Endurecimiento superficial

Endurecimiento superficial mediante tratamiento
térmicos y anodizado de la aleación Ti-6A1-4U
para implantes quirúrgicos
GIL, F.J.; FERNÁNDEZ, E.; ARCAS, R. Y PLANELL, J.A
E.T.S. Ingenieros Industriales de Barcelona.
Universidad Politécnics de Cataluña.

RESUMEN
Se han estudiado dos métodos de endurecimiento de
las aleaciones de titanio como es la anodización electroq uímica y eltratamiento térmico de r evenido d e la
microestructura martensítica. Este endurecimiento de la
aleación Ti-6A1-4V mejorará la resistencia al desgaste
de estas aleaciones en sus aplicaciones para implantes
quirúrgicos. La anodización se ha realizado para tres
microestructuras diferentes de la aleación Ti-6A1-4V y
aplicando diferentes diferencias de potencial. Los tratamientos térmicos de revenidose han realizado a diferentes temperaturas y tiempos de tratamiento.

SUMMARY
T wo rnethods of the titaniurn aleation hardening have
been studied, like the electrochernical anodization and
the terrnical treatrnent of the rnartensitic rnicrostructure
assented. This hardening of the T i-6A1-4v aleation will
irnprove the resistance to the slow waste of chis a leations when using thern asapplications in the surgical
irnplants. The anodization has been done for three differ ent rnicrostructures of the aleation Ti-6Al-4V and
using different potencial differences. The assented terrnical treatrnents have done in dzfferent ternperatures and
treatrnent tirnrnings.

Las aleaciones de titanio utilizadas en implantes ortopédicos, son resistentes a la corrosión y compatibles con
el cuerpohumano debido a al película de óxido que se
forma rápidamente en la superficie1. Cuando la aleación
de Titanio se utiliza en articulaciones, se debe efectuar
un tratamiento de superficies con el fin de provocar un
endurecimiento para aumentar su resistencia al
desgaste2.
Hay diferentes métodos utilizados para endurecer el
titanio y sus aleaciones. El que permite obtener películas de óxidoendurecedoras más delgadas es el proceso
de anodización, llegando a espesores menores de 100
nm, estas capas representan mejoras sustanciales de la
resistencia al desgaste pero no pueden soportar elevadas
cargas. La implantación iónica consigue la incorporación de iones de carbono y10 nitrógeno, llegando a espe-

sores superiores a centenas de nanómetros3.El endurecimiento se hace posible porla formación de una solución
sólida o por formación de precipitados, aumentando no
sólo la resitencia al desgaste sino también la resistencia
a fatiga del material. La nutrición iónica de las aleaciones de titanio presenta colores oro característicos del
nitruro de titanio O-TiN y por debajo de éste se presenta
una capa de mayor espesor de e-TiN que produce el
endurecimiento y que puedetener un espesor desde 10 a
100 p m. En algunas aleaciones de titanio se pueden
alcanzar valores de dureza superiores a las mil unidades
Vi~kers.~-~
La deposición electroquímica o química de cromo o
niquel y la técnica del PVD (deposición física en fase
vapor) que puede recubrir el titanio con TiN, alcanzan
espesores de 1 a 10 pm. Estas técnicas de deposición
pueden ser generadas porevaporación con ayuda de un
haz de electrones, pulverización catódica en comente
continua, pulverización catódica con aplicación de campos magnéticos y ulverización catódica a alta frecuencia, o por plasma.6%
Otro tipo de tratamientos superficiales son los tratamientos termoquímicos de difusión que principalmente
son dos métodos, la difusión gaseosa estanca y los
baños de sales. Son técnicas muy pocoutilizadas debido
a que en el tratamiento no debe estar presente el oxígeno
ya que en este forma unas capas de óxido que hacen
impenetrable el paso de otros elementos. También se
debe tener especial cuidado en la introducción de hidrógeno ya que se forman hidruros de titanio que fragilizan
el material. Los elementos que normalmente se utilizan
en este tipo de tratamientos son el carbono,...