Tratamiento Termico

Biomecánica, 8 (1), 2000, pp. 49-53

Caracterización de recubrimientos de hidroxiapatita

depositadas sobre la aleación Ti6Al7Nb a través de

aspersión térmica a plasma

CECÍLIA A. DE CARVALHO ZAVAGLIA, R F SILVA, J A SANTOS, CARMO ROBERTO PELLICIARI DE LIMA

Departamento de engenharia de materiales - Faculdade de engenharia Mecânica / UNICAMP

Summary

Hydroxyapatite (HA) coated onto titanium alloys by atmospheric plasma-arc spraying is a prom-

ising technique for improving biocompatibility of materials. The tissue adherence to the HA coating

increases when compared to the provided by the natural environment of the human body.

Hidroxyapatite coating applied to a Ti-6Al-7Nb alloy substrate by plasma spray was characterized

morphologically via Scanning Electron Microscopy (SEM) and X-Ray diffraction. X-Ray diffraction

results of the HA layer indicated the presence of crystalline HA, amorphous phase and another

constituents, like tricalcium phosphate (TCP) and calcium oxide. However, after annealing at a

temperature of 600 o C there was recristalisation of the amorphous phase and transformation of some

of the TCP to HA. SEM results revealed a lamellar morphology which is typical of plasma sprayed

surfaces. The HA/alloy interface exhibited some irregularities, however these are not present in the

majority of the interfacial area.

Keywords: plasma spray, hydroxyapatite, titanium alloy, biomaterials, biocompatibility

Introducción

Este trabajo tiene como objetivo la obtención y

caracterización de recubrimientos de hidroxiapatita

sobre substrato metálico: aleación titanio-aluminio-

niobio (Ti-6Al-7Nb). Para la obtención de estos

recubrimientos se optó por utilizar la técnica plas-

ma-spray, que viene siendo grandemente estudia-

da debido a la buena calidad de los recubrimientos

obtenidos 1, 2 . Prótesis metálicas revestidas parcial-

mente por hidroxiapatita, presentan fuerte unión en

la interface implante – hueso. “Plasma-Spray” es

una técnica de aspersión térmica más utilizada ac-

tualmente para obtener recubrimientos de

Correspondencia:

Dra. Cecilia Amélia de Carvalho Zavaglia

Departamento de Engenharia de Materiais

Faculdade de Engenharia Mecânica / UNICAMP

Caixa Posta: 6122 – Campinas –SP -CEP 13083-970

Fax. (55) 19- 239.3722

zavagl@fem.unicamp.br

hidroxiapatita sobre substrato metálico. La asper-

sión envuelve el calentamiento de las partículas de

polvo de HA y su aceleración, en el estado fundido

o semi-fundido, en dirección al substrato. Debido a

la elevada velocidad de enfriamiento en que las

partículas de polvo están sujetas en el momento en

que adhieren al substrato, la hidroxiapatita no tiene

el tiempo suficiente para recristalizarse completa-

mente, habiendo presencia de una fracción amorfa

en la recubrimiento; por otro lado, se forma tam-

bién algunos productos indeseables, como por ejem-

plo CaO e TCP (tricálcio-fosfato) 3, 4 . Tensiones in-

ternas generadas en el recubrimiento debido a la

contracción durante el enfriamiento pueden com-

prometer la calidad del recubrimiento, puesto que

fisuras pueden surgir en la interface metal/cerámi-

ca 5 .

Materiales y métodos

Para la deposición se utilizó un equipo de plasma

marca METCO, modelo 3MBII y los parámetros

de deposición se encuentran en la Tabla 1; tales

parámetros tienen importancia fundamental en la

49Tabla 1. Parámetros de la deposición de HA en la aleación Ti-6Al-7Nb.

Parámetros de la deposición de HA en la aleación Ti-6Al-7Nb

Potencia

29,25 KW

Tensión

65 V

Corriente

450 A

Flujo de gás primário (Argónio)

80 (Flujometro METCO)

Flujo de gás secundário ( Hidrogênio)

15 (Flujometro METCO)

Presión de gás primário (Argônio)

100 psi

Presión de gás secundário (Hidrogênio)

50 psi

Distancia de aplicación

65 mm

Granulometria del polvo (Hidroxiapatita)

45 - 125 μm

deposición. Se realizó tratamiento térmico poste-

rior a la deposición para recuperar la cristalinidad

de la HA. El material fue mantenido durante una

hora a la temperatura de 600 o C, temperatura sufi-

ciente para que ocurra la recristalización. Un tiem-

po de tratamiento mayor que una hora lleva a un

aumento excesivo del tamaño de grano, en detri-

mento de las propiedades mecánicas del material

depositado. En este trabajo, fue utilizado micros-

copio electrónico de barrido para evaluar la

microestructura del recubrimiento de hidroxiapatita

obtenidos por aspersión térmica, “Plasma-Spray”.

Se constató que los recubrimientos presentan una

estructura típica del proceso de aspersión térmica

utilizado, o sea, sobreposición de laminas, partícu-

las no fundidas, e porosidad. Difractogramas de

Rayos-X muestran ligera perdida de cristalinidad,

bien como decomposición de la hidroxiapatita en

otras estructuras de fosfato de calcio después de la

aspersión térmica. Se debe enfatizar que el trata-

miento térmico del recubrimiento demostró ser un

medio eficaz de recuperar

...