ALEACIONES EN BASE HIERRO PARA SU APLICACIÓN COMO DISPOSITIVOS DE FIJACIÓN ORTOPÉDICA TEMPORAL: ESTUDIO PRELIMINAR DE DEGRADACIÓN

MELINA HANKOVITS; JOSEFINA BALLARRE; SILVIA CERÉ

Mar del Plata

Congreso; 20º Congreso Internacional de Metalurgia y Materiales SAM-CONAMET 2022; 2022

SAM

Los metales son ampliamente utilizados como dispositivos biomédicos extra e intra corpóreos permanentes o temporales. Estos materiales deben ser biocompatibles, y además minimizar la liberación de iones potencialmente tóxicos hacia los tejidos [1]. Dentro de las aplicaciones traumatológicas, los metales biodegradables son estudiados como implantes temporarios en dispositivos de fijación para restaurar fracturas óseas por sus adecuadas propiedades mecánicas y la posibilidad de evitar una segunda intervención quirúrgica para retirar el dispositivo [2]. El objetivo de este trabajo consiste en estudiar el potencial uso de aleaciones Fe-Mn como material para dispositivos intracorpóreos temporarios. Para ello se desarrollaron dos tipos de aleaciones, una de hierro (Fe) con 21% en peso de manganeso (Mn) (Fe21Mn) y otra de Fe con 30% en peso de Mn (Fe30Mn) y se tomó al hierro puro como material de referencia. Se caracterizó su respuesta electroquímica y se analizaron las respectivas microestructuras y microdurezas. Las muestras de Fe se obtuvieron a partir de un cilindro de material puro (Fe 99.99% pureza, Johnson and Matthey). Las dos aleaciones se obtuvieron por microfusión con electrodo inerte a partir de láminas delgadas de manganeso metálico electrolítico 99,90% y hierro en polvo 99,90% de pureza (TENAX S.A.). Las pastillas de Fe21Mn y Fe30Mn obtenidas se seccionaron con disco abrasivo. Los materiales fueron pasivados en ácido nítrico concentrado (65% p/p, Cicarelli), embutidos en resina acrílica, para exponer un área controlada en los ensayos electroquímicos y pulidos con lijas de SiC hasta granulometría 600. Los ensayos electroquímicos se realizaron en una celda de tres electrodos termostatizada a 37 °C con contra-electrodo de platino (Cordes S.A., Argentina), electrodo de referencia de calomel saturado (ECS, Radiometer) y usando como electrodo de trabajo la muestra bajo estudio correspondiente en cada caso. Como electrolito se utilizó una solución fisiológica simulada (SBF) [3] deaireada durante 20 min con burbujeo de N para simular la concentración de oxígeno en servicio. Se realizaron ensayos 2 de corriente continua (curvas de polarización), y de corriente alterna (espectroscopía de impedancia electroquímica) luego de 2 h de inmersión en SBF con una unidad de medición electroquímica Reference 600 (Gamry, USA). Se realizó el revelado de la microestructura con nital (2% en peso) luego de pulir la superficie con alúmina hasta acabado de espejo. Las estructuras fueron observadas con microscopía óptica (Leica DMI3000 M). Se analizó la dureza de los materiales sintetizados por medio de ensayos de micro-indentación Vickers (Digital Microhardness tester PMH-1000). En la Figura 1 se muestran las curvas de polarización potenciodinámicas para las dos aleaciones estudiadas y el metal base en SBF. Se observa que las dos aleaciones de Fe-Mn presentan densidades de corriente mayores que la que presenta el Fe puro, siendo mayor al incrementar el contenido de Mn. Al analizar las microestructuras se observó la presencia de inclusiones y una segunda fase en los bordes de grano en las aleaciones de Fe21Mn y Fe30Mn. En esta última, la segunda fase se presenta en forma continua y en mayor cantidad. Los valores de dureza obtenidos para las aleaciones analizadas mostraron una disminución para las muestras con mayor proporción de segunda fase o Mn en la composición. La microestructura observada, así como los resultados de los ensayos preliminares de degradación, podrían sugerir que las aleaciones con depósitos en bordes de grano, como las que poseen las aleaciones de Fe-Mn, presentan sitios preferenciales para el ataque de los materiales, lo que aumentaría su velocidad de corrosión en medio fisiológico. Se prevén realizar ensayos complementarios para continuar el análisis de la relación entre microestructura, la resistencia a la corrosión y la dureza de las aleaciones.