Electrochemical corrosion process in quaternary metal alloy Ti-35Nb-7Zr-5Ta to be used in Implantology

Autor: Italiano, Ana Elisa Vilicev
Přispěvatelé: Universidade Estadual Paulista (Unesp), Vaz, Luis Geraldo [UNESP]
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2020
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da UNESP
Universidade Estadual Paulista (UNESP)
instacron:UNESP
Popis: Submitted by Ana Elisa Vilicev Italiano (ana.ev.italiano@unesp.br) on 2020-05-08T16:14:15Z No. of bitstreams: 1 Dissertação - versão fnal....revisada.pdf: 1717776 bytes, checksum: 6d5bfc7514a3441961eb517795723bfb (MD5) Approved for entry into archive by Marley Cristina Chiusoli Montagnoli (marley@foar.unesp.br) on 2020-05-13T04:09:29Z (GMT) No. of bitstreams: 1 italiano_aev_me_arafor_int.pdf: 1717776 bytes, checksum: 6d5bfc7514a3441961eb517795723bfb (MD5) Made available in DSpace on 2020-05-13T04:09:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 italiano_aev_me_arafor_int.pdf: 1717776 bytes, checksum: 6d5bfc7514a3441961eb517795723bfb (MD5) Previous issue date: 2020-03-20 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) O sucesso dos implantes dentários em longo período depende da interação do biomaterial com o ambiente bucal, a qual envolve reações eletroquímicas, resistência mecânica (tração, compressão, fadiga) e desgaste mecânico. A fim de aperfeiçoar as propriedades do titânio (Ti), elementos de liga são adicionados, sendo a liga Ti6Al4V a mais comum. Sabe-se que o vanádio e o alumínio são considerados tóxicos. Isto demonstra a importância do desenvolvimento de novas ligas de Ti ultra resistentes e biocompatíveis, a partir do sistema TiNbZr. O objetivo deste trabalho é caracterizar as interações físico-químicas que envolvem as modificações de superfícies da liga metálica quaternária Ti-35Nb-7Zr-5Ta irradiada com feixe de laser, que favorece a incorporação de substâncias químicas que estão presentes na parte inorgânica do osso e que promove a osseointegração. Para a realização deste estudo, os elementos da liga quaternária Ti-35Nb-7Zr-5Ta foram fundidos em forno a arco voltaico com atmosfera inerte, controlada por bomba de vácuo e fluxo de argônio. Em seguida os lingotes obtidos foram usinados e cortados nas medidas 8 mm de diâmetro x 2 mm de espessura. Todo o estudo foi realizado com um número de 15 amostras, que foram divididas em três grupos: Grupo I (sem tratamento), Grupo II (laser 20 Hz) e Grupo III (laser 35 Hz). A modificação de superfície consistiu na irradiação por feixe de laser Yb:YVO4. As análises consistiram na caracterização química metalúrgica e os processos de corrosão eletroquímica da liga metálica quaternária Ti-35Nb-7Zr-5Ta a ser sugerida para utilização na Implantodontia. Para a caracterização, foram utilizadas as técnicas de análise química e metalográfica. Para tanto, usou-se a microscopia eletrônica de varredura (MEV) , a espectroscopia por dispersão de energia de raios X (EDX) e a difratometria de raios X (DRX); assim como, foi posta em uso a resistência à corrosão, empregando-se técnicas eletroquímicas tradicionais (potencial a circuito aberto, polarização potenciodinâmica e polarização cíclica) em meios e condições que simulassem o ambiente bucal. Estudos comprovam que a adição de elementos β – estabilizadores à liga de titânio influencia positivamente no desempenho de bioatividade do biomaterial. A análise metalográfica mostrou a formação de uma camada de óxidos de titânio sobre a superfície da liga, sugerindo uma eficiente inércia química. Este filme passivo formado na superfície da liga Ti35Nb7Zr5Ta apresentou melhor comportamento eletroquímico, como observado nas curvas de polarização, caracterizando a liga em estudo como uma liga passivável em que o potencial de repassivação (Er) é maior do que aquele de corrosão (Ecorr), demonstrando ser um biomaterial de características favoráveis a serem consideradas para a fabricação de implantes dentários. The success of dental implants over a long period depends on the interaction of biomaterial with the oral environment, which involves electrochemical reactions, mechanical resistance (traction, compression, fatigue) and mechanical wear. In order to improve the properties of titanium (Ti), alloy elements are added, with Ti6Al4V alloy being the most common. Vanadium and aluminum are known to be toxic. This demonstrates the importance of the development of new ultra-resistant and biocompatible Ti alloys, starting from the TiNbZr system. The objective of this work is to characterize the physical-chemical interactions that involve surface modifications of the Ti-35Nb-7Zr-5Ta quaternary metal alloy irradiated with a laser beam, which favors the incorporation of chemical substances that are present in the inorganic part of the bone and that promotes osseointegration. For this study, the elements of the quaternary alloy Ti-35Nb-7Zr-5Ta were melted in an arc furnace with an inert atmosphere, controlled by a vacuum pump and argon flow. Then, the obtained ingots were machined and cut to size 8 mm in diameter x 2 mm in thickness. The entire study was carried out with a number of 15 samples, which were divided into three groups: Group I (without treatment), Group II (laser 20 Hz) and Group III (laser 35 Hz). The surface modification consisted of Yb: YVO4 laser beam irradiation. The analyzes consisted of the metallurgical chemical characterization and the electrochemical corrosion processes of the Ti-35Nb-7Zr-5Ta quaternary metallic alloy to be suggested for use in Implantology. For the characterization, the techniques of chemical and metallographic analysis were used. For this, scanning electron microscopy (SEM), X-ray energy dispersion spectroscopy (EDX) and X-ray diffractometry (XRD) were used; as well as, corrosion resistance was used, using traditional electrochemical techniques (open circuit potential, potentiodynamic polarization and cyclic polarization) in means and conditions that simulate the oral environment. Studies show that the addition of β - stabilizing elements to the titanium alloy positively influences the bioactivity performance of the biomaterial. The metallographic analysis showed the formation of a layer of titanium oxides on the alloy surface, suggesting an efficient chemical inertia. This passive film formed on the surface of the Ti35Nb7Zr5Ta alloy showed better electrochemical behavior, as observed in the polarization curves, characterizing the alloy under study as a passive alloy in which the potential for repassivation (Er) is greater than that of corrosion (Ecorr), demonstrating to be a biomaterial with favorable characteristics to be considered for the manufacture of dental implants. 001
Databáze: OpenAIRE
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