Modificação da Superfície da Liga Ti10Mo8Nb6Zr por Anodização

Abstract

O titânio e suas ligas são muito aplicados na produção de implantes, especialmente para o tecido ósseo, devidoàs suas excelentes propriedades de volume (relação massa específica e resistência mecânica), biocompatibilidade e resistência à corrosão. A adição de elementos de liga β-estabilizadores, como o Mo, Nb e Zr, melhoram as propriedades mecânicas (reduzindo o módulo de elasticidade), a resistência à corrosão e a biocompatibilidade do material. Para essas ligas, modificações da superfície, como a oxidação anódica, podem melhorar a interação tecido/implante. A anodização é uma técnica eletroquímica que permite o crescimento de estruturas nanométricas a partir do óxido de alguns metais. Pode-se obter a formação de diversas estruturas, desde camadas porosas até nanotubos altamente ordenados. O objetivo desse trabalho foi avaliar os parâmetros de oxidação anódica para obtenção de uma camada de óxido nanoestruturada na superfície da liga Ti10Mo8Nb6Zr. A liga foi obtida por fusão em forno a arco voltaico, tratada termicamente e forjada para se obter lingotes com 10 mm de diâmetro, dos quais foram retiradas amostras com 3 mm de espessura. Os parâmetros de anodização testados foram baseados em estudos anteriores de ligas de titânio binárias e ternárias. Para as dez condições do tratamento proposto, a superfície da amostra foi lixada, até a granulometria 600, e o tempo de anodização foi de 3 horas. Variou-se o teor de água do eletrólito e o potencial aplicado, mantendo-se constante o teor de NH4F. A avaliação dos tratamentos estudados foi realizada por microscopia eletrônica de varredura (MEV). Oito dos tratamentos apresentaram o crescimento de uma camada porosa e os outros dois apresentaram nanotubos colapsados.

Titanium and its alloys are widely used in the production of implants, especially for bone tissue. This is due to its excellent volume properties (specific mass and mechanical strength ratio), biocompatibility and corrosion resistance. The addition of β-stabilizing alloy elements, such as Mo, Nb and Zr, improve the mechanical properties (reducing the modulus of elasticity), corrosion resistance and biocompatibility of the material. For these alloys, surface modifications, such as anodic oxidation, can improve tissue/implant interaction. The anodizing process is an electrochemical technique that allows the growth of nanometric structures from the oxide of some metals. It is possible to obtain the formation of diverse structures, from porous layers to highly ordered nanotubes. The objective of this work was to evaluate the anodic oxidation parameters to obtain a nanostructured oxide layer on the surface of the Ti10Mo8Nb6Zr alloy. The alloy was obtained by melting in an arc furnace, heat treated and forged to obtain ingots with a diameter of 10 mm, from which samples with a thickness of 3 mm were taken. The anodizing parameters tested were based on previous studies of binary and ternary titanium alloys. For the four proposed treatments, the surface of the sample was lysed, up to 600 granulometry and the anodizing time was 3 hours. The water percentage of the electrolyte and the applied potential were varied, keeping the NH4F percentage constant. The evaluation of the treatments studied was performed by scanning electron microscopy (SEM). Two of the treatments showed the growth of a porous layer and the other two showed collapsed nanotubes.