Decalcification of stabilized zirconia by silica and some other oxides
Calcia-stabilized cubic zirconia may react with different oxides, susceptible to combining with calcia, and be transformed into the monoclinic modification with undesirable consequences. The reaction with silica has been investigated, and the kinetics recorded by X-ray quantitative diffraction; the...
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Veröffentlicht in: | Journal of the European Ceramic Society 1992, Vol.9 (5), p.389-395 |
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Hauptverfasser: | , , , , , |
Format: | Artikel |
Sprache: | eng |
Schlagworte: | |
Online-Zugang: | Volltext |
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Zusammenfassung: | Calcia-stabilized cubic zirconia may react with different oxides, susceptible to combining with calcia, and be transformed into the monoclinic modification with undesirable consequences. The reaction with silica has been investigated, and the kinetics recorded by X-ray quantitative diffraction; the data have been fitted to the Jander equation, yielding the rate constant and the activation energy; comparison has been made with the action of silicon and some current oxides, allowing the following classification from the most to the least active: B
2O
3.Si>TiO
2>SiO
2>Al
2O
3>Fe
2O
3 These data have been rationalized by the Polanyi relationship, which correlates the kinetics to the formation enthalpy of ternary calcium oxides like CaSiO
3. The reaction interface is complex with three different layers: an ill-organized one in contact with cubic zirconia, a second layer with monoclinic calcium-free zirconia particles, and a third with silicates: CaSiO
3, ZrSiO
4 and Ca
2ZrSi
4O
12. The diffusion and nucleation are discussed; it seems that silicon plays a preponderant role in these processes.
Durch Kalziumoxide stabilisiertes Zirkoniumdioxid kann mit verschiedenen anderen Oxiden reagieren, wobei es sich mit Kalziumoxid verbindet und mit nachteiligen Folgen zur monoklinen Modifikation umgewandelt wird. Es wurde die Reaktion mit Siliziumdioxid untersucht und di
e
Reaktionskinetik mit Hilfe quantitativer Röntgenbeugungsexperimente verfolgt. Die Meßwerte konnten durch die Jander-Gleichung beschrieben werden, so daß die Geschwindigkeitskonstante und die Aktivierungsenergie der Reaktion hiermit bestimmt werden konnten. Der Effekt von Silizium wurde mit der Wirkung verschiedener gebräuchlicher Oxide verglichen, woraus folgende Einteilung der untersuchten Oxide resultiert, beginnend mit dem meist reaktiven bis letztlich zu dem am wenigsten reaktiven Oxid: B
2O
3>Si>TiO
2>SiO
2>Al
2O
3>Fe
2O
3 Die Auswertung der Daten erfolgte unter Zuhilfenahme der Polyanyi-Beziehung, gemäß der die Kinetik und die Bildungsenthalpie ternärer Kalzium-oxide, wie beispielsweise CaSiO
3, in Verbindung gesetzt werden. Der Aufbau der Reaktionsgrenzschicht ist komplex. Sie besteht aus drei Teilschichten: Die erste Teilschicht liegt ungeordnet in Verbindung mit kubischem Zirkoniumdioxid vor. Die zweite Schicht besteht aus monoklinen kalziumfreien Zirkoniumdioxid-Partikeln und die dritte aus Silikaten, wie CaSiO
3, ZrSiO
4 und Ca
2ZrSi
4O
12. Es werden Diffusion und Keimbildung diskutiert. Silizi |
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ISSN: | 0955-2219 1873-619X |
DOI: | 10.1016/0955-2219(92)90098-X |