Degradación de la circona Y-TZP a baja temperatura

Abstract

La circona es una cerámica que, gracias a sus buenas propiedades mecánicas y a su biocompatibilidad, ha sido empleada en los últimos años para aplicaciones ortopédicas tal como en prótesis de cabezas femorales. Sin embargo, desde 2001 algunas roturas en servicio de estas prótesis han provocado un gran interés en el estudio del fenómeno de degradación de la circona, y una drástica disminución en la utilización de este material para estas aplicaciones. . En este trabajo se ha utilizado circona tetragonal estabilizada con itria, de tipo 2.5Y-TZP, que se ha tratado térmicamente a 1650 ºC durante 2 o 10 horas y se ha expuesto al aire a la temperatura de 250 ºC durante largos períodos de tiempo (hasta 97 horas) con el objetivo de aumentar la tendencia y el efecto de la degradación, respectivamente. Se ha estudiado el efecto del acabado superficial en muestras pulidas y en muestras desbastadas, y también se ha ensayado un tratamiento en agua a 100 ºC y en solución de pentaborato de amonio, durante 5 minutos, antes de la degradación. Los métodos de observación empleados son el microscopio óptico, el AFM, el ensayo de dureza Vickers y la nanoindentación. Los resultados demuestran que el acabado superficial del material influye sobre la reacción a la degradación. Las muestras desbastadas presentan una mejor dureza después de la degradación que las muestras pulidas. Los tratamientos en agua a 100 ºC y en solución salina no indican un cambio importante en la dureza del material después de la degradación. Se presentan dos explicaciones al descenso de la dureza del material a lo largo de la degradación: la diferencia de dureza de las fases tetragonal y monoclínica de la circona, y también los defectos o microfisuras inducidos por la transformación t → m. Los resultados de nanoindentación nos han permitido estudiar la disminución de límite elástico con la profundidad, lo cual se ha relacionado con la aparición de microfisuras.