Anodização de titânio ASTM F67 grau 4 em tensões contínua e alternada para modificação da superfície dos implantes dentários

Abstract

As ligas de titânio são amplamente aplicadas na medicina e odontologia devido à sua biocompatibilidade, que favorece a fixação de implantes dentários ou cirúrgicos nos tecidos ósseos. Esses implantes geralmente são fabricados por usinagem e passam por um processamento superficial para gerar uma textura adequada na superfície da peça. Essa superfície texturizada é necessária para promover a adesão celular na superfície dos implantes e melhorar sua osseointegração. O presente trabalho tem como objetivo investigar o efeito do tratamento de anodização na superfície de amostras de titânio ASTM F67 Grau 4, promovendo a formação de microcavidades preferenciais para melhoria da osseointegração. Nos experimentos eletroquímicos foi adotado um eletrólito aquoso composto por ácido oxálico a 10%, onde foram aplicadas tensões contínuas e alternadas de 20 a 100 volts durante 10 segundos, 1 minuto e 5 minutos à temperatura ambiente observando a criação de cores nos diferentes tipos de tensões. Também foram aplicadas tensões contínuas e alternadas de 10, 20 e 30 volts durante 10 minutos, 20 minutos e 30 minutos à temperatura ambiente com objetivo de aumentar a rugosidade gerando microcavidades na superfície do material, que foram observadas por microscopia de força atômica e microscopia eletronica de varredura. Os resultados indicaram variação tanto na cor quanto no aumento da rugosidade e formação de microcavidades na superfície variando a tensão elétrica, mais evidentes nos tratamentos com tensões alternadas. A interação entre potencial elétrico e tempo de anodização foi considerada bastante complexa e significativa para a textura superficial das amostras. Nos testes realizados foram obtidas rugosidades médias entre 0,5 µm –1,5µm e formação de microcavidades nas amostras de tensão alternada. O ensaio de polarização potenciodinânica apresentou um potencial de corrosão (Ecorr) de -470.2, sugerindo resultados muito promissores para melhorar o processo de adesão do biomaterial ao osso humano.

Titanium alloys are widely applied in medicine and dentistry due to their biocompatibility, which favors the fixation of dental or surgical implants in bone tissue. These implants are generally manufactured by machining and undergo surface processing to generate an appropriate texture on the surface of the part. This textured surface is necessary to promote cell adhesion on the surface of implants and improve the osseointegration of the implant. The present work aims to investigate the effect of anodizing treatment on the surface of ASTM F67 Grade 4 titanium samples, promoting the formation of preferential microcavities to improve osseointegration. In the electrochemical experiments, an aqueous electrolyte composed of 10% oxalic acid was adopted, where direct and alternating voltage of 20 to 100 volts were applied for 10 seconds, 1 minute and 5 minutes at room temperature, observing the creation of colors in different types of voltages. Direct and alternating currents of 10, 20 and 30 volts were also applied for 10 minutes, 20 minutes and 30 minutes at room temperature with the aim of increasing roughness by generating microcavities on the surface of the material, which were observed by atomic force microscopy and scanning electron microscopy. The results indicated variation in both color and increased roughness and formation of microcavities on the surface with varying the electrical voltage, more evident in treatments with alternating voltages. The tests performed obtained average roughness between 0.5 µm and 1.5 µm, as well as the formation of microcavities in the alternating voltage samples. The potentiodynamic polarization test showed a corrosion potential (Ecorr) -470.2, suggesting very promising results for improving the adhesion process of the biomaterial to human bone.