Propriedades mecânicas e de bioatividade de filmes anódicos de titânio, contendo íons de Ca e P, submetidos a tratamentos térmicos e de hidrotérmicos

Abstract

Resumo: O titânio (Ti) é um material biocompatível e que apresenta boa resistência à fadiga e a corrosão. Essas características levam-no a ser muito utilizado na fabricação de próteses ortopédicas e implantes dentários. Entretanto, o titânio não é bioativo. Existem vários métodos para tornar o Ti bioativo, e que podem resultar em superfícies com diferentes morfologias e propriedades mecânicas. A oxidação anódica é uma técnica muito utilizada quando se pretende melhorar a bioatividade da superfície do titânio. No presente estudo esta técnica foi utilizada para a obtenção de um filme anódico com incorporação de íons de Ca e P com o objetivo de avaliar o efeito do tratamento térmico (400 ºC e 600º C) e hidrotérmico (120 ºC) nas propriedades mecânicas e de bioatividade dessa nova superfície. Foi verificado que o filme anódico apresentou uma morfologia rugosa e porosa, com pequena quantidade da fase anatásio e rutilo e com valores de dureza mais elevados e módulo elástico mais baixo que o titânio referência. Não foram observadas mudanças na morfologia das superfícies após os tratamentos térmicos e hidrotérmico, mas observou-se um aumento na dureza em todas as condições, devido ao aumento da fase rutilo no filme anódico.Tribology tests showed that the surface anodized and heat treated at 600 ° C presented better wear resistance compared with the others surfaces and have shown bioactive after 21 days in SBF. Titanium Anodized and heat treated at 600 º C is a potential candidate to be used in the medical field.

Abstract: Titanium (Ti) is a biocompatible material and exhibits good resistance to corrosion and fatigue. These characteristics lead him to be widely used in the manufacture of orthopedic prostheses and dental implants. However, titanium is not bioactive. There are several treatments to make the Ti surface bioactive, and can result in surfaces with different morphologies and mechanical properties. The anodic oxidation is a technique widely used to improve the bioactivity of Ti surface. In the present study this technique was used to obtain an anodic film with incorporation of Ca and P ions with the objective to evaluate the effect of heat and hydrothermal treatment on the mechanical and bioactivity properties of this new surface. It was found that the anodic film showed a porous and roughness morphology with a small amount of anatase and rutile phase and with hardness values higher and lower elastic modulus than titanium reference. There were no changes in the morphology of the surfaces after thermal and hydrothermal treatment, but there was an increase in hardness for all conditions owing to the increase of the anatase and rutile phases in the anodic film. The surface treated at 600oC presented better mechanical properties and bioactivity. The good mechanical properties are due to an increase in hardness values and elastic modulus lower than the other surfaces, even at depths where there is the influence of the substrate. Concerning to bioactivity results, the entire surface was covered with a layer of hydroxyapatite after 21 days immersion in SBF. So, this surface has great potential to be used as implants.