Estudo do biomaterial Ti-6Al-4V empregando-se técnicas eletroquímicas e XPS

Abstract

Recebido em 11/8/00; aceito em 6/7/01 STUDY OF Ti-6Al-4V BIOMATERIAL USING ELECTROCHEMISTRY AND XPS TECHNIQUES. The Ti-6Al-4V alloy used as biomaterial has been used over the last years. The literature shows controversies concerning the kind and the chemical composition of the film naturally and elctrochemically formed on the surface of the titanium alloy. The presente work studies the film composition before and after the electrochemical polarization tests using the x Ray photoelectron spectroscopy (XPS) technique. The results showed that the film naturally formed on the metallic surface is constituted of a variety of oxides which do not cover the whole surface of the metallic alloy and therefore, metallic Ti, Al and V can be found on the uncovered areas. The tests of XPS made after the polarization up to 4V (SCE) showed that the electrochemically formed film is constituted only of TiO 2 and that the peak current observed around 1,5 V (SCE) is due to the oxidation of any kind of titanium oxide or the growth of the film.Keywords: titanium; corrosion; XPS; TiO 2 . INTRODUÇÃOAlgumas das ligas metálicas, aplicadas como biomaterial, com boa aceitação clínica são: cobalto-crômio para próteses parciais removíveis e ortopédica, os aços inoxidáveis para a construção de aparelhos ortodônticos e ligas de titânio para implantes dentários e ortopédicos. Estes biomateriais, quando implantados, estão submetidos a esforços mecânicos em ambientes agressivos, como a placa bacteriana, a saliva na cavidade bucal e os fluidos fisiológicos do organismo, sendo necessário o emprego de diversas técnicas para avaliar a resistência ao desgaste e à corrosão. Os produtos de corrosão são os principais responsáveis pelo comprometimento da biocompatibilidade que deve ser local e sistêmica.Hoar e Mears 1 investigaram a resistência à corrosão de algumas ligas de implante, empregando técnicas eletroquímicas de potencial de circuito aberto com o tempo e polarização anódica para o Ti comercialmente puro -Ti c.p., em solução de Hanks, NaCl 0,17 mol L -1 e sangue humano. O Ti c.p. mostrou um alto potencial de ruptura de filme de 6 V (Ag/AgCl) mesmo quando imerso em soluções com concentração de 8 mol L -1 de solução de cloreto.Mueller e Greenes 2 estudaram o comportamento de corrosão de Ti c.p. e da liga Ti-6Al-4V usando polarização potenciostática anódica em uma solução de Ringer. O Ti c.p. exibiu comportamento passivo a potenciais acima de 1,2V (ECS) com densidade de corrente passiva de aproximadamente 1mA cm -2 .Em um estudo realizado por Solar et al. 3 , medidas de potencial de circuito aberto com o tempo e polarização anódica foram usadas para caracterizar filmes formados na superfície do titânio, em solução de Ringer, variando a pressão de oxigênio e pH, com e sem adição de aminoácidos. As curvas de polarização mostraram um comportamento passivo, numa faixa de potencial que variava entre 400 e 1400 mV (ECS), sem ruptura de filme. Após os experimentos de corrosão empregaram as técnicas de pulso potenciostático e espectroscopia de elétrons de Aug...

Electrochemical behavior of Ti and Ti6Al4V in aqueous solutions of citric acid containing halides

“…The reverse scan showed a small cathodic peak close to -0.8 V, probably related to a partial reduction process of the film, which is congruous with previous works [17][18][19] . No changes were visible in the voltammetric curves for Ti and Ti6Al4V obtained in chloride containing citric acid, indicating the absence of corrosion, which is in a good agreement with the findings of other authors [5][6][7] . The effect of bromide ions on the voltammetric curve between -1.0 and 4.0 V, at 0.05 Vs -1 , which was obtained for the alloy in citric acid, shows the active-passive peak at close to 0 V, followed by the constant current region up to 2.5 V (Figure 3a).…”

“…However, aerated solutions often suffice to inhibit corrosion of unalloyed Ti in the stronger organic acids, such as formic, lactic and citric 1 . Ti shows marked resistance to corrosion and pitting in seawater and oxidizing chloride solutions, but poor resistance in reducing mineral acids such as HCl [3][4][5][6][7] . Pitting can be observed on Ti surfaces under anodic polarization in bromide containing aqueous solutions, mainly in HBr media [8][9][10][11] .…”

Effects of plasma immersion ion implantation (PIII) of nitrogen on hardness, composition and corrosion resistance of Ti-6Al-4V alloy

“…2-4), the polarization curves showed an apparent active/passive region. Ramires et al [10] inferred that this process is associated with the increase of the oxide layer thickness on the surface, while Marino et al [11] related it to the formation of the secondary oxide or a phase transformation induced during the potentiodynamic scan. Anyway, a second passive region above 1.6 V was only evidenced for the PIII-treated samples while for the untreated specimen the corrosion current density increased rapidly above 2.5V.…”

Corrosion resistance improvement of titanium base alloys

“…[1][2][3][4][5][6] These materials have very good corrosion resistance and biocompatibility. In the last years, important problems have been raised over their long-term performance.…”