Fracture behavior of ceramic restorative materials in the active environments

금속 재료와 세라믹 재료에 인장응력이 작용할 때의 파괴 거동을 비교해보면, 금속 재료는 소성변형으로 인하여 외부의 형상이 변화된 후 파절이 일어나고 또한 재료 내의 결함에서 비롯한 균열의 진전속도가 매우 느리므로 미세결함은 파절 거동에 크게 영향을 미치지 않는다. 반면 세라믹 재료는 취성이 있고 거의 소성변형이 일어나지 않으므로 재료 내의 가장 취약한 결함부의 균열선단에서 응력의 집중과 확대가 일어나고 이 확대된 응력이 파괴 한계를 초과하면 균열이 빠르게 진전하여 파괴가 일어나므로 미세 결함이 파괴에 크게 영향을 미친다. 따라서 세라믹 소결체(포세린, 글라스-세라믹, 알루미나, 지르코니아)의 파괴 특성 평가 시는 결함의 영향을 고려하는 파괴인성의 측정이 요구된다. 세라믹 소결체는 내수성이 뛰어나고 산이나 알카리에 의해서도 침식이 일어나지 어렵기 때문에 이들 환경에 장시간 노출된 경우에도 강도는 그다지 크게 저하되지 않는다. 하지만, 이러한 액상의 조건에서 인장응력이 작용하는 활성환경에서는 응력부식에 의한 침식이 일어나므로 시간이 경과하며 강도가 저하하여 기대수명이 단축되는 문제가 발생한다. 활성환경에서 응력부식에 의한 균열성장이 일어나는 경우에 강도에 비하여 작용력의 수준이 낮은 경우에는 응력부식에 의한 균열성장이 느리므로 문제가 되지 않지만, 반대로 강도에 비하여 작용력의 수준이 높은 경우에는 균열속도가 빨라서 내구수명이 크게 저하될 수 있으므로 강도가 높은 수복재료의 사용이 요구된다. When tensile stress is applied to metal, the fracture occurs after the shape changes due to plastic deformation, and also the crack velocity resulting from defects is very slow, so that the defects do not significantly affect the fracture behavior. Ceramic materials, on the other hand, are brittle and rarely plastic deformation so the stress concentration occurs at the crack tip of the most dominant flaw in the material, so that the crack progresses rapidly and the defect greatly affects the fracture. Therefore, when evaluating the fracture behavior of ceramic materials, a measurement of the fracture toughness is required, considering the effects of the defect. Since ceramic materials have excellent resistance to water and erosion is difficult to occur even by acids or alkalis, their strength is not significantly reduced even after prolonged exposure to these environments. However, in the active environment in which erosion due to stress corrosion proceeds, a problem arises in which the survival life is shortened. If crack growth caused by stress corrosion occurs in the active environment, it is not a problem because the crack growth caused by stress corrosion is very slow when the stress level is low compared to the strength. However, when the level of applied stress level is high compared to the strength, the crack growth is fast and the service life may be greatly reduced, so the use of a ceramic materials having high strengths are required.