Cerâmica colorida para uso ortodôntico : desenvolvimento e caracterização

Abstract

Este estudo buscou desenvolver métodos de produção de pós e peças cerâmicas a base de alumina, nas cores rosa e azul, como primeiro passo para o desenvolvimento de bráquetes cerâmicos coloridos, tendo em vista uma demanda crescente por acessórios ortodônticos diferenciados, que possam estimular e facilitar a adesão ao tratamento, especialmente dos pacientes jovens. Inicialmente foram desenvolvidos os pós cerâmicos obtidos a partir da mistura de soluções de nitrato de alumínio, uréia, e nitrato de cromo, para produção do pó na cor rosa e de nitrato de alumínio, uréia e nitrato de cobalto, para produção do pó na cor azul. Seguiu-se o processo de solubilização dos pós com posterior aquecimento resultando em pós cerâmicos, a base de alumina, nas cores, rosa e azul, homogêneas. Diferentes proporções de feldspato (10%, 15%, 20%) foram adicionadas ao pó colorido, no intuito de melhorar a densificação do material final com menor tempo e temperatura de sinterização. Tanto os pós quanto as peças foram avaliadas por meio de um colorímetro, pelo método CIELab, para caracterização da cor. Os valores de porosidade aparente foram utilizados como parâmetro para avaliação da densificação das peças cerâmicas, nas cores e concentrações estudadas Para os grupos de cor rosa, as combinações de temperatura de sinterização a 1550ºC e tempos de 6h e 10h, produziram peças com porosidade inferior a 15%. Já para os grupos de cor azul, foram as combinações de 1450ºC, por 10h e 6h, que conseguiram produzir peças com porosidade inferior a 15%, sem deformação. Os resultados da quantificação colorimétrica confirmaram a pigmentação dos pós e das peças nas cores rosa e azul, dentro do espectro de cor desejado. A comparação colorimétrica entre antes e após o processo de sinterização mostrou níveis diferentes de L* (luminosidade) devido ao processo de sinterização que leva a uma maior densificação da peça, alterando a dispersão de luz pelas partículas. Os resultados mostraram que os objetivos desta dissertação, de desenvolver pós cerâmicos nas cores rosa e azul e peças cerâmicas coloridas com baixa porosidade e estabilidade de cor, foram alcançados, apresentando-se promissores para dar seguimento ao objetivo de produção de bráquetes cerâmicos coloridos.

The aim of this study was to develop a method to produce pink and blue alumina-based ceramic powders and sintered bodies as the first step in the development of colored ceramic brackets as an alternative to the ever growing market of differentiate orthodontic products that may stimulate and facilitate the adherence of patients to the treatment, especially the young ones. The colored ceramic powder was obtained from a mixture of aluminum nitrate, urea, chromium nitrate and cobalt nitrate solutions to achieve the desired color. The solubilization process was followed by heating and resulted into pink and blue alumina-based ceramic powders. Different proportions of feldspar (10%, 15%, 20%) were added to the colored ceramic powders in order to improve the final densification of the material in less time and lower sintering temperature. The CIELab colorimetric system was used to characterize the color of the powders and specimens. Apparent porosity values were used as a parameter to evaluate the densification of ceramic sintered bodies The temperature/time combination of 1550ºC for 10h and 6h was able to sinter specimens with porosity less than 15% for pink groups. The temperature/time combination of 1450ºC for 10h or 6h was able to sinter blue specimens with porosity less the 15% for all groups without deformation. The colorimetric analysis revealed that the pigmentation of the sintered bodies and powders was in accordance to the expected color spectrum. Different levels of L* (luminosity) were found before and after the sintering process, which indicate a higher densification of the specimens leading to an altered light dispersion trough the particles. This study showed that the method employed was able to produce colored ceramic powders and ceramic specimens with proper density and color stability. The present method showed potential to be further used in the production of colored ceramic brackets.