Efecto de los tratamientos superficiales mediante ataque químico en la rugosidad y las propiedades mecánicas de la circona 3Y-TZP

Abstract

La circona o dióxido de zirconio (ZrO2) dopada con determinados óxidos es una cerámica con alto valor añadido y que es utilizada en muy diversas aplicaciones técnicas porque tiene una buena combinación de propiedades. En particular, la adición de itria Y2O3 permite estabilizar la fase tetragonal (t) o la cúbica (c) de ZrO2 a temperatura ambiente según la cantidad de dopante, lo cual permite utilizarla en aplicaciones tan diversas como electrolito en pilas de combustible de óxido sólido (circona c), recubrimiento como barrera térmica (circona t’) en álabes de turbina, prótesis (circona t). Una de las aplicaciones principales de la circona tetragonal estabilizada con 3% molar de itria (3Y-TZP) es como biomaterial en implantes dentales. Debido a diversos problemas relacionados con la implantación de aleaciones metálicas en la cavidad oral (corrosión metálica, alergia, estética…) el uso de la circona 3Y-TZP como implante se está desarrollando de forma acelerada. 3Y-TZP tiene excelentes propiedades mecánicas (la resistencia a la flexión más alta de todos los óxidos), sin embargo es un material que sufre una transformación espontánea de fase tetragonal a monoclínica en presencia de humedad (“Low Temperature Degradation”, LTD) lo cual con el tiempo puede afectar a la resistencia de la unión entre implante y tejido óseo. Además, para una mejor osteointegración en el cuerpo humano, es importante que la superficie del implante posea rugosidad. Estos condicionantes plantean diversos problemas como métodos para inducir rugosidad superficial, la influencia de la rugosidad sobre la resistencia del material y sobre su resistencia a LTD. Este proyecto tiene por fin de estudiar la formación de rugosidad en 3Y-TZP de manera sencilla mediante ataques químicos, mediante arenado con partículas de alúmina y finalmente mediante una combinación de tratamiento en autoclave y arenado. Se estudiará también el efecto que tienen estos procesos en las propiedades mecánicas y microestructura superficial de 3Y-TZP. En el estudio se han utilizado diversas técnicas principalmente perfilometría, microscopia de fuerza atómica, microscopia electrónica de barrido, microscopia confocal, ensayos miniaturizados de resistencia biaxial “ball on three ball”, ensayos de rayado y difracción de rayos X.