Efeito dos diferentes tratamentos de superfície na resistência à fadiga do dissilicato de lítio

Abstract

Este estudo avaliou o crescimento subcrítico de trincas de uma cerâmica à base de dissilicato de lítio, levando em consideração dois tipos de tratamento de superfície. Blocos de dissilicato de lítio parcialmente cristalizados, foram usinados até obter um cilindro com 12 mm de diâmetro. Após este processo, os cilindros foram cortados de forma a obter discos com espessura de 1,2 mm ± 0,2 mm, segundo norma ISO 6872/2008. Em seguida, 160 discos foram divididos em 2 grupos de estudo, de acordo com o tratamento de superfície: jateamento (Jateamento com partículas de 30 µm de alumina modificadas por sílica); e Ácido (Ácido Fluorídrico 5% por 20 segundos). As superfícies tratadas dos discos de todos os grupos receberam aplicação do agente de união silano, e foram submetidos ao tratamento térmico em um forno sob a temperatura de 100ºC durante 2 min. Todos os grupos receberam uma camada de cimento resinoso Panavia F. Vinte amostras de ambos os grupos foram submetidas ao ensaio mecânico de compressão, para a determinação da resistência à flexão biaxial, e vinte e cinco amostras de cada grupo foram submetidas ao ensaio de compressão para obtenção da resistência inerte. Trinta e cinco amostras de cada grupo foram submetidas ao teste de crescimento subcrítico de trinca. Este ensaio foi realizado em cinco taxas de tensão: 10-2, 10-1, 100, 101 e 102 MPa/s. Valores obtidos pelo ensaio mecânico de compressão: Jateamento (257,53 ± 21,22 MPa) e Ácido (279,44 ± 31,42 MPa). Valores obtidos pela resistência inerte: Jateamento (235,70 ± 28,63 MPa) e Ácido (343,30 ± 47,93 MPa). Os dados do coeficiente de crescimento subcrítico de trincas (n), parâmetro do CST (D), resistência característica (σc) e módulo de Weibull (m), com base no teste de crescimento lento de trincas foram: Jateamento (n=18 ± 1,7; D=205,38 ± 0,02; σc=246,72 / 236,86-256,99 MPa; m=10,46) e Ácido (n=15 ± 1,5; D=222,88 ± 0,02; σc=362,72 / 345,38-380,93 MPa; m=8,48). Pode-se concluir que o tratamento de superfície com ácido fluorídrico 5%, tornou o dissilicato de lítio mais susceptível ao crescimento subcrítico de trinca do que com o jateamento de óxido de alumínio revestido por sílica.

This study evaluated the fatigue behavior of a lithium dissilicate ceramic regarding different surface treatments. Partially cristalized lithium dissilicate blocks (IPS e.max CAD) were shaped into cilynders (12 mm in diameter). Cylinders were sectioned into disc shaped specimens with 1.2 mm in thickness (± 0.2 mm), according to ISO 6872/2008. Half of the specimens were sandblasted with 30 µm silica particles (Rocatec soft system) and received a layer of silane + resin cement (Pavavia F). The other half of the specimens was etched with hydrofluoric acid (HF 5%, 20 s) and also received a layer of silane + resin cement (Pavavia F). Previously to resin cement application, the silane was heat treated at 100°C. The biaxial flexural strength was determined for each surface treatment (n=20), as the subcritical crack growth behavior at 5 stress levels: 10-2 , 10-1 , 100 , 101 and 102 MPa/s. The fatigue limit will be determined with the stair case approach. Values obtained for the biaxial flexural strength teste were: Sandblasting (257.53 ± 21.22 MPa) and Acid (279.44 ± 31.42 MPa). values obtained by inert strength were: Sandblasting (235,70 ± 28,63 MPa) and Acid (343,30 ± 47,93 MPa). Slow crack growth behavior parameter (n), and CST (D), characteristic strength (σc) and Weibull modulus (m) were: sandblasting (n=18 ± 1.7; D=205.38 ± 0.02; σc=246.72 / 236.86-256.99 MPa; m=10.46) and Acid (n=15 ± 1.5; D=222.88 ± 0.02; σc=362.72 / 345.38-380.93 MPa; m=8.48). It can be concluded that the surface treatment with 5% hydrofluoric acid, lithium disilicate become more susceptible to subcritical crack growth than with the sandblasting aluminum oxide coated silica.