Zirkonya, zirkonyumun dioksit kristalidir. ZrO2 farklı metalik oksitlerle karıştırılarak (MgO, CaO, Y2 O3) yüksek moleküler stabilite elde edilir.Sinterlenmesi daha zor olsa da Y2O3 ile stabilize edilen ZrO2 diğer kombinasyonlardan daha iyi mekanik özellikler sunar. Yitriyum stabilize zirkonyum yani tetragonal zirkon yum polikristalleri (TZP) en çok kullanılan kombinasyondur. Polikristalin zirkonyum seramikleri geleneksel dental seramiklerin aksine cam içermezler. Ancak In -Ceram sistemde ki cam infiltre alümina seramikleri istisnadır. Zirkonyumun uzun dönem klinik kullanımı sırasında ortaya çıkabilecek mikroçatlakların önüne geçmek için sıcak izostatik basınç altında tam siterlenmiş ingotlar şeklinde hazırlanırlar. Ancak CAD/CAM sistemlerin bazılarında yeşil faz (green body) denilen ve soğuk izostatik basınç ile hazırlanan ingotlar frezeleme işlemine tabi tutulurlar vedaha sonra tekrar sert ve dayanıklı yapı oluşması için ısı ve basınç altında sinterlenirler. Dental uygulamalar için farklı tipteki zirkonyum seramikleri: a) 3Y-TZP: %3 mol yitria (Y2O3) ile beraber zirkonyum oda ısısında stabilize edilmektedir. Genellikle frezeleme için kullanılan 3Y- TZP CAM ünitesinden sonra üreticilerin önerilerine göre 1350°C ile 1550°C arasında değişen son bir sinterleme işlemine tabi tutulur.
b) Alümina ile güçlendirilmiş cam infiltre zirkonya (ZTA):
Alümina matriks ile kombine kullanılması sonucu elde edilir. Sinterlenmesi tamamlanmış 3Y- TZP’den daha pöröz bir yapı içerir ve bu da In-Ceram Zirconia’ nın 3Y- TZP’den neden daha düşük mekanik özellikler sunduğunu açıklar.
c) Mg-PSZ:
Magnezyum ile stabilize edilen zirkonyum (Mg-PSZ) seramikleri büyük partikül oranları nedeniyle aşınmaya meyillidir ve pöröz yapılarından dolayı yüksek mekanik özellikler sergileyemezler. Mg -PSZ seramiklerin tam sinterlenmiş blokları CAM ünitesinde kullanılır. Denzir-M bu tip seramiklere örnektir.
Zirkonyum oksit kristalleri (ZrO2):
Monoklinik, kübik ve tetragonal olmak üzere 3 farklı şekilde organize olabilir. Oda ısısından 1170 °C ye kadar monoklinik faz, 1170°C ile 2370°C arasında tetragonal faz, 2370°C den kaynama noktasına kadar ki sıcaklıklarda ise kübik faz bulunur. Soğutma ile tetragonal fazdan monoklinik faza geçerken hacimde %4,5 lik bir artış olur ve bu da katastrofik başarısızlığa neden olur. Bu değişim geri dönüşümlüdür ve 950°C den aşağıdaki soğutmalarda başlar. Ancak zirkonyumun yapısına çeşitli oksitler ilave ederek (MgO, CaO, CeO2, Y2O3) tetragonal fazı oda ısısında elde etmek mümkündür. Bu minör unsurlar eklenerek oda ısısında stabilize fazları elde etmeyi mümkün kılar. %8 veya 12 oranında bileşen eklenerek tam stabilize kübik fazı (kübik zirkonyum) elde etmek mümkündür. Daha küçük miktarlarda (%3-5) eklemeler ile kısmi stabilize zirkonyum elde edilir.
Diş hekimliğinde kullanılan zirkonyum seramikleri faz transformasyon etkisinden kaynaklanan yüksek dirençli özellikleri ile karakterizedir. Basınç altında zirkonyum partikülleri tetragonalden monoklinik faza geçmektedirler.
Tetragonal zirkonyumu oda ısısında elde etmek mümkünken basınç altında monoklinik faza geçmekte ve basınç alan bölgelerin hacmin de %3 artma görülmektedir. Bu boyutsal değişiklik sırasında çatlak hattından enerji emilimi olur. Çatlak enerjisi tetragonalden monoklinik faza geçişi sağlar. Çatlak hattının yapının bünyesinde ilerlemesini engeller. Ayrıca hacimde ki değişiklik de çatlak hattı üzerine basınç yaparak yine çatlak hattının ilerlemesini durdurur.
Zirkonyum alt yapı, diş preparasyonuna bağlı olarak kalan keskin köşeler, internal uyulmamalarla gerçekleştirilen aşındırmalara bağlı hasarlar ve çiğnemeyle oluşan basınçlar ve ağızdaki termal değişiklikler karşısında direnç göstermektedir. Transformasyon sertliği zirkonyumun yüksek bükülme direnci ve sertliği olmasına neden olur. Bir diğer iyi özelliği ise biouyumlu olmasıdır. Parsiyel stabilize zirkonyum seramikleri, dental materyaller arasında mekanik özellikleri en iyi olan seramikler olup bu sayede yüksek basınç alan arka grup dişlerin restorasyonunda kullanılmaları mümkündür. Üstün mekanik özellikleri sayesinde alt yapıların kalınlıklarını azaltmak mümkün olmuştur. Mekanik direnç ve estetiğin arandığı bölgelerde tam seramik restorasyonların kullanımına izin vermiştir. Yüksek kırılma direnci ve sertliğinden dolayı zirkonyum, ağzın herhangi bir yerinde kullanılabilen genel bir seramik restoratif materyali haline gelmektedir.
