CÁC PHƯƠNG PHÁP TĂNG CƯỜNG ĐỘ BỀN CỦA SỨ
Các biện pháp làm tăng độ bền (toughening methods) của sứ có thể là nội sinh: tăng cường
pha tinh thể (crystalline reinforcement) và biến đổi tăng độ bền (transformation toughening); có
thể là ngoại sinh: gồm các biện pháp hóa học hoặc làm láng.
1. Biện pháp nội sinh
.1.1. Tăng cường pha tinh thể
Nguyên tắc của việc tăng cường pha tinh thể là làm tăng sức đề kháng đối với sự lan của
vết nứt bằng cách đưa vào một pha tinh thể phân tán có độ bền cao. Các tinh thể cũng có tác
dụng làm lệch và dừng vết nứt. (Hình 11.2 McCabe)
1.2. Biến đổi tăng độ bền
Biến đổi tăng độ bền được thực hiện ở sứ zirconia. Zirconia (ZrO2) có nhiều dạng tinh thể:
dạng tứ giác (tetragonal) bền vững ở khoảng 1170 và 2370o C, dạng đơn nghiêng (monoclinic)
bền vững ở nhiệt độ dưới 1170o C. Tuy vậy, dạng tứ giác có thể trở nên bền vững ở nhiệt độ
thường khi có pha thêm một số oxid, như yttrium oxid. 3 mole % yttrium (3Y-TZP) làm ổn định
sứ zirconia dùng máy đã được thực hiện. Dưới tác động của lực, diễn ra sự biến đổi từ pha tứ giác
kém bền vững (metastable tetragonal phase) thành pha đơn nghiêng bền vững (stable monoclinic
phase). Sự biến đổi này gọi là cảm lực (stress-induce) và kèm theo sự tăng thể tích ở vùng biến
đổi để hàn gắn vết nứt. Tác dụng này là một đặc tính cơ học quí của (3Y-TZP). HHH
2. Biện pháp ngọai sinh (hoá học)
Làm tăng độ bền bằng phương pháp hóa học dựa trên việc tạo một lớp chịu lực ở bề mặt.
.2.1. Tạo lớp ion bề mặt
Nguyên tắc là tạo sự trao đổi ion kiềm nhỏ (như natri) trong mạng pha thủy tinh thành ion
lớn hơn (ion kali). Sự trao đổi ion dựa trên khuyếch tán (diffusion-based ion exchange) thường
được thực hiện trong bồn muối nóng chảy ở nhiệt độ 450 đến 480o C, trong điều kiện bề mặt sứ
được đặt dưới áp suất. Sứ được xử lý như vậy có độ bền chống lan rộng vết nứt cao. Kỹ thuật này
đã được dùng trong công nghệ gốm sứ từ lâu, được đưa vào ứng dụng trong sứ nha khoa từ những
năm 90. Tuy vậy, độ dày của lớp trao đổi ion chỉ được khoảng 140 µm. Độ dày này sẽ bị mất nếu
phải mài điều chỉnh phục hình khi lắp.
2.2. Làm láng
Làm láng (glazing) là giai đoạn sau cùng trong quá trình thực hiện phục hình sứ-kim loại.
Kỹ thuật này còn được gọi là tự làm láng (self-glazing) không có ý nghĩa để làm tăng độ bền uốn
của sứ trường thạch. “Glaze” là một loại thủy tinh có độ dãn nở thấp, cũng có thể được đặt trên bề
mặt sứ, sau đó nung ở nhiệt độ cao. Khi làm nguội, lớp thủy tinh này được đặt dưới áp lực do độ
co của lớp sứ bên dưới lớn hơn, do đó có tác dụng làm giảm kích thước các rạn nứt và cải thiện
độ bền chống lại sự lan rộng các vết nứt của sứ.
