Zirkonya, seramikler arasında üzerinde en çok çalışma yapılmış olan metal oksitidir. Seramik bir veya birden fazla metal oksitinin, metal olmayan element ile birleşmesi ve sinterlenmesi (katılaştırılması) sonucu oluşan inorganik bileşiktir. Bileşiminde değişik türde silikatlar, alüminatlar, su ve bir miktar metal oksitler ile alkali ve toprak alkali bileşikler bulunan bir malzemedir.
Zirkonya Seramiğin Dişhekimliğinde Kullanımı
Dişhekimliğinde üç tür seramik kullanılmaktadır: polikristalin, cam-infiltre ve cam-seramikler. Alumina ve zirkonya halen mevcut iki polikristalin seramiktir. Bunlara Titanyum oksitin de katılımı ile yeni kompozit seramikler üzerine çalışmalar sürdürülmektedir.Zirkonya, yüksek gerilme direncine sahip olması, dokudostu olması, gren çapının düşük olması sayesinde dişhekimliğinde seramik formunda implant ve abutment materyali, sabit restorasyonlarda (kuron-köprü, laminate, inlay-onlay) core materyali, post-core materyali ve ortodontik braket olarak kullanılmaya başlanmıştır. ZrO2 seramiklerinin kullanıma girmesi, bilgisayar-destekli dizayn (Computer-aided design; CAD) ve bilgisayar-destekli üretim (computer-aided manufacturing; CAM) teknolojisinin gelişmesi ile paralellik göstermiştir.
Zirkonya içersinde zirkonda olduğu gibi her zaman az miktarda hafnium elementi de bulunur. Zirkonyanın saf hali oda ısısında monolitik kristal yapısındadır ve artan ısılarda tetragonal yapıdan kübik yapıya kadar değişimler gösterir. Kübik kristalin formu olan “kübik zirkonya” (CZ) elmas görünümündedir ve mücevheratlarda kullanılır (bu sektörde yanlış bir şekilde “zirkon” olarak adlandırılmaktadır, oysa kimyada zirkon, zirkonyum silikatları- ZrSiO4 betimleyen terimdir). Tetragonal ve kübik fazlarının stabilizasyonu (kararlılığı) için magnezyum oksit (MgO), itrium oksit (Y2O3), kalsiyum oksit (CaO) gibi oksitlerin katılması gereklidir. Tetragonal zirkonya polikristali (TZP) itrium ile muamele edildiğinde Y-TZP (Yttrium Stabilized Tetragonal Pollycristalline Zirconia) elde edilir. Üretim sırasında ısı artışı ile kararlılık hali (stabilizasyon) elde edilir. Bu sırada monokristal fazdan yani ham zirkonya (green zirconia)`dan (NB:birçok firma prospektüsünde ham zirkonya yanlış olarak yeşil zirkonya şeklinde tercüme edilmiştir) tetragonal faza geçiş gerçekleşir. Sinterizasyon teknikleri HIP (Hot Isostatik Pressing) ve non-HIP olarak ayrılırlar. Tam olarak sinterlenmiş zirkonyanın frezelenmesi sertliğinden ötürü güç ve bir ünit restorasyon için 3 saat gibi uzun süreleri gerektirdiğinden, tam sinterleme yerine önsinterleme veya kısmi sinterleme (PSZ, Partially Stabilized Zirconia) işlemi uygulanan bloklar kullanılmaktadır. Isının düşmesi ile tekrar monolitik konfigürasyona dönüş eğilimi başlar ve dolayısı ile kararlılık halinin azalmasına, fiziksel dayanıklılık özelliklerinin kaybedilerek daha kırılgan bir yapıya dönüşmesine ve tekrar genleşmesine (hacim artışı) yol açar ki bu da dişhekimliğinde kullanımındaki zorluklardan birisidir. Ayrıca, okluzal kuvvetler altında tetragonal fazdan monolitik faza kayış %3-4 oranlarında genleşmeye ve kırıklara neden olur. Ancak oluşan gerilmeler aynı zamanda kırıkların daha fazla ilerlemesine de engel olurlar. Bu fenomene “akıllı değişim” denir ve bu nedenle ZrO2 seramikleri “akıllı seramik” olarak adlandırılır.
CAD/CAM sistemleri sinterlenmiş alumina veya zirkonya seramik blokları kullanırlar. Bu amaçla üretilmiş çok çeşitli seramik ürünleri dental pazarda yer almaktadırlar. Başlangıçta CAD/CAM restorasyonlar için Dicor (Dentsply Caulk) ve Vita Mark II (VITA Zahnfabrik) gibi tornalanabilen/frezelenebilen cam-seramikleri kullanılmıştır. Bu malzemeler monokromatik olma dezavantajına rağmen yüksek estetik, dokudostluğu, renk kararlılığı, düşük ısı iletkenliği ve aşınmaya karşı dirençleri sebebi ile inlay, onlay, laminat, ve kuronlarda başarı ile kullanılmışlardır. Ancak Dicor ve Vita Mark II posterior restorasyonlarda okluzal kuvvetlere karşı yeterli dirençte olmadıklarından Al2O3 ve ZrO2 seramikleri geliştirilmiştir. ZrO2 çekirdekleri felspatik düşük-ısı porseleni ile kaplanırlar. Bu porselenlerin termal genleşme katsayılarının (coefficient of thermal expansion, CTE) zirkonya ile uyumlu olması gereklidir. Diş preparasyonu yeterli derinlikte yapılmaz ise opak görüntü verebilir. Klinikte ağıziçi adaptasyon için aşındırma gerektiğinde mutlaka irrigasyon ile soğutma yapılmalıdır. Aksi halde ısı artışı monokristalin faza dönüş eğilimi ve yapısal dirençte azalmaya yol açar. Al2O3 veya ZrO2 seramikleri konvansiyonel ya da resin simanlar ile simante edilebilirler. Resin simanlarda zirkonyanın kimyasal ve yapısal yüzey karakterinden ötürü lösit seramiklerde olduğu gibi asitleme yapılamaz. Al2O3 kumlama ile iç yüzeylerin retansiyonunda artış olduğu bildirilmiştir. Silan uygulamalarının da Procera Alumina ve Zirconia sistemlerinde başarılı sonuçları bildirilmiştir. CAD/CAM sistemleri titanium gibi metallerin ve alaşımlarının da frezelenmesinde kullanılabilmektedir. Bu teknikle ağız-dışı maksillofasiyal protez komponentleri de üretilebilmektedir.