 치아처럼 투명하지만, 유연성과 내구성이 떨어집니다.

치과에서는 어떤 종류의 지르코니아를 사용합니까?

치과에서는 강하고 신체에 안전한 특수 지르코니아를 사용합니다. 가장 흔한 지르코니아는 이트리아 안정화 정방정계 지르코니아 다결정(Y-TZP), 마그네시아 안정화 지르코니아(Mg-PSZ), 그리고 지르코니아 강화 알루미나(ZTA)입니다. 치과의사들은 이러한 지르코니아를 단독으로 사용하거나 적층 지르코니아의 일부로 사용합니다.

결론

시간이 지남에 따라 지속적으로 개선되는 17가지 주요 지르코니아 유형을 소개합니다. 제품에 적합한 유형을 선택하는 것은 어려울 수 있습니다. 그렇기 때문에 세라믹 제작자는 고객의 니즈를 이해하고 완벽한 제품을 제작하여 도와드립니다.