Nanostructured oxide composites in PEO coating of β Ti alloys with low elastic modulus for biomedical applications

Autor(es)

Rossi, Mariana C. ; Kuroda, Pedro A. B. ; Escuder, Angel Vicente ; Amigo, Vicente ; Afonso, Conrado R. M.

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: TRIBOLOGY INTERNATIONAL; v. 209, p. 14-pg., 2025-09-01.

Resumo

In this work, tribocorrosion of Ti-15Nb, Ti-40Nb, and Ti-33Nb-33Zr biomedical alloys in artificially simulated body fluid is studied by a tribocorrosion technique that allows measuring resistance to corrosion and wear at the same time for alloys coated by PEO technique using a bioactive solution for incorporation calcium, phosphorus, and magnesium that promote the formation of a passive ceramic layer with porosity made by TiO2. The kinetics parameters were calculated by the taffel curves extrapolation, the coefficient of friction during the process and the morphology and type of wear before, and after PEO coating on the alloys. XRD, SEM, and TEM evaluated a previous structural and microstructural study of the ceramic layer. Tribocorrosion tests were performed using a reciprocating pin-on-disk tribometer under constant load, and a counterpart, Al2O3, were used against the alloys in contact pressure on the tribocorrosion mechanisms. Among the beta Ti-Nb-(Zr) alloys, an improved wear and corrosion resistance with lower damage was remarked for TN15, TN40, and TNZ33 alloys, with better results for TN40 (rp=9.8 mu m/year), followed by TN15(rp=15.1 mu m/year) and TNZ33(rp=15.5 mu m/year) PEO coated samples. The improvement of tribocorrosion resistance can be attributed to the presence of zirconium oxide (ZrO2) and rutile (TiO2), the thickness (TN40: 1.3 mu m; TNZ33:5.2 mu m; TN15: 6.7 mu m) and pore size (TN40: 2.64 mu m; TNZ33: 3.68 mu m; TN15: 3.09 mu m) of the PEO ceramic layer. (AU)

• Processo FAPESP: 23/16836-2 - Plataforma Multiusuário para obtenção de Pós através de Atomização Ultrasônica e Impressão 3D de Ligas de Titânio, multiprincipais e refratárias para Aplicações Biomédicas e Avançadas
• Beneficiário: Conrado Ramos Moreira Afonso
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa Infraestrutura - Pequeno Médio Porte
• Processo FAPESP: 21/03865-9 - Influência de modificações superficiais na bioatividade e (tribo)corrosão de ligas beta de Ti-Nb-(Zr) de baixo módulo de elasticidade para aplicação como implantes
• Beneficiário: Mariana Correa Rossi
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 19/26517-6 - Influência da microestrutura e fases formadas na funcionalização da superfície de ligas beta Ti-25Ta-xZr
• Beneficiário: Pedro Akira Bazaglia Kuroda
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 18/18293-8 - Ligas de titânio: transformações de fases e manufatura aditiva aplicadas na obtenção de materiais com gradientes funcionais
• Beneficiário: Rubens Caram Junior
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Processo FAPESP: 23/04654-7 - Estudo tribológico e de liberação iônica de ligas beta de Ti de baixo módulo de elasticidade modificadas por anodização e MAO
• Beneficiário: Mariana Correa Rossi
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado