Formación de recubrimiento de cerio y molibdato sobre AI 316L. Evaluación de las propiedades anticorrosivas

ANA PAULA LOPERENA; IVANA LETICIA LEHR; MARÍA BELÉN GONZÁLEZ; SAIDMAN, S.B.

Mar del Plata

Congreso; Congreso Internacional SAM Conamet 2022; 2022

El acero inoxidable 316L (AI 316L) se ha convertido en el material metálico más utilizado para aplicaciones biomédicas. Las razones son numerosas: es biocompatible, económico, posee excelente resistencia a la corrosión, es fácil de procesar y tiene atractivas propiedades mecánicas. Debido a estas características es utilizado para implantes biomédicos, ortopédicos y stents [1]. Si bien el AI 316L posee una película pasiva protectora, su resistencia a la corrosión se ve limitada en presencia de iones Cl- debido a la corrosión localizada por picaduras [2]. La corrosión en implantes de AI 316L libera iones de Fe, Ni y Cr desestimando el uso de la prótesis [3]. Por lo tanto es de especial interés la modificación de la superficie del sustrato para prevenir la corrosión y de esta manera lograr la presencia del implante un periodo extenso de tiempo favoreciendo así la osteointegración [4]. Una alternativa prometedora para proteger al AI 316L frente a la corrosión es la formación de recubrimientos de conversión (RC) sobre su superficie. Las películas de conversión basadas en molibdato han surgido como una alternativa de estudio debido a la baja toxicidad de los iones molibdato y a la buena resistencia frente a la corrosión. Por otra parte se ha descubierto que los compuestos basados en óxidos de cerio mejoran notablemente las propiedades anticorrosivas de aleaciones de aluminio [5-7] además son considerados ambientalmente amigables y son candidatos a reemplazar los óxidos de cromo, conocidos como cancerígenos [6, 8].Considerando las complicaciones que pueden sufrir los receptores de implantes metálicos, podemos destacar el alto riesgo a una infección y posterior rechazo al implante. Una estrategia para prevenir o controlar la infección en los implantes puede incluir la modificación de la superficie de los mismos con materiales con propiedades antibacteriales, como por ejemplo Ag, Cu, Zn y polímeros como el quitosano [9].En este trabajo se estudió la síntesis de RC sobre AI 316L en presencia de sales de molibdato y cerio. Las películas formadas fueron caracterizadas mediante SEM/EDS y se analizó el grado de protección anticorrosivo alcanzado empleando técnicas electroquímicas como polarización anódica, Tafel y seguimiento del potencial de circuito abierto en el tiempo, todas las medidas realizadas en solución de Ringer. Por último con el objetivo de incrementar las propiedades anticorrosivas e incorporar capacidad bactericida al recubrimiento se depositaron especies de Ag sobre el RC.Los RC fueron sintetizados a 50 ºC partir de una solución 30 mM Ce(NO3)3 +15 mM Na2MoO4 con el agregado de 63 mM de H2O2. El potencial aplicado fue de – 1,0 V por un tiempo total de 30 min y durante el procedimiento la solución fue agitada constantemente. Se obtuvieron RC finos, muy adherentes y de una coloración anaranjada asociada a la presencia de especies de Ce4+[10].En la Figura 1 se muestra la micrografía SEM de la superficie de 316L/RC. Como se puede observar la morfología del recubrimiento es del tipo “crack-mud”, probablemente asociada a la formación de burbujas de H2 sobre el sustrato junto con un proceso de deshidratación [11]. El resultado obtenido mediante el análisis EDS confirma la presencia de Ce y Mo sobre la superficie del recubrimiento.Figura 1. Micrografía SEM del RC formado sobre AI 316L.La variación de potencial de circuito abierto (PCA) se utilizó para evaluar el grado de protección otorgado por el recubrimiento en solución de Ringer. Los resultados obtenidos demuestran que el potencial del electrodo recubierto se mantuvo durante los 14 días de inmersión a 0,15 V vs. Ag/AgCl por encima del potencial de corrosión del electrodo desnudo (- 0,15 V vs. Ag/AgCl). Los resultados obtenidos mediante experiencias potenciodinámicas e impedancia electroquímica también corroboraron que los recubrimientos incrementan la resistencia a la corrosión del sustrato.Posteriormente la superficie de los electrodos 316 L/ RC se modificó con especies de Ag con la finalidad de incrementar las propiedades anticorrosivas y brindarle al recubrimiento capacidad bactericida. Se implementó un procedimiento de doble pulso a partir de una solución 0,01M AgNO3+ 0,1M KNO3. El análisis mediante SEM/EDS confirmó que la Ag está distribuida de manera homogénea en toda la superficie del recubrimiento.En conclusión, se depositaron recubrimientos de conversión adherentes y anticorrosivos sobre AI 316L a partir de sales de cerio y molibdato. Así mismo, se consiguió la efectiva inmovilización de especies de Ag sobre la superficie de los RC. De esta manera los resultados demuestran que el material obtenido sería una propuesta prometedora para la protección anticorrosiva de implantes de AI 316 L.