ジルコニアを核剤とした無色・高強度MgO/Al2 O3/SiO2ガラスセラミック歯科材料の開発

Colorless and high strength MgO/Al2 O3 /SiO2 glass-ceramic dental material using zirconia as nucleating agent.

• Marc Dittmer
• Christian Rüssel

抄録

濃度の異なるジルコニアを核剤として用いたMgO/Al2 O3 /SiO2系のガラスにZnOやP2 O5を追加添加し、950から1150℃の温度範囲で熱処理を行った。ジルコニアの使用により、透明から不透明までの無色のガラスセラミックスが得られた。研究したすべての組成において、α/β-石英固溶体,ジルコニア,スピネルやガーナイト(ZnAl2 O4 )/スピネル固溶体が析出した。焼鈍温度の上昇やジルコニア濃度の上昇により、微小硬さは13.3GPaまで、破壊靭性は2.7MPaまで上昇した。ZnOの添加は12.5 GPaまでの硬さの増加をもたらします。また、ZnOまたはP2 O5を添加した場合、破壊靭性は2 MPa m(1/2)となった。これらの物性は、無色高強度歯科用ガラスセラミックスの作製に非常に有利であることがわかった。

Glasses in the system of MgO/Al2 O3 /SiO2 with different concentrations of zirconia as nucleating agent, some of them additionally doped with ZnO or P2 O5 , were annealed in a temperature range from 950 to 1150°C. The use of zirconia led to colorless glass-ceramics, which were transparent to opaque. In all studied compositions, α-/β-quartz-solid-solutions, zirconia as well as spinel or gahnite (ZnAl2 O4 )/spinel-solid-solution precipitated. The highest bending strength of 475 MPa was obtained after annealing at 1000°C for 3 h. The increase of the annealing temperature or an increase in the zirconia concentration resulted in an increase of the microhardness up to 13.3 GPa and of the fracture toughness up to 2.7 MPa m(1/2) . The addition of ZnO results in an increase of the hardness up to 12.5 GPa. The addition of ZnO or P2 O5 led to a fracture toughness of 2 MPa m(1/2) . The described physical properties had to be highly advantageous for the preparation of colorless high strength dental glass-ceramics.

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