INTEMA   05428
INSTITUTO DE INVESTIGACIONES EN CIENCIA Y TECNOLOGIA DE MATERIALES
Unidad Ejecutora - UE
congresos y reuniones científicas
Título:
Influencia de los Parámetros Microestructurales en la Resistencia al Desgaste de una Aleación Biocompatible CoCrMo
Autor/es:
JESSICA V. GIACCHI; SEBASTIÁN LAINO; OSVALDO FORNARO; RICARDO C. DOMMARCO
Lugar:
Rosario
Reunión:
Congreso; 11° Congreso Binacional de Metalurgia y Materiales SAM CONAMET 2011; 2011
Institución organizadora:
Instituto de Física Rosario IFIR- CONICET-UNR, la Facultad de Cs Exactas, Ingeniería y Agrimensura de Rosario FCEIA-UNR Y la Universidad Tecnológica Nacional Regional San Nicolás FRSN-UTN
Resumen:
Entre las aleaciones biocompatibles, las que corresponden a la norma ASTM F75 se destacan por su excelente resistencia al desgaste y a la corrosión, combinadas con buenas propiedades mecánicas. En general se utilizan para la fabricación de cabezas femorales que en combinación con acetábulos de polietileno de ultra alta densidad (UHMWPE) conforman una unión artificial biofuncional [1-3]. Aunque el uso de uniones CoCrMo/UHMWPE han provisto resultados consistentes en el reemplazo total de cadera, el desgaste del componente polimérico es el mayor limitante en la longevidad de estas uniones [4], debido al exceso de debris de UHMWPE producido durante el servicio, que desencadena una serie de efectos adversos que producen osteólisis. A fin de evitar la falla del dispositivo o el reemplazo del mismo por el desprendimiento del componente femoral, se debe minimizar el desgaste de la unión. Como una alternativa a las uniones metal-polímero (MP), las articulaciones metal-metal (MM) están ganando rápida aceptación, especialmente debido a que su tasa anual de desgaste es de ~3 mm/año, cuando las de uniones MP poseen una tasa de ~100-200 mm/año [4]. Sin embargo, los resultados disponibles en la literatura, relativos al desgaste de las aleaciones CoCrMo, varían en un amplio rango, dependiendo del contenido de carbono y estado de la aleación (as-cast, forjado o con tratamiento térmico). Huang et al. [1] reportaron coeficientes de desgaste de 2.73 x 10-7 y 1.83 x 10-7 mm.N-1.m-1, para una aleación forjada de bajo carbono y una aleación as-cast de alto carbono, respectivamente, cuando el ensayo alcanzó un estado estacionario, aunque al principio la aleación as-cast presentaba una tendencia opuesta. En cambio Medley y colaboradores [4] establecieron que la aleación CoCrMo forjada y de bajo carbono presentaba una tasa de desgaste menor que las aleaciones as-cast de alto carbono, sometidas al ensayo. Sin embargo, existen numerosos trabajos que publican lo contrario [5] donde las aleaciones forjadas de alto C poseen una perfomance superior frente al desgaste que las aleaciones as-cast, probablemente debido a la presencia de finos precipitados secundarios uniformemente distribuídos, en lugar de los grandes carburos que se hallan en la aleación en estado as-cast. Por otro lado, existen investigaciones acerca del efecto del tamaño de grano en la resistencia al desgaste especialmente en aleaciones forjadas [5] y también acerca de la influencia de la cristalografía en el comportamiento de esta aleación en la fricción [6] o bien de los tratamientos térmicos [7]. El objetivo de este trabajo es lograr establecer el efecto de la microestructura en el comportamiento de una aleación biocompatible frente al desgaste. Para ello se estudiaron tres aleaciones CoCrMo obtenidas mediante tres procesos distintos, a fin de evaluar la influencia del tamaño de grano, como así también distintas características microestructurales (morfología, fracción en volumen y distribución de los precipitados), en la resistencia al desgaste con la técnica pin-on-disk. A fin de establecer las propiedades tribológicas de estas aleaciones, se realizaron ensayos con distintas distancias de deslizamiento y se midió el coeficiente de fricción en función de la distancia recorrida. Los resultados muestran valores grandes para distancias cortas, obteniendo valores estacionarios para distancias más grandes. El análisis de la microestructura y de las huellas de desgaste fue realizado mediante microscopía óptica y electrónica de barrido (SEM), para así poder establecer el mecanismo de desgaste o la combinación de ellos que en cada caso actúa.