Wear Behavior of Bioactive Glass Coatings Deposited by Thermal Spraying

Comportamiento frente al desgaste de recubrimientos de vidrio bioactivo depositados por pulverización térmica

En este trabajo se fabricaron recubrimientos de vidrio bioactivo mediante técnicas de pulverización térmica por plasma y llama oxiacetilénica a partir de 2 polvos de vidrio bioactivo diferentes con 0 y 2% molar de MgO. Los sustratos metálicos utilizados fueron la aleación Ti6Al4V y el acero AISI 316L. El comportamiento tribológico de los recubrimientos se evaluó mediante el método de bola sobre disco en presencia de fluido biológico simulado (SBF), y los resultados se correlacionaron con su comportamiento mecánico, obteniéndose valores de dureza (entre 4,84 y 5,18 GPa) y tenacidad a la fractura (entre 5,25 y 6,62 MPa.m1/2). Los resultados muestran que la tenacidad a la fractura tiene un efecto ligeramente superior a la dureza en el comportamiento frente al desgaste de los recubrimientos estudiados.

I. INTRODUCCIÓN

Cada año, dos millones de personas en todo el mundo sufren enfermedades o traumatismos debido a accidentes, y muchas se someten a prótesis de cadera y rodilla, consiguiendo una mejora considerable en su calidad de vida [ 1 ]. Durante décadas, el vidrio bioactivo se ha propuesto como una alternativa para solucionar algunos problemas ortopédicos, como los reemplazos óseos segmentarios y la fijación de prótesis de cadera, gracias a la unión al hueso mediante la formación de una interfaz calcio-fosfato tensioactiva. Para lograr el rendimiento requerido para su uso en prótesis de cadera, se ha aplicado vidrio bioactivo como recubrimiento a sustratos metálicos y cerámicos [ 2 ] [ 3 ].

Los implantes metálicos recubiertos con vidrio bioactivo tienen la ventaja de la bioactividad de los recubrimientos y la resistencia mecánica de los sustratos [ 4 ] [ 5 ]. Dado que estos recubrimientos se utilizan ampliamente para facilitar y mejorar la fijación e integración de implantes ortopédicos [ 6 ], su rendimiento tribológico es importante cuando están en contacto en movimiento relativo con hueso u otro material. El movimiento relativo puede generar partículas del material desgastado, que serán fagocitadas por los macrófagos en el tejido circundante, lo que eventualmente provocará inflamación, reabsorción ósea, aflojamiento aséptico y tal vez una revisión de la cirugía [7] [ 8 ] [ 9 ] . En este artículo, se estudió la resistencia al desgaste de dos recubrimientos de vidrio bioactivo depositados por llama y proyección de plasma sobre sustratos de Ti6Al4V y acero inoxidable AISI 316L.

II. MATERIALES Y MÉTODOS

A. Caracterización de los polvos

Se mezclaron, fundieron y molieron dos lotes de óxido de calcio, óxido de silicio, óxido de fósforo y óxido de magnesio, todos de grado reactivo (Alfa Aesar), para producir polvos de vidrio.