Efeito da troca iônica nos parâmetros de Weibull, de crescimento subcrítico de trincas e no comportamento de curva R de uma porcelana odontológica

• Main Author: Vinicius Rosa
• Other Authors: Paulo Francisco Cesar
• Language: Portuguese
• Published: Universidade de São Paulo 2007
• Subjects: Comportamento de curva R; Fadiga dinâmica; Porcelana dentária; Resistência à flexão; Troca iônica; Dental porcelain; Dynamic fatigue; Flexural strength; Ion exchange; RCurve behavior
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/23/23140/tde-03012008-102313/

O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito da temperatura de troca iônica (TI) nas propriedades mecânicas da porcelana Ultrapaline ST e o efeito da TI nos parâmetros de crescimento subcrítico de trincas (SCG) (coeficiente de SCG - n, parâmetro escalar - ?f0), de Weibull (resistência característica - ?0, módulo de Weibull - m) e no comportamento de curva R desta porcelana. 250 discos (12 mm diâmetro x 1 mm espessura) foram fabricados de acordo com as instruções do fabricante, usinados em retificadora plana e polidos até 1 ?m. Para determinar o efeito da temperatura de TI na resistência à flexão biaxial (?), dureza (H) e tenacidade à fratura (KIc), 40 discos foram divididos em 4 grupos (n=10): GI (controle) - sem TI; e GII, GIII e GIV submetidos a TI com KNO3 por 15 min a 450°C; 470°C e 490°C, respectivamente. A ? foi determinada por \"pistão sobre três esferas\" em saliva artificial a 37°C a 10 MPa/s. Para dureza e tenacidade à fratura, foram feitas 3 indentações Vickers em cada espécime (2kg, 30s) e as diagonais e trincas radiais foram medidas e os valores de H e KIc calculados. As médias e desvios-padrão para ? (MPa), H (GPa) e KIc (MPa.m1/2) foram: GI: 57,95 ± 8.97, 7,24 ± 0,79 e 1,14 ± 0,14; GII: 125,04 ± 23,58, 5,80 ± 0,14, 2,62 ± 0,14; GIII: 133,00 ± 11,00, 5,88 ± 0,45, 2,54 ± 0,22; GIV: 137,67 ± 12,05, 5,88 ± 0,17, 2,57 ± 0,10, respectivamente. Para determinação dos parâmetros de SCG e de Weibull, 140 espécimes foram divididos em 2 grupos: GC (controle) e GT (submetidos à TI por 15 min a 470°C). Para determinação de n e de ?f0, 50 espécimes de cada grupo foram testados em saliva artificial a 37°C em flexão biaxial em uma das seguintes taxas de tensão: 10-2, 10-1, 100, 101 e 102 MPa/s. Para determinação dos parâmetros de Weibull, mais 20 espécimes de cada grupo foram ensaiados na taxa de 100 MPa/s. Os valores de n, ?f0, m e ?0 foram, respectivamente (valores entre parênteses representam intervalos de confiança de 95%): 24,1 ± 2,5; 58,1 ± 0,01; 13,8 (10,0 a 18,8) e 60,4 (62,2 a 58,5) para GC e 36,7 ± 7,3; 127,9 ± 0,01; 7,4 (5,3 a 10,1) e 136,8 (129,1 a 144,7) para GT. Para determinação do efeito da TI no curva R, 7 espécimes de cada grupo receberam uma indentação Vickers em uma das seguintes cargas de indentação (kg): 0,18; 0,32; 0,56; 1,0; 3,2. Após armazenados ao ar por 24 h os espécimes foram ensaiados a 10 MPa/s em saliva artificial a 37°C. Os parâmetros ?, ?, q foram, respectivamente: 62,57; 0,12 e 0,2857 para GC e 161,50; 0,34 e -0,0074 para GT. Os valores de k variaram de 0,371 a 0,515 para GC e de 1,240 a 0,804 para GT. Não houve diferença nas propriedades mecânicas entre as três temperaturas de TI testadas. A TI promoveu aumento significativo do valor de n, ?f0 e ?0, entretanto resultou em diminuição do valor de m e também suprimiu o comportamento de curva R, presente no material antes da realização da TI. === The objectives of this study were to determine the influence of different ion exchange (IE) temperatures on mechanical properties of a dental porcelain Ultrapaline ST and the effect of IE on slow crack growth (SCG) (coefficient of SCG - n, scale parameter - ?f0) and Weibull parameters (characteristic strength - ?0; Weibull modulus - m) and R-curve behavior of this porcelain. 250 specimens (12 mm diameter x 1 mm height) were fabricated according to the manufacturer\'s instructions, grounded with a surface-grinding device and polished up to 1?m. To determine the effect of IE temperature on biaxial flexural strength (?), hardness (H) and fracture toughness (KIc), 40 specimens were divided in four groups (n=10) as follow: GI - control (no ion exchange); GII, GIII and GIV submitted to IE with KNO3 for 15 min at 450°C; 470°C e 490°C, respectively. The ? was determined using a piston-on-three-balls device, in artificial saliva at 37°C and constant loading rate of 10 MPa/s. For hardness and fracture toughness, 3 Vickers indentations (2kg, 30s) were made on each specimen. The diagonals and radial cracks were measured in order to calculate H and KIc. Mean and standard deviations values of ? (MPa), H (GPa) and KIc (MPa.m1/2) were: I: 57.95 ± 8.97; 7.24 ± 0.79; 1.14 ± 0.14; II: 125.04 ± 23.58; 5.80 ± 0.14; 2.62 ± 0.14; III: 133.00 ± 11.00; 5.88 ± 0.45; 2.54 ± 0.22; IV: 137.67 ± 12.05; 5.88 ± 0.17; 2.57 ± 0.10, respectively. To determine the effect of IE on SCG and Weibull parameters, 140 specimens were divided in 2 groups: GC (control) and GIE (submitted to IE at 470°C for 15 min). To determine the SCG parameters, 10 specimens of each group were tested in biaxial flexural strength in each one of five constant stress rates: 10-2, 10-1, 100, 101 e 102 MPa/s. To determine the Weibull parameters, 20 specimens of each group were tested in the stress rate of 100 MPa/s. The n, ?f0, m and ?0 (values in parenthesis represent the confidence interval) were: 24.1 ± 2.5; 58.1 ± 0.01; 13.8 (10.0 to 18.8) and 60.4 (62.2 to 58.5) for GC and: 36.7 ± 7.3; 127.9 ± 0.01; 7.4 (5.3 to 10.1) and 136.8 (129.1 to 144.7) for GIE, respectively. To determine the effect of IE on R-curve behavior, 7 specimens of each group received a Vickers indentation in one of the following indentation loads (kg): 0.18; 0.32; 0.56; 1.0; 3.2. After stored on air for 24 h, the specimens were tested biaxial flexure strength in artificial saliva at 37°C in a stress rate of 10 MPa/s. The ?, ?, q parameters were, respectively: 62.57; 0.12 and 0.2857 for GC and 161.50; 0.34 and -0.0074 for GIE. The values of k varied from 0.371 to 0.515 for GC and from 0.34 to 0.0074 for GIE. There are no differences on mechanical properties among the three IE temperatures tested. The IE promoted significantly increase of n, ?f0 and ?0 however, decreased the m value and suppressed the R-curve behavior originally present on material before the IE.