Evaluación de la corrosión galvánica en implante dental, pilar, casquillo protector y barra para colada de CoCr por medio de técnicas electroquímicas Nº PROYECTO: KLR09-C090 Documento realizado por el Grupo de Biomateriales, Biomecánica e Ingeniería de Tejidos del Dept. Ciencia de los Materiales e Ingeniería Metalúrgica de la Universidad Politécnica de Catalunya (UPC) para SOADCO S.L. 17 de Mayo del 2012
1.- OBJETIVO Evaluar la corrosión galvánica de implante dental de titanio, pilar de titanio, casquillo protector de CoCr interactuando galvánicamente entre ellos. Además de caracterizar electroquímicamente la barra de colado de CoCr. 2.- MATERIALES Y MÉTODOS 2.1 Muestras Los implantes de titanio y demás elementos estudiados fueron proporcionados por la empresa SOADCO. 2.2 Ensayos electroquímicos Los ensayos electroquímicos se realizaron sobre implantes dentales de 12 mm de longitud y 4 mm de diámetro (con un área superficial de 191,1 mm 2 ), pilares de 6 mm y 3,5 mm de diámetro con conicidad de 4 º (área superficial de 34,4 mm 2 ) y casquillo de 7 mm de longitud y 4,5 mm de diámetro con conicidad de 4º (área superficial de 68,4 mm 2 ) y por último una barra de CoCr de 3 mm de diámetro por 9 mm de altura (área superficial de de 73,0 mm 2 ) Las muestras fueron sometidas a baños de 15 minutos de sonicación mediante ultrasonidos con acetona, etanol y agua destilada respectivamente. Los ensayos de medición del potencial y corriente galvánica se realizaron empleando una celda electroquímica de 200 ml de capacidad conectada a un potenciostato PARSTAT modelo 2273. Se utilizó un electrodo de referencia de calomel saturado (SCE) para el seguimiento del potencial y corriente en el par. La distancia entre metales formadores del par fue de 6 cm y la relación de áreas fue diferente de 1 a 1 siguiendo la norma ASTM G71 y ASTM F 746 y la norma EN 10993-15 que indica que en este tipo de pruebas se deben evaluar las geometrías reales. Los ensayos se realizaron a una temperatura constante de 37 ± 1 C, y se protegió de los campos electromagnéticos externos con una celda de Faraday con puesta a tierra y se utilizó como electrolito Hanks balanced salt solution (Sigma) con un ph de 7,8. Este electrolito contiene la misma carga iónica que el plasma humano y es recomendado por la norma internacional para este tipo de ensayos. La composición química se detalla en la Tabla 1. Tabla 1. Composición química Hanks balanced salt solution. Compuesto Concentración (g/l) CaCl 2 H 2 O 0,18 KCl 0.4 KH 2 PO 4 0.06 2
MgO 2.6H 2 O 0.08 MgSO 2.7H 2 O 0.7 NaCl 8 NaHCO 3 0.35 Na 2 HPO 4 0.48 D-glucosa 1 2.2.1 Amperometría de resistencia cero Se midió la evolución de las corrientes y potenciales galvánicos durante dos horas de los pares formados por: - Implante / Pilar - Implante / Casquillo - Casquillo / Pilar 2.2.2 Potencial de circuito abierto Se midió el potencial de circuito abierto para analizar la nobleza o actividad de los diferentes elementos. 2.2.3 Polarización cíclica Se elaboraron las curvas de polarización cíclica tipo Tafel para caracterizar electroquímicamente los diferentes elementos. 3.- RESULTADOS 3.1 Amperometría de resistencia cero Figura 1. Medidas del potencial galvánico entre pares formados por implante, casquillo y pilar en medio Hank s balanced salt a temperatura de 37ºC 3
El par formado por implante/pilar presenta un potencial (-121 mv) más noble que los demás pares formados por implante/casquillo (-173 mv) y por casquillo/pilar (-155 mv). Figura 2. Medidas de la corriente galvánica entre pares formados por implante, casquillo y pilar en medio Hank s balanced salt a temperatura de 37ºC. Se observa que todos los pares muestran valores de densidad de corriente inferiores a 1 μa/cm 2. El par formado implante/pilar presenta menor valor ( 0,02 μa/cm 2 ) respecto los pares formado por implante/casquillo (0,16 μa/cm 2 ) y por casquillo/pilar (0,08 μa/cm 2 ). Se observa también que el casquillo tiende a comportarse catódicamente frente al pilar pero con valores de densidad de corriente galvánica muy pequeños. 3.2 Potencial de circuito abierto Figura 3. Medidas del potencial de circuito abierto de implante, casquillo, pilar y barra de CoCr en medio Hank s balanced salt a temperatura de 37ºC 4
Los valores obtenidos de los potenciales de circuito abierto fueron para el pilar de -213 mv, mientras que implante (-133 mv), casquillo protector (-147 mv) y barra de CoCr (- 27 mv) mostraron valores más electropositivos. 3.3 Polarización cíclica Los datos de polarización cíclica se muestran en las figura 4 para el implante, barra de CoCr, pilar y casquillo protector. Figura 4. Medida de polarización potenciodinámica para implante, pilar, casquillo protector y barra CoCr en medio Hank s balanced salt a temperatura de 37ºC Los resultados de polarización muestran que la barra de CoCr posee una elevada resistencia a la corrosión (Ecorr = 450 mv). El pilar (Ecorr = -154mV), casquillo (-15 mv) e implante (Ecorr = 45 mv) también poseen gran resistencia a la corrosión aunque con valores relativamente inferiores. Todas las muestras exhiben un buen comportamiento electroquímico en la zona de trabajo para un implante (0-500 mv). Los datos obtenidos confirman el buen comportamiento electroquímico del CoCr. 5
5.- CONCLUSIONES De las curvas amperométricas resultantes se concluye que: La intensidad de corriente del par galvánico generado por los diferentes pares de acoplamiento eléctrico estudiados es muy reducida y con tendencia a reducirse aún más con el tiempo, con lo que los posibles efectos sobre la estabilidad de los componentes de los paras galvánicos formados pueden considerarse despreciables. De las curvas de potencial de circuito abierto y polarización cíclica se concluye que: Todos los elementos muestran elevada resistencia a la corrosión. La barra de CoCr muestra el mayor grado de resistencia a la corrosión respecto los demás elementos. Barcelona, 29 de Mayo 2012 Dr. Javier Gil Mur Catedrático de Universidad Dr. Daniel Rodríguez Rius Profesor de Universidad Marc Fernández Yagüe Ingeniero Técnico 6