Influence of pH and corrosion inhibitors on the tribocorrosion behaviour of titanium in different tribological geometries

• Author(s): Ribeiro, Ana Rosa Lopes Pereira
• Date: 2007
• Persistent ID: http://hdl.handle.net/1822/8210
• Origin: RepositóriUM - Universidade do Minho
• Subject(s): 669.295; 620.193
• Document Type: Master thesis
• Language: Portuguese
• Advisor(s): Rocha, L. A.; Ariza, E.
• Contributor(s): Universidade do Minho

Description

Dissertação de Mestrado em Processamento e Caracterização de Materiais

Nos últimos anos, o titânio tem sido utilizado em aplicações dentárias, devido às suas óptimas propriedades mecânicas, resistência à corrosão e biocompatibilidade. Contudo a falha do componente metálico do implante e o desgaste dos materiais dentários continuam a ser um motivo de preocupação. Quando o implante dentário é colocado na cavidade oral, este é sujeito a solicitações mecânicas como resultado de micro-movimentos cíclicos na interface osso/implante ou implante/abutment ou mesmo abutment/porcelana e também solicitações químicas como consequência do contacto do implante com a saliva ou substâncias orgânicas. Podemos afirmar então que o implante está inserido num sistema de tribo-corrosão, consistindo este numa degradação do material devido a interacções mecânicas e corrosivas. Como consequência a investigação dos mecanismos de tribo-corrosão nestes sistemas tornaram-se essenciais. Neste trabalho, o estudo do comportamento tribo-corrosivo de titânio em contacto com saliva artificial foi investigado. Os testes foram realizados numa geometria de deslizamento linear alternativo, com diferentes amplitude de movimento (200 μm e 6 mm) e diferentes cargas aplicadas (2 e 10 N). Para simular a cavidade oral, uma solução de saliva artificial foi utilizada. Tal como ocorre na saliva humana, variações no pH foram testadas com a adição de ácido cítrico. Foram adicionados também inibidores de corrosão com o intuito de verificar a possibilidade de adição destes produtos a determinados dentífricos e avaliar o seu efeito no comportamento à tribo-corrosão de titânio. Os resultados demonstraram que o comportamento tribo-corrosivo do titânio em contacto com as diferentes salivas artificiais é fortemente afectado pelos parâmetros mecânicos bem como pelos químicos. A adição de ácido cítrico promoveu a formação de um filme passivo com superiores propriedades de resistência à corrosão em ambas as geometrias, contudo após o desgaste, em regime de deslizamento linear alternativo, uma quantidade anómala de material foi removido para cargas mais elevadas (10 N) devido à elevada velocidade de corrosão que o Ti apresenta nesta solução. A adição de inibidores de corrosão demonstrou afectar negativamente o comportamento tribocorrosivo do titânio em ambas geometrias de desgaste.

In recent years, titanium has become widely used in multiple dental devices, such as dental implants, because of its excellent mechanical properties, resistance to corrosion and biocompatibility. The failure of the metallic component of the implant and the excessive degradation of dental materials is still relevant and it is a reason for concern. When placed in the human body, dental implants are submitted to mechanical solicitations, as results of cyclic micro-movements at the implant/bone or implant/abutment interface or even at the abutment/ceramic crown interface and also chemical solicitations as a consequence of contact with saliva and other organic substances. Consequently, it can be said that dental implants become part of a tribocorrosion system, which consists in a complex materials degradation phenomenon due to the interaction between mechanical and chemical solicitations. As a consequence, the investigation of the tribocorrosion mechanisms in such systems becomes essential. In this work the tribocorrosion behaviour of titanium grade 2 in contact with an artificial saliva solution was investigated. Tests were performed in two different sliding geometries with different movement’s amplitude (200 μm and 6 mm), and also with different normal loads (2 and 10 N). To reproduce the oral environment, artificial saliva solution was used as electrolyte. As it occurs in human saliva, variations in pH were simulated by the addition of citric acid. Also, corrosion inhibitors were added in order to understand their influence on the tribocorrosion behaviour of titanium and to investigate the possibility of introducing these products as components of special teeth cleaning agents or medicines. Results demonstrate that the tribocorrosion behaviour of c.p. Ti in contact with artificial saliva solutions is significantly affected by the mechanical and chemical parameters. The addition of citric acid promotes the formation of a passive film with superior corrosion resistance in both geometries, however after reciprocating sliding tests with higher loads (10 N) an anomalous amount of material was removed, due to the high corrosion rate of titanium in this solution. The addition of corrosion inhibitors negatively affects the tribocorrosion behaviour of titanium in both geometries.