Estudo da interface Ti-6Al-4V/TiO2 por microscopia eletrônica de varredura.

• Main Author: Carlos Alberto da Silva Bento
• Other Authors: Germano Tremiliosi Filho
• Language: Portuguese
• Published: Universidade de São Paulo 2000
• Subjects: biomaterial; espectrometria dispersica de raio-X; microscopia eletrônica de varredura; revestimento plasma spray; Ti-6Al-4V; TiO2; energy dispersive X-ray; scannig electron microscopy; thermal spray plasm
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/88/88131/tde-13122001-151942/

A liga Ti-6Al-4V tem sido usada com sucesso como biomaterial com aplicações nos campos da odontologia e ortopedia. As características da liga Ti-6Al-4V que a tornaram um material interessante são sua boa resistência à corrosão em meio biológico, combinada com um excelente grau de biocompatibilidade. Os efeitos biológicos a longo prazo dos íons metálicos resultantes da lenta lixiviação dos implantes de titânio não estão completamente entendidos. É conhecido que os íons titânio são considerados agentes químicos cancerígenos, os íons alumínio causam desordem neurológicas e os íons vanádio estão associados com distúrbios enzimáticos, entre outros problemas. O recobrimento das ligas de titânio por óxido de titânio (TiO2) pode atuar como uma barreira química para os íons lixiviados da superfície metálica da liga, além deste óxido ser um bom osseoindutor. O processo de aspersão térmica é amplamente empregado na aplicação de recobrimentos por óxidos. Uma vez que este processo acontece em altas temperaturas, onde partículas fundidas ou semi-fundidas aderem ao substrato, pode ocorrer difusão localizada. O objetivo deste estudo é caracterizar a interdifusão dos elementos de liga através das camadas superficiais do sistema Ti-6Al-4V/TiO2. Os recobrimentos de TiO2 foram preparados pela técnica de aspersão por plasma. A zona recoberta mostrou pequena porosidade distribuída por toda a camada e algumas trincas radiais. Adicionalmente, uma grande quantidade de buracos foi observada na região entre-camadas. Neste trabalho, a interface Ti-6Al-4V/TiO2 foi estudada por microscopia eletrônica de varredura. Os perfis de difusão do Ti, Al, V e O nas camadas superficiais da amostra recoberta foram obtidos por microanálise semi-quantitativa por energia dispersiva de raios-X. A caracterização química superficial do lado substrato depois da deposição de TiO2 mostrou a formação localizada de TiO. Na região entre-camadas foram observados os perfis de difusão característicos com forma de S para o Ti, V e O. O perfil de difusão do Al mostrou um pico na região entre-camadas indicando um acúmulo de Al2O3 nos buracos presentes nesta zona. O TiO2 foi identificado como o maior constituinte no lado revestimento. Pequenas quantidades de Al e V foram também detectadas homogeneamente distribuídas dentro do depósito. A presença do Al e V (metais tóxicos) na superfície externa do depósito indica que estes metais não competem com a oxidação da camada depositada indicando um efeito desmascarante da superfície da liga metálica pelo óxido superficial TiO2. === Ti-6Al-4V alloy has been used with some success as biomaterial with applications in the field of dentistry and orthopaedics. The features with make the Ti-6Al-4V alloy such an interesting material are its good corrosion resistance in the biological environment, combined with an excellent degree of biocompatibility. The long-term biological effects of the slowly leaching of metal ions from titanium implants are not completely understood. It is known that the titanium ions are considered chemical carcinogen, aluminium ions cause neurological disorders and, vanadium ions are associated with irreversible enzymatic disturbance, among other problems. Titanium oxide (TiO2) coatings on titanium alloys can act as a chemical barrier for ions leaching from the metallic alloy surface, beside the fact that this oxide is a very good osteoinductor. The thermal spray process is widely used to apply oxide coatings. Once this is a high temperature process where molten or semi-molten particles impinge upon the substrate, localized diffusion can occur. The aim of this study is characterize the inter-diffusion of the alloying elements through the surface layers of the system Ti-6Al-4V/TiO2. The TiO2 coatings were prepared by the plasma spray technique. The coated zone showed some porous distributed in all layer and a few radial cracks. Additionally, large amount of holes were observed in the interlayer region. In this work, the interface Ti-6Al-4V/TiO2 was studied by scanning electron microscopy. Diffusion profiles of Ti, Al, V and O in the surface layers of coated samples were measured by semi-quantitative energy dispersive X-ray microanalysis. Chemical surface characterization of the substrate side after the TiO2 deposition showed the localized formation of TiO. At the interlayer region was observed the characteristic S shape diffusion profiles for Ti, V and O. The Al diffusion profile showed a peak in the interlayer region indicating anaccumulation of Al2O3 into the holes present in this zone. TiO2 was identified as the major component in the coating side. Small amounts of Al and V were also detected homogeneously distributed inside the deposit. Presence of Al and V (toxic metals) on the external surface of the deposit indicated that these metals did not compete with the oxidation of the deposited layer indicating a non-masking effect of metallic alloy surface by the TiO2- surface oxide.