Comportamiento de corrosión de aleaciones de níquel-titanio fundidas en continuo
Autores: Lazi, Minja Milii; Miti, Dijana; Radovi, Katarina; orevi, Igor; Majeri, Peter; Rudolf, Rebeka; Grgur, Branimir N.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales estructurales
Palabras clave
Comportamiento de corrosión
Aleaciones de NiTi
Microestructura
Biocompatibilidad
Colada continua
Ambiente ácido
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 7
Citaciones: Sin citaciones
Las variaciones en el comportamiento de corrosión de las aleaciones biomédicas de NiTi en entornos que contienen Cl- y ácidos presentan un problema con su implantación biológica. El objetivo de esta investigación fue evaluar la sinergia de la microestructura, el comportamiento de corrosión y la biocompatibilidad de nuevas aleaciones de NiTi fundidas en continuo y compararlas con aleaciones comerciales de NiTi. Las dos aleaciones tienen una composición química nominal prácticamente idéntica, pero difieren en la tecnología de producción. La tecnología de fundición continua implicó la fusión por inducción al vacío de los componentes básicos y la fundición continua vertical, mientras que la aleación comercial de NiTi se produjo a través de un proceso de fundición, laminado en caliente y conformado en formas cuadradas. Se reveló la microestructura para determinar el área superficial y el tamaño de los granos. Se estudió la corrosión de una aleación comercial de níquel-titanio y una preparada por un nuevo método de fundición continua en soluciones ácidas y que contienen cloruros a través de pruebas analíticas y electroquímicas. Se examinaron las características de corrosión localizada relacionadas con las propiedades del óxido, cuando se expusieron a una solución de 9 g L-1 de NaCl, mediante análisis de haz de iones enfocados y posterior análisis microquímico de los productos corrosivos formados. Se analizaron el potencial de corrosión a lo largo del tiempo y la resistencia de la película de óxido utilizando mediciones de polarización lineal. Para obtener una estimación preliminar de la biocompatibilidad, se utilizaron células de fibroblastos humanos en contacto indirecto, es decir, en medio de acondicionamiento de aleación. El método de fundición continua resultó en una reducción del tamaño promedio de grano en comparación con la muestra comercial y una mejor estabilidad a la corrosión de la muestra en un entorno ácido. Además, en una solución de 9 g L-1 de NaCl, la muestra comercial mostró altos valores para la densidad de corriente de corrosión (jcorr = 6 A cm-2), lo que indicó baja resistencia a la corrosión, mientras que la muestra de fundición continua poseía una estabilidad a la corrosión mucho mejor y valores más bajos para la densidad de corriente de corrosión (jcorr = 0.2 A cm-2). En línea con eso, el análisis elemental de las superficies corroídas mostró una mayor deposición de iones Cl- sobre la capa superficial de la muestra comercial, sugiriendo una ruptura local del óxido. Además, NiTicc alcanzó un valor tres veces mayor para la resistencia a la polarización (Rp = 270 kOhm cm2) a lo largo del tiempo en comparación con la muestra comercial (Rp~100 kOhm cm2). La evaluación de biocompatibilidad mostró que las células de fibroblastos humanos exhibieron una actividad metabólica alterada. Un ensayo de MTT mostró que la actividad mitocondrial de las células cayó por debajo de la de las células de control en presencia de los sobrenadantes de ambos materiales.
Descripción
Las variaciones en el comportamiento de corrosión de las aleaciones biomédicas de NiTi en entornos que contienen Cl- y ácidos presentan un problema con su implantación biológica. El objetivo de esta investigación fue evaluar la sinergia de la microestructura, el comportamiento de corrosión y la biocompatibilidad de nuevas aleaciones de NiTi fundidas en continuo y compararlas con aleaciones comerciales de NiTi. Las dos aleaciones tienen una composición química nominal prácticamente idéntica, pero difieren en la tecnología de producción. La tecnología de fundición continua implicó la fusión por inducción al vacío de los componentes básicos y la fundición continua vertical, mientras que la aleación comercial de NiTi se produjo a través de un proceso de fundición, laminado en caliente y conformado en formas cuadradas. Se reveló la microestructura para determinar el área superficial y el tamaño de los granos. Se estudió la corrosión de una aleación comercial de níquel-titanio y una preparada por un nuevo método de fundición continua en soluciones ácidas y que contienen cloruros a través de pruebas analíticas y electroquímicas. Se examinaron las características de corrosión localizada relacionadas con las propiedades del óxido, cuando se expusieron a una solución de 9 g L-1 de NaCl, mediante análisis de haz de iones enfocados y posterior análisis microquímico de los productos corrosivos formados. Se analizaron el potencial de corrosión a lo largo del tiempo y la resistencia de la película de óxido utilizando mediciones de polarización lineal. Para obtener una estimación preliminar de la biocompatibilidad, se utilizaron células de fibroblastos humanos en contacto indirecto, es decir, en medio de acondicionamiento de aleación. El método de fundición continua resultó en una reducción del tamaño promedio de grano en comparación con la muestra comercial y una mejor estabilidad a la corrosión de la muestra en un entorno ácido. Además, en una solución de 9 g L-1 de NaCl, la muestra comercial mostró altos valores para la densidad de corriente de corrosión (jcorr = 6 A cm-2), lo que indicó baja resistencia a la corrosión, mientras que la muestra de fundición continua poseía una estabilidad a la corrosión mucho mejor y valores más bajos para la densidad de corriente de corrosión (jcorr = 0.2 A cm-2). En línea con eso, el análisis elemental de las superficies corroídas mostró una mayor deposición de iones Cl- sobre la capa superficial de la muestra comercial, sugiriendo una ruptura local del óxido. Además, NiTicc alcanzó un valor tres veces mayor para la resistencia a la polarización (Rp = 270 kOhm cm2) a lo largo del tiempo en comparación con la muestra comercial (Rp~100 kOhm cm2). La evaluación de biocompatibilidad mostró que las células de fibroblastos humanos exhibieron una actividad metabólica alterada. Un ensayo de MTT mostró que la actividad mitocondrial de las células cayó por debajo de la de las células de control en presencia de los sobrenadantes de ambos materiales.