Abstract Objective This study aims to evaluate the effect of sonochemical treatment on the surface of yttria-stabilized tetragonal zirconia (Y-TZP) before and after the final sintering. Material and Methods Twenty-eight Y-TZP discs were divided into four groups (n=7), according to surface treatment: PRE: pre-sintering sonication with 30% nominal power for 15 min; POS: post-sintering sonication with 30% nominal power for 15 min; JAT: air abrasion with 50-μm alumina particles; and CON: control group with no treatment. The POS and JAT groups were sintered before sonication and the PRE group after sonication. Surface roughness was analyzed using confocal microscopy, after which resin cement cylinders were placed on the surface of the Y-TZP discs and subjected to mechanical microshear bond strength test until fracture. Surface roughness and microshear bond strength values underwent ANOVA and the Tukey tests. Results The surface roughness values for the PRE group (299.91 nm) and the POS group (291.23 nm) were not significantly different (p≥0.05), statistically, and the surface roughness value of the JAT group (925.21 nm) was higher than those of PRE and POS (p=0.007) groups. The mechanical microshear bond strength test showed that there was no statistically significant difference between the groups (p=0.08). Conclusions Therefore, the results showed that sonochemical treatment modifies the Y-TZP surface and is similar to the well-established sandblasting surface treatment regarding the strength of the bond with the resin cement.

RESUMO A zircônia Y-TZP é muito utilizada na confecção de coping como material estrutural para próteses odontológicas devido à sua cor branca/perolada opaca e resistência mecânica. Estas próteses são confeccionadas por usinagem com apoio de um software de CAM (Computer Aided Manufacturing), a partir de blocos prensados e pré-sinterizados. A pré-sinterização consiste em aquecer os blocos compactados a altas temperaturas, com uma taxa lenta de aquecimento até o início da formação dos pescoços entre as partículas, quando proporciona dureza/resistência e usinabilidade. Uma contradição, pois a dureza/resistência mecânica é necessária para proporcionar estabilidade as forças de corte, mas se muito duro, pode dificultar a usinagem então se deve encontrar uma faixa de compromisso de temperatura entre estabilidade e usinabilidade. Dessa forma, o objetivo do presente trabalho foi investigar a relação entre a microdureza e temperatura de pré-sinterização da zircônia Y-TZP e seu comportamento ao ser submetido à usinagem. O ensaio de microdureza foi escolhido como representante de resistência mecânica por ser não destrutivo e de resultado imediato. O pó de zircônia experimental foi submetido à prensagem uniaxial seguido de prensagem isostática a frio à 200 MPa e pré-sinterização entre 900°C e 950°C. Os blocos foram cortados e submetidos ao teste de estabilidade na usinagem e ensaio de microdureza Vickers sendo os dados submetidos ao teste de “normalidade” de Anderson-Darlin com p > 0,05. Foi utilizada ANOVA de um fator com o teste de Tukey-Kramer para verificar as diferenças entre as médias dos grupos. A investigação demonstrou que a diferença de 50°C na temperatura de pré-sinterização, acima de 900°C afetou significativamente a microdureza, contudo os tempos de patamar 2 e 4 horas não a influenciou significativamente. A maior temperatura de pré-sinterização dos grupos experimentais testados possibilitou um melhor comportamento na usinagem com o apoio de um software CAM, sendo a microdureza similar ao material comercial ZL.

ABSTRACT Y-TZP zirconia is widely used in the manufacture of coping as a structural material for dental prosthesis due to its opaque white/pearl color and mechanical strength. Dentures are made by machining with cam (computer aided manufacturing) software support, from pressed and pre-sintered blocks. Pre-sintering consists of heating the compressed blocks to high temperatures, with a slow heating rate until the neck formation among particles, when this provides hardness/strength and machinability. There is a contradiction, because the mechanical hardness/strength is necessary to provide stability to the cutting forces, but if it is very hard, machining can be difficult, therefore must be found a compromise zone of temperature between stability and machinability. In this way, the purpose of this study was to investigate the relationship between microhardness and the pre-sintering temperature of experimental Y-TZP zirconia and its behavior to be subjected to machining. The microharness testing was chosen as representative of mechanical strength once it is nondestructive and with immediate result. The experimental zirconia powder was subjected to uniaxial pressing, subsequently cold isostatic pressing of 200 MPa and pre-sintering between 900°C and 950°C. Blocks were cut and subjected to machining stability testing and vickers microhardnes testing which the data were subjected to the anderson-darlin (p > 0.05) test for “normality”. Anova's “one way” with tukey-kramer test was used to verify the differences among the means of groups. The investigation showed that the difference of 50°C in pre-sintering temperature above 900°C significantly affect the hardness, whereas 2 to 4 hour time did not significantly affect material microhardness. The highest pre-sintering temperature of the tested experimental groups enabled better performance in machining with cam software support, which provides similar microhardness to commercial ZL material.

RESUMO As cerâmicas avançadas apresentam uma ampla aplicação, desde componentes para a indústria eletrônica até implantes e próteses. Nas últimas décadas a biocerâmica vem chamando atenção em aplicações como próteses ósseas e implantes dentários, pois apresentacaracterísticas de material bioinerte, bioativo, com boa biocompatibilidade, além de alta resistência à compressão. Neste trabalho, estudou-se o efeito dos parâmetros de retificação em cerâmicas de alta alumina preparadas com três granulometrias diferentes, através da análise do acabamento superficial destas cerâmicas. Durante o processo de retificação, os parâmetros variados foram: velocidade da peça (55 mm/s e 250 mm/s) e profundidade de corte (5 µm e 60 µm). Além destes parâmetros, empregaram-se dois tipos de lubri-refrigeração: convencional e MQL (Mínima Quantidade de Lubrificante). Os resultados obtidos através de medidas de rugosidade da superfície retificadae análises estatísticas mostram que houve uma redução na rugosidade das peças com granulometria media e fina quando se utilizou a lubri-refrigeração MQL. As cerâmicas de granulometria fina retificadas com velocidade da peça de 55 mm/s e profundidade de corte de 60 µm apresentaram rugosidade inferior a 0,28 µm usando o sistema de lubri-refrigeração MQL. Porém quando retificadas em velocidades maiores utilizando MQL as cerâmicas de granulometria mais fina apresentaram um aumento nos valores de rugosidade.

ABSTRACT The advanced ceramics shows a wide application, from components for the electronic industry to implants and prostheses. In the last decades the bioceramic has been drawing attention in applications such as bone prostheses and dental implants because it presents bioinert and bioactive material characteristics, with good biocompatibility, and high compressive strength. We studied the effect of grinding parameters for ceramics with high alumina, prepared with three different particle sizes by examining the surface finish of these ceramics. During the grinding process, the parameters were: table speed (55 mm / s 250 mm / s) and the depth of cut (5 µm and 60 µm). Apart from these parameters, two cooling types were used: conventional cooling and MQL (Minimum Quantity Lubricant). The results obtained through the roughness of the grinded surface and statistical analyzes showed a reduction in the roughness of the parts with small and medium grain size when using MQL cooling. The ceramics with small grain size grinded with a table speed of 55 mm/s and depth of cut of 60 µm showed roughness of less than 0.28 µm using the MQL cooling system. However, when grinded at higher speeds using MQL the ceramics with smaller grain size showed an increase in surface roughness values.

This experimental in vitro study evaluated the influence of screw length on the mechanical properties of a locking reconstruction plate designed with locking rings inserted into plate holes. Synthetic bone cylinders with 10 mm fracture gap and seven-hole locking reconstruction plates were used. Two groups of bone-plate constructs were assembled: Group 1 – three monocortical screws on each fracture side, Group 2 - three bicortical screws on each fracture side. In each group nine bone-plate constructs were tested until failure, three each in bending, compression and torsion. In each group, 21 bone-plate constructs were tested for failure in fatigue testing, seven each for bending, compression and torsion. In all static testing no significant differences were found between G1 and G2, except ultimate moment in torsion test (G2>G1; P=0.008). Statistical analysis revealed significant differences between groups in axial compression fatigue testing (G1>G2; P<0.05) and four-point bending fatigue testing (G1<G2; P<0.05) in maximum load, minimum load, maximum moment, and minimum moment. In conclusion, screw length can affect the mechanical properties of locking reconstruction plate. Compared to bicortical screws, monocortical screws were less resistant to bending than axial compression. This must be considered when choosing implant, particularly in fractures under high axial loads.

Os esforços de corte durante o torneamento de tarugos de alumina à verde e sua correlação com aspectos superficiais da peça foram estudados em condições experimentais. A correlação entre a força de usinagem e a taxa de remoção de material é um parâmetro importante na definição do projeto de produtos cerâmicos, já que, parâmetros inadequados produzem danos superficiais inaceitáveis na peça. O presente estudo analisou os esforços de corte obtidos durante o torneamento de peças de alumina com 99,8% de pureza no seu estado verde e monitorou a influência da profundidade de corte nestes; utilizando-se ferramentas de corte de cermet sob condições constantes de usinagem. Os esforços de corte foram relacionados com os acabamentos superficiais, desgastes nas ferramentas e temperaturas das ferramentas durante a usinagem. Verificou-se que a profundidade de corte não afetou consideravelmente a qualidade das superfícies. Entretanto, ensaios preliminares para seleção das condições de corte, mostraram que velocidades de corte e avanços inadequados geram danos à superfície da peça. Assim, a melhor condição de corte foi a de maior profundidade de corte, 1,0 mm, uma vez que, com profundidades de corte menores aumenta-se o número de passes necessários para remoção do sobre material da peça, o que inevitavelmente leva a maior desgaste da ferramenta, maior força de usinagem e pior acabamento superficial. Destaca-se que a alumina em seu estado verde apresentou elevado efeito abrasivo sobre a ferramenta durante o torneamento. A sinterização da peça produzida na melhor condição de corte indicou que a qualidade do acabamento na superfície verde foi mantida.

In experimental conditions, cutting forces were studied during turning of green alumina billets, including their correlation with surface aspects of the workpiece. The correlation between cutting power and the removal rate are important parameters for defining the design of ceramic products, since inadequate parameters can produce excessive surface damage to the workpiece. This study examined the forces obtained during turning of alumina workpieces with 99.8% purity in their green state, by means of a three-point dynamometer, evaluating the cutting, feed and depth forces, using a cermet tool under constant machining conditions. Variables were compared with the forces, including surface finish, tool wear and temperature during machining. In the study, it was found that the depth of cut had no significant effect on the surface quality, and the cutting speed and feed influencing the finish. However, preliminary tests for selecting the cutting conditions showed that unsuitables cutting speeds and feeds generate severe damage to the workpiece surface. The best condition was 1.00 mm depth of cut, and the forces increasedfor with each pass performed, with the feed force the variable with greatest increases in relation to the cutting and depth forces, and wear of the cutting tool directly influenced the surface finish, generated by the highly abrasive nature of the alumina particles of the green compact. It is emphasized that the alumina in its green state showed high abrasive effect on the cutting tool during the turning process and the surface finishing of the green workpiece had a direct influence on the sintered workpiece.