Microstructure of NiTi orthodontic wires observations using transmission electron microscopy

Observaciones de la microestructura de los alambres de NiTi para ortodoncia mediante microscopía electrónica de transmisión

En este trabajo se presentan los resultados de la observación de la microestructura de seis tipos diferentes de alambres de NiTi para ortodoncia mediante Microscopía Electrónica de Transmisión (MET). Dentro de estos análisis se observaron las composiciones químicas de cada alambre en diferentes lugares aplicando el detector EDS. A saber, la composición química en los alambres de ortodoncia es muy importante porque muestra la dependencia entre las temperaturas de las fases y las propiedades mecánicas. Las observaciones de la microestructura mostraron que los alambres de ortodoncia están formados por granos de tamaño nanométrico que contienen precipitados de Ti₂Ni y/o TiC. Los primeros precipitados de Ti2Ni son ricos en Ti, mientras que los precipitados de TiC son ricos en C. Investigaciones posteriores mostraron que existía una diferencia en el tamaño medio de los granos en la matriz de NiTi. Los tamaños de los granos en los alambres de ortodoncia están en el rango de aproximadamente 50 a 160 nm y los tamaños de los precipitados están en el rango de 0,3 μm a 5 μm.

INTRODUCCIÓN

Las aleaciones con memoria de forma (SMA-s) de níquel-titanio (NiTi) son materiales muy útiles en uso médico porque tienen buena biocompatibilidad y propiedades funcionales [1]. En particular, esta aleación se utiliza en el campo de la ortodoncia para el alambre de ortodoncia en aparatos de ortodoncia. Las razones para ello son que tienen la menor entrega de fuerza (módulo de elasticidad pequeño) y tienen una gran deformación recuperable para el tratamiento ortodóncico continuo en el tiempo (superelasticidad) [2,3].

Los alambres disponibles en el mercado son superelásticos y con memoria de forma [4]. Las propiedades de los alambres de SMA dependen de las características de la fase austenítica (estructura cúbica centrada en el cuerpo) y de la fase martensítica (estructura monoclínica) [5]. Para las condiciones clínicas es importante la temperatura de acabado (Af) de la austenita. Esta temperatura en el NiTi SMA para uso ortodóncico suele ser inferior a la temperatura del cuerpo humano (37 °C). La razón de ello es que estas aleaciones a temperaturas superiores a Af tienen un comportamiento característico denominado superelasticidad, que significa una propiedad del material que tiene mucho alargamiento recuperable. Una característica especial de estas aleaciones es la meseta de transformación, en la que la tensión debida provoca una transformación de fase sin difusión de austenita a martensita desespinada, mientras que, en la SMA, aumenta mucho el alargamiento a cambios bajos de tensión. Cuando un alambre de este tipo se introduce en el medio oral y se deforma, se transforma de austenita a martensita. Esto significa que el material provoca la fuerza suave y continua en el tiempo que deseamos en el tratamiento de ortodoncia, especialmente en la fase inicial del tratamiento [6-8].