Failure behavior of zirconia crowns subjected to air abrasion with different particle sizes

ABSTRACT

Abstract This study aimed to investigate the failure behavior of 3 mol.% yttria-stabilized tetragonal zirconia polycrystal (3Y-TZP) prosthetic crowns air-abraded with aluminum oxide (AO) particles of different sizes. Ninety ceramic premolar crowns were produced with 3Y-TZP frameworks veneered with porcelain. Crowns were randomly divided into three groups, according to the size of the air abrasion AO particles (n = 30) (GC) untreated (control); (G53) 53 µm; (G125) 125 µm. Air abrasion was performed with 0.25 mpa pressure, 10-mm distance, for 10 s. Crowns were adhesively cemented to dentin analog abutments. Specimens were loaded in compression to failure, in 37oC distilled water, using a universal testing machine (n = 30). Fractographic analysis was performed using a stereomicroscope and SEM. The roughness of the crown's inner surface was evaluated using an optical profilometer (n = 10). Fracture load data were statistically analyzed with Weibull analysis and roughness data with Kruskal-Wallis (α = 0.05). GC had the lowest characteristic fracture load (L0), while G53 and G125 had higher and statistically similar L0 values. The Weibull modulus (m) was similar among groups. The failure modes observed were catastrophic failure and porcelain chipping. There were no differences between the roughness parameters for the experimental groups (p > 0.05). The size of the AO particles did not affect the fracture load and failure mode of 3Y-TZP crowns. Air abrasion with 53 µm and 125 µm particles resulted in a higher fracture load of ceramic crowns than the untreated group while maintaining their reliability and surface characteristics.

RESUMO

Resumo O objetivo deste estudo foi investigar o efeito do jateamento com óxido de alumínio (AO) com diferentes tamanhos de partículas no comportamento de fratura de coroas protéticas de zircônia tetragonal estabilizada com 3 mol% de ítria (3Y-TZP). Noventa coroas cerâmicas de pré-molares foram produzidas com infraestruturas de 3Y-TZP recobertas com porcelana. As coroas foram divididas aleatoriamente em três grupos, de acordo com o tamanho das partículas de AO do jateamento (n = 30) (GC) não tratada (controle); (G53) 53 µm; (G125) 125 µm. O jateamento foi realizado com pressão de 0,25 MPa, distância de 10 mm, por 10 s. As coroas foram cimentadas adesivamente em pilares análogos à dentina. As coroas foram testadas em compressão até a falha, em água destilada a 37ºC, usando uma máquina universal de ensaios (n = 30). A análise fractográfica foi realizada usando estereomicroscópio e MEV. A rugosidade da superfície interna das coroas foi avaliada usando um perfilômetro óptico (n = 10). Os dados de carga de fratura foram analisados ​​estatisticamente com análise de Weibull e os dados de rugosidade com Kruskal-Wallis (( = 0,05). GC apresentou a menor carga característica de fratura (L0), enquanto G53 e G125 apresentaram valores de L0 maiores e estatisticamente semelhantes. O módulo de Weibull (m) foi semelhante entre os grupos. Os modos de falha observados foram falha catastrófica e lascamento da porcelana. Não houve diferenças entre os parâmetros de rugosidade para os grupos experimentais (p > 0,05). O tamanho das partículas de AO não afetou a carga de fratura e o modo de falha das coroas 3Y-TZP. O jateamento com partículas de 53 µm e 125 µm resultou em maior carga de fratura das coroas cerâmicas do que o grupo não tratado, mantendo sua confiabilidade e características de superfície.