Estudio de las propiedades de las aleaciones binarias de titanio - estaño obtenidas por vía pulvimetalúrgica para aplicaciones biomédicas

Abstract

[ES] El titanio comercialmente puro (CP-Ti) proporciona una excelente resistencia a la corrosión y tiene un amplio abanico de aplicaciones siendo el Ti6Al4V la aleación más utilizada en el ámbito de la biomedicina. Sin embargo, a pesar de sus características y comportamiento a corrosión, el titanio y sus aleaciones tienen un elevado precio debido a su complicada extracción y procesamiento. De esta situación surgen las técnicas de manufactura por pulvimetalurgia que han ganado una aceptación considerable en la fabricación en grandes cantidades de otros metales ligeros como el aluminio. Estas técnicas pueden proveer una forma económica de procesar aleaciones de titanio. El desarrollo de aleaciones de titanio mediante pulvimetalurgia implicaría una gran oportunidad para expandir las aplicaciones de estas aleaciones en un gran número de industrias como automoción, aeroespacial y particularmente la biomédica. Aunque los estudios de la adición de estaño en titanio para obtener aleaciones mediante pulvimetalurgia han sido limitados es interesante estudiar el comportamiento de estas debido a su buena biocompatibilidad y a sus propiedades mecánicas en contraposición al Ti6Al4V ya que al utilizarlo para implantes en óseos se ha comprobado que se producía un desgaste considerable en el hueso. Para estudiar el comportamiento de estas aleaciones se han generado muestras de Ti-1Sn, Ti-2Sn y Ti-4Sn mediante técnicas de pulvimetalurgia convencionales y se han estudiado sus propiedades mecánicas mediante ensayos de flexión a cuatro puntos, microdureza y excitación por impulso. También se ha estudiado su microestructura mediante microscopía óptica, electrónica de barrido y EBSD además de sus propiedades químicas mediante ensayos de liberación de iones y corrosión.

[CA] El titani comercialment pur (CP-Ti) proporciona una excel·lent resistència a la corrosió i té un ampli ventall d'aplicacions sent el Ti6Al4V l'aliatge més utilitzat en l'àmbit de la biomedicina. No obstant això, malgrat les seues característiques i comportament a corrosió, el titani i els seus aliatges tenen un elevat preu degut a la seua complicada extracció i processament. D'aquesta situació sorgeixen les tècniques de manufactura per pulvimetalurgia que han guanyat una acceptació considerable en la fabricació en grans quantitats d'altres metalls lleugers com l'alumini. Aquestes tècniques poden proveir una forma econòmica de processar aliatges de titani. El desenvolupament d'aliatges de titani mitjançant pulvimetalurgia implicaria una gran oportunitat per a expandir les aplicacions d'aquests aliatges en un gran nombre d'indústries com a automoció, aeroespacial i particularment la biomèdica. Encara que els estudis de l'addició d'estany en titani per a obtindre aliatges mitjançant pulvimetalurgia han sigut limitats és interessant estudiar el comportament d'aquestes a causa de la seua bona biocompatibilitat i a les seues propietats mecàniques en contraposició al Ti6Al4V ja que en utilitzar-lo per a implants en ossis s'ha comprovat que es produïa un desgast considerable en l'os. Per a estudiar el comportament d'aquests aliatges s'han generat mostres de Ti-1Sn, Ti-2Sn i Ti-4Sn mitjançant tècniques de pulvimetalurgia convencionals i s'han estudiat les seues propietats mecàniques mitjançant assajos de flexió a quatre punts, microduresa i excitació per impuls. També s'ha estudiat la seua microestructura mitjançant microscòpia òptica, electrònica d'escombratge i EBSD a més de les seues propietats químiques mitjançant assajos d'alliberament d'ions i corrosió.

[EN] Commercially pure titanium (CP-Ti) provides excellent corrosion resistance and has a wide range of applications, with Ti6Al4V being the most widely used alloy in the field of biomedicine. However, despite their characteristics and corrosion behavior, titanium and its alloys have a high price due to their complicated extraction and processing. Because of this situation, powder metallurgy manufacturing techniques arose and have gained considerable acceptance in the large quantity manufacturing of other light metals such as aluminum. These techniques can provide an inexpensive way to process titanium alloys. The development of titanium alloys by powder metallurgy would imply a great opportunity to expand the applications of these alloys in many industries such as automotive, aerospace and particularly biomedical. Although the studies of the addition of tin in titanium to obtain alloys by powder metallurgy have been limited, it is interesting to study their behavior due to their good biocompatibility and their mechanical properties in contrast to Ti6Al4V since, when used for implants in bone, it has been proven that there was considerable wear on the bone. To study the behavior of these alloys, samples of Ti-1Sn, Ti-2Sn and Ti-4Sn have been generated using conventional powder metallurgy techniques and their mechanical properties have been studied using four-point bending, microhardness and impulse excitation tests. Its microstructure has also been studied using optical, scanning electron and EBSD microscopy, as well as its chemical properties through ion release and corrosion tests.