Revista de pulvimetalurgia y minería

Abstracto

Aleaciones de titanio resistentes a la corrosión para implantes y herramientas médicas

Manana Mikaberidze, George Gordeziani, Eteri Gozalishvili, Lia Akhvlediani y Dali Ramazashvili

Se han desarrollado nuevas aleaciones resistentes a la corrosión del sistema Ti-8Ni-Cr con mayor dureza y resistencia para instrumentos médicos e implantes. El desarrollo se realizó en base al estudio de la influencia del cromo en los constituyentes de la fase, la microestructura, las propiedades mecánicas, la resistencia a la corrosión y las características electroquímicas de la aleación Ti-8Ni. Se ha definido la condición óptima del tratamiento térmico, que proporciona alta resistencia, dureza y resistencia a la corrosión de las aleaciones: temple a partir de 950 °C con un contenido de cromo en las aleaciones del 1 al 3 % (mediante la adición de itrio en una cantidad del 0,001 al 0,01 % en masa). La causa es que las aleaciones después del temple a partir de 950 °C tienen la estructura de una solución sólida β transformada y contienen una fase ω, que es microdispersiva durante la concentración de cromo de hasta el 1-3 %. EnglishEn base al estudio del equilibrio de fases mediante investigaciones microestructurales, de rayos X y análisis térmico diferencial de aleaciones del sistema Ti-8Ni-Cr se han construido secciones politérmicas del diagrama de fases de este sistema, que concuerdan completamente con el diagrama de fases formado mediante cálculos termodinámicos. El estudio de las propiedades mecánicas de las aleaciones de temple Ti-8Ni-(0-3) Cr muestra que el cromo aumenta la resistencia a la tracción (1000 MPa) y la dureza (48 HRC) e influye ligeramente en las propiedades plásticas de la aleación Ti-8Ni. La resistencia a la tracción de las aleaciones comerciales de titanio: Ti-6Al-4V y Ti-5Al-3Sn no supera los 900 MPA. Las pruebas de corrosión en un medio que contiene el cuerpo humano: sangre, solución fisiológica, jugo gástrico, líquido tisular y también las pruebas de corrosión según el siguiente régimen: limpieza+desinfección+esterilización en soluciones agresivas con adición de peróxido de hidrógeno revelan una alta resistencia a la corrosión de las aleaciones Ti-8Ni-(0-3)Cr, sin el cambio de la superficie. Después de 20 ciclos, las pérdidas por corrosión de las aleaciones de titanio comerciales son aproximadamente un orden de magnitud mayor que las pérdidas de las aleaciones nuevas. El estudio de las propiedades tóxicas de las aleaciones Ti-8Ni-(1-3)Cr durante su implantación en los músculos y la cavidad abdominal de los animales muestra que no provocan acciones irritantes locales en diferentes tejidos, no suprimen las reacciones tisulares locales y no tienen efectos tóxicos durante las condiciones de implantación a corto o largo plazo. La alta resistencia a la corrosión de la aleación Ti-8Ni-1Cr también se establece mediante el modelado y la predicción del comportamiento de la corrosión en la solución fisiológica a la temperatura de 37oC con el uso de investigaciones electroquímicas, análisis espectral, análisis de regresión. y variación de las estadísticas matemáticas.Las aleaciones Ti-8Ni-(1-3)% Cr se recomiendan para la fabricación de herramientas médicas de alta resistencia de uso múltiple e implantes quirúrgicos. La aplicación de nuevas mejoras permitirá mejorar las propiedades funcionales y aumentar la calidad, la confiabilidad y la vida útil de las herramientas médicas y los implantes.