Estudio comparativo sobre el recubrimiento por inmersión y el comportamiento de corrosión de Ti-13Zr-13Nb y aleaciones de titanio comercialmente puro recubiertas con YSZ por Taguchi Design

Resumen

Este trabajo evalúa experimentalmente la corrosión y los ensayos de punta de aleaciones de implantes de articulaciones Ti-13Zr-13Nb y titanio comercialmente puro (cp-Ti) recubiertas con nanocerámica YSZ. Mediante el uso del enfoque de diseño de experimentos (DOE) de Taguchi, el proceso de recubrimiento por inmersión produjo un recubrimiento delgado y pegajoso. Los efectos de la temperatura, la concentración de YSZ, la duración y el nivel de esmerilado del sustrato de aleación de Ti durante el recubrimiento por inmersión se investigaron utilizando un array Taguchi ortogonal de tipo L9 para determinar el rendimiento de la deposición. Las pruebas de espesor y adherencia que se utilizaron para optimizar las condiciones de recubrimiento por inmersión sirvieron como datos de entrada, y las aleaciones de Ti se recubrieron utilizando los parámetros ideales de la técnica de recubrimiento por inmersión como se ha mencionado anteriormente. Para el Ti comercial, los valores ideales de espesor y adherencia del recubrimiento con YSZ fueron 60°C, 10 segundos, 10% de concentración y 250 grados de esmerilado; correspondientemente, para el Ti-13Zr-13Nb, los valores ideales fueron 60°C, 10 segundos, 15% de concentración y 400 grados de esmerilado. Tanto para el Cp-Ti como para el Ti-13Zr-13Nb, el espesor y el área de eliminación (adhesión) obtenidos fueron de 58,5µm y 11,45%, respectivamente, y de 69,5µm y 9,33%, respectivamente. Se utilizaron imágenes de microscopía electrónica de barrido de alta resolución (FE-SEM) para estudiar las aleaciones recubiertas; microscopía óptica y AFM para identificar la microestructura y mediciones de espesor de las superficies recubiertas; EDAX para analizar la composición del recubrimiento; y XRD para analizar las fases formadas. Se investigó la resistencia a la corrosión de las aleaciones de Ti recubiertas optimizadas en fluido corporal simulado (SBF) utilizando métodos electroquímicos como la polarización cíclica y la polarización de Tafel, y se midió la fuerza de adhesión de los recubrimientos utilizando un probador de puntas. Se utilizaron los siguientes valores de resistencia a la corrosión para comparar el Ti-13Zr-13Nb y el Cp-Ti recubierto: En solución de Ringer a 37°C, ambas aleaciones de recubrimiento-Cp-Ti y Ti-13Zr-13Nb-mejoraron la resistencia a la corrosión; sin embargo, la aleación Ti-13Zr-13Nb recubierta demostró una mayor resistencia a la corrosión que la aleación Cp-Ti recubierta (5,417×10-3 y 1,042×10-2, respectivamente).

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