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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.23.2019.tde-27112019-165055
Document
Author
Full name
Beatriz Togoro Ferreira da Silva
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2019
Supervisor
Committee
Cesar, Paulo Francisco (President)
Kaizer, Marina da Rosa
Lima, Erick de
Matos, Adriana Bona
Title in Portuguese
Efeito da largura temporal de pulso do Laser de Er:YAG nas características de superfície, adesão e propriedades mecânicas da zircônia
Keywords in Portuguese
Laser de Er:YAG
Resistência à fratura
Resistência de união
Tratamento de superfície
Y-TZP
Zircônia
Abstract in Portuguese
Este estudo avaliou os efeitos da variação da largura temporal de pulso do laser de Er:YAG nas características de superfície (morfologia, transformação de fase, rugosidade e perda de superfície), na resistência de união de um cimento resinoso (Panavia F 2.0, Kuraray, Okayama, Japão) e nas propriedades mecânicas (resistência à fratura) de uma zircônia. Blocos de 3Y-TZP parcialmente sinterizados foram seccionados até a obtenção de 350 espécimes padronizados que foram distribuídos aleatoriamente em sete grupos experimentais, conforme o tratamento de superfície (n=50): GC (sem tratamento); G50 (80mJ/2Hz/50?s); G100 (80mJ/2Hz/100?s); G300 (80mJ/2Hz/300?s); G600 (80mJ/2Hz/600?s) GUNTC (abrasão trioboquímica pré-sinterizado); GTC (abrasão trioboquímica sinterizado). Após os tratamentos, os espécimes foram sinterizados de acordo com as recomendações do fabricante, exceto o grupo GTC, no qual os espécimes foram sinterizados antes do tratamento de superfície. Os espécimes foram avaliados por diferentes métodos, a saber: análise morfológica por microscopia eletrônica de varredura (MEV) (n=3); rugosidade e perda de superfície, por perfilometria óptica 3D (n=8); resistência de união, por ensaio de microcisalhamento (?SBS), em 24 horas e após 8 meses de envelhecimento em água destilada em estufa a 37ºC (n=8); avaliação da transformação de fase por difração de raios-x (DRX) (n=1); e resistência à fratura por teste de flexão biaxial (BFS) (n=30). A irradiação com o Laser de Er:YAG promoveu uma efetiva ablação em todas as larguras temporais de pulso testadas, produzindo superfícies muito irregulares, semelhantes entre si, sem a presença de trincas ou carbonização. A análise dos grupos irradiados (G50, G100, G300 e G600) revelou um aumento estatisticamente significante de rugosidade e de perda de superfície quando comparados aos grupos GC, GUNTC e GTC, o que poderia comprometer a adaptação de peças protéticas. Com relação a ?SBS em 24h, os maiores valores foram observados para o GTC seguido do G300. Enquanto os grupos G50, G100 e G600 apresentaram valores intermediários. Os menores valores foram observados para os grupos GC e GUNTC. Por outro lado, para todos os grupos experimentais testados a ?SBS decresceu após 8 meses de armazenamento. Nos padrões de DRX foram observados picos de difração correspondentes ao conteúdo monoclínico somente para o grupo GTC, nos outros grupos foram observados apenas conteúdo de zircônia tetragonal. Os valores médios de BFS apresentaram diferença estatisticamente significante para os grupos estudados, sendo que os maiores valores foram observados no GTC. Os grupos irradiados (G50, G100, G300 e G600) apresentaram uma diminuição da BFS. Já os grupos sem tratamento (GC) e GUNTC apresentaram valores de BFS intermediários. A irradiação com as diferentes larguras de pulso do laser de Er:YAG criou uma superfície rugosa e com grande perda de superfície, a ?SBS entre o cimento resinoso e a Y-TZP não resistiu aos oito meses de armazenamento em água, além de gerar uma diminuição da BFS; portanto, seu uso não é recomendado.
Title in English
Effect of temporal width pulse of Er:YAG laser on surface characteristics, bond strength and mechanical properties of zirconia
Keywords in English
Bond strength
Flexural Strength
Laser of Er:YAG
Surface treatment
Y-TZP
Zirconia
Abstract in English
This study evaluated the effect of different irradiation pulse width with Er:YAG laser on surface characteristics (morphology, phase transformation, surface roughness, surface loss), adhesive interface bond strength formed by the irradiated zirconia and luting cement system (Panavia F 2.0, Kuraray, Okayama, Japan) and mechanical properties (flexural strength) of zirconia. Blocks of pre-sintered 3Y-TZP were cut providing 350 standard samples which were divided by surface treatment as follows (n=50): GC untreated (control); G50 (80mJ/2Hz/50?s); G100 (80mJ/2Hz/100?s); G300 (80mJ/2Hz/300?s); G600 (80mJ/2Hz/600?s); GUNTC (tribochemical silica coating before sintering); GTC (tribochemical silica coating after sintering). Specimens were sintered according to the manufacturer's recommendations. Except for GTC, all specimens were sintered prior to surface treatment. The specimens were evaluated by different methods: morphological analysis by scanning electron microscopy (SEM) (n=3); surface roughness and surface loss by a 3D optical profilometer; the immediate (24 h) and long term (8 months) bond strength by microshear test (?SBS) (n=8); evaluation of phase transformation of zirconia, by Xray diffractometry (XRD) (n=1) and biaxial flexural strength (BFS) (n=30). SEM evaluation indicated that irradiation of Y-TZP with Er:YAG laser promoted an effective ablation irrespective of the pulse width, ending in an irregular surface without cracks or carbonization. The roughness and surface loss values obtained from G50, G100, G300 and G600 groups were significantly higher than those obtained from GTC e GC. A satisfactory roughness with little surface loss was detected in GUNTC. Regarding immediate ?SBS, the highest value was recorded in GTC followed by G300. On the other hand, G50, G100, G600 groups showed an intermediate ?SBS, while the lowest bonding value was obtained in GUNTC and GC groups. After aging, all experimental groups presented similar and very low bond strength, irrespective of the surface treatment. While, the bonding of GC and GUNTC showed spontaneous debonding after 8 months of water storage. XRD detected only tetragonal phase in all groups, except for GTC where monoclinic phase was observed. The best surface treatment concerning to BFS was tribochemical silica coating after sintering (GTC). On the other hand, a significant decrease was observed after laser treatments. Intermediate BFS were observed in untreated zirconia (GC) and tribochemical silica coating before sintering (GUNTC). Er:YAG laser treatment is not recommended to be used with 3Y-TZP. Although it did not cause phase transformation, the zirconia specimen strength decreased, bonding do not resist to water storage and also created a rough surface with great surface loss. Tribochemical silica coating was the most effective surface treatment method because, although it caused phase transformation and the bond strength did not remain stable over time; this treatment caused little surface loss and increased flexural strength of the material.
 
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Publishing Date
2020-09-15
 
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