Electrochemical and tribological evaluation of porous Ti alloys for orthopedic use

Abstract

La demanda de materiales utilizados en aplicaciones de biomedicina ha crecido en los últimos años, lo que ha provocado el interés por estudiar nuevos materiales metálicos. Las aleaciones porosas a base de Ti han demostrado su idoneidad para el reemplazo óseo, como los implantes dentales y las prótesis de cadera, ya que tienen un módulo de elasticidad similar al hueso. Sin embargo, la presencia de poros implica una mayor superficie en contacto con los fluidos corporales, lo que presenta un riesgo potencial en términos de corrosión y/o desgaste, como iones metálicos, partículas metálicas en el torrente sanguíneo. En este contexto, el objetivo de esta tesis doctoral fue explorar las aleaciones a base de Ti con estructura porosa y evaluar su degradación en soluciones corporales simuladas. Por tanto, las muestras se prepararon mediante pulvimetalurgia con variación de porcentajes de porosidad, caracterizadas principalmente por técnicas electroquímicas y mecánicas. Los resultados electroquímicos sugirieron que la aleación porosa a base de Ti no se vio influenciada por el porcentaje de porosidad, ya que la pasividad se mantuvo incluso en espacios reducidos. Por tanto, no se produjo un aumento en la velocidad de corrosión. Por otro lado, la porosidad mejoró la compatibilidad biomecánica a través del módulo elástico. Al mismo tiempo, las propiedades tribológicas mostraron que la presencia de poros evitaría el mecanismo de desgaste de tres cuerpos, mejorando el desgaste y coeficiente de fricción.La demanda de materiales utilizados en aplicaciones de biomedicina ha crecido en los últimos años, lo que ha provocado el interés por estudiar nuevos materiales metálicos. Las aleaciones porosas a base de Ti han demostrado su idoneidad para el reemplazo óseo, como los implantes dentales y las prótesis de cadera, ya que tienen un módulo de elasticidad similar al hueso. Sin embargo, la presencia de poros implica una mayor superficie en contacto con los fluidos corporales, lo que presenta un riesgo potencial en términos de corrosión y/o desgaste, como iones metálicos, partículas metálicas en el torrente sanguíneo. En este contexto, el objetivo de esta tesis doctoral fue explorar las aleaciones a base de Ti con estructura porosa y evaluar su degradación en soluciones corporales simuladas. Por tanto, las muestras se prepararon mediante pulvimetalurgia con variación de porcentajes de porosidad, caracterizadas principalmente por técnicas electroquímicas y mecánicas. Los resultados electroquímicos sugirieron que la aleación porosa a base de Ti no se vio influenciada por el porcentaje de porosidad, ya que la pasividad se mantuvo incluso en espacios reducidos. Por tanto, no se produjo un aumento en la velocidad de corrosión. Por otro lado, la porosidad mejoró la compatibilidad biomecánica a través del módulo elástico. Al mismo tiempo, las propiedades tribológicas mostraron que la presencia de poros evitaría el mecanismo de desgaste de tres cuerpos, mejorando el desgaste y coeficiente de fricción.