Corrosão e tribocorrosão de novas ligas Ti35Nb5Zr e Ti35Nb10Zr em saliva artificial

Abstract

The long-life success of dental implants relies on the interaction between the biomaterial and oral environment, always involving electrochemical reactions, mechanical stresses and mechanical wear. In order to improve the mechanical strength and corrosion resistance of titanium (Ti), alloying elements are added to it, the most common alloy being Ti6Al4V. However, vanadium and aluminum are known to be toxic. Therefore, in last years, efforts are being made towards the development of new high resistant and biocompatible titanium alloys, namely from the TiNbZr system. Therefore, the aim of this work was to assess the corrosion and tribocorrosion behavior of new Ti35Nb5Zr and Ti35Nb10Zr in artificial saliva at 37°C, in comparison with the commercial Ti6Al4V alloy. Open circuit potential (Ecorr) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) experiments were carried in function of time (0-216h). Tribocorrosion tests were performed at different applied loads (50mN to 1N) both at Ecorr and anodic applied potential. In general, all alloys exhibited an increase of Ecorr with the immersion time, indicating the growth and stabilization of the passive film. The EIS results indicated that Ti35Nb10Zr alloy exhibited slightly better corrosion resistance than Ti6Al4V. Just as better tribocorrosion behavior at low applied loads. Therefore, the passive film formed on Ti35Nb10Zr alloy had better mechanical strength and corrosion resistance due to Nb2O5 e ZrO2. However, the bulk metal of Ti6Al4V suffered less mechanical wear. Concluding, Ti35Nb10Zr alloy appear as promising candidate for dental implant-abutment sets manufacturing.

O sucesso dos implantes dentários em longo período depende da interação do biomaterial com o ambiente bucal, a qual envolve reações eletroquímicas, resistência mecânica e desgaste mecânico. Com o intuito de melhorar a resistência mecânica e à corrosão do titânio (Ti), elementos de liga são adicionados, sendo a liga Ti6Al4V a mais comum. Porém, o vanádio e o alumínio são considerados potencialmente tóxicos. Portanto, nos últimos anos, esforços vêm sendo feitos para o desenvolvimento de novas ligas de Ti ultra resistentes e biocompatíveis, a partir do sistema TiNbZr. Assim, o objetivo desse trabalho foi avaliar a corrosão e tribocorrosão das novas ligas Ti35Nb5Zr e Ti35Nb10Zr em saliva artificial a 37°C comparadas à liga comercial Ti6Al4V. Testes de potencial de circuito aberto com o tempo (Ecorr) e espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS) foram realizados em função do tempo (0-216h). Testes de tribocorrosão em função de cargas aplicadas (50mN-1N) foram realizados tanto em Ecorr como em potencial anódico aplicado. Como resultados, todas as ligas exibiram aumento de Ecorr com o tempo, indicando crescimento e estabilização do filme passivo. Os experimentos de EIS indicaram que a liga Ti35Nb10Zr possui resistência à corrosão ligeiramente maior que a liga Ti6Al4V, assim como melhor comportamento tribocorrosivo quando realizado com baixa carga. Portanto, o filme passivo formado na liga Ti35Nb10Zr possui melhor resistência à corrosão e ao desgaste devido à presença de Nb2O5 e ZrO2. Porém, o metal base da liga Ti6Al4V apresentou menor desgaste mecânico. Concluindo, a liga de Ti35Nb10Zr é candidata promissora a ser utilizada na fabricação de conjuntos implantes-componentes protéticos.