ESTUDIO DEL DESGASTE DE RECUBRIMIENTOS DE TI GRADO 2 PROCESADOS POR PROYECCIÓN FRÍA (COLD SPRAY)

Abstract

El titanio y sus aleaciones son materiales altamente valorados en diversos sectores tecnológicos, como la industria aeronáutica, debido a sus excelentes propiedades. Presentan una relación resistencia-peso elevada debido a su baja densidad, lo que los hace más atractivos en comparación con materiales como el acero. Además, el titanio tiene una excelente resistencia a la corrosión, lo que lo hace ideal para aplicaciones en el sector médico, como prótesis e implantes. Los materiales utilizados en prótesis pueden verse afectados por fenómenos de desgaste, lo que puede provocar la degradación y pérdida de propiedades del material. Aunque el titanio tiene una buena resistencia al desgaste por deslizamiento, con el tiempo puede deteriorarse superficialmente, lo que puede causar problemas para la salud del paciente. El desgaste puede ocurrir especialmente en las partes de la prótesis que soportan cargas más altas, como el vástago y el inserto cotiloideo de las prótesis de cadera. Este desgaste puede provocar inflamación y aflojamiento de los componentes, lo que se conoce como "aflojamiento aséptico". La técnica de Proyección Fría o ¿Cold Spray¿ es un tipo de técnica de fabricación aditiva mediante proyección térmica de material en polvo sobre una superficie. Algunos estudios realizados recientemente han demostrado que las propiedades físicas de un material pueden mejorar cuando se forman mediante esta técnica. Por este motivo, el objetivo principal de esta investigación es evaluar el comportamiento de un recubrimiento de titanio puro, grado 2, aplicado sobre un sustrato de aleación de titanio y aluminio (Ti6Al4V) con tres condiciones de fabricación diferentes, para poder determinar la más adecuada para emplearse como recubrimiento de una prótesis de cadera. Para lograr este objetivo, se han realizado una serie de ensayos previos para caracterizar el recubrimiento, previos a los ensayos de desgaste, para poder relacionar estas propiedades con los resultados obtenidos. Asimismo, se analizarán los mecanismos responsables de la degradación mecánica de los recubrimientos durante los ensayos macroscópicos y se determinará aquel recubrimiento que presente una mayor resistencia a desgaste. Los resultados de la investigación demostraron que existe una clara relación entre la presión y la temperatura del gas impulsor durante la fabricación de los recubrimientos con sus propiedades mecánicas. En aquellos recubrimientos fabricados a mayor presión y temperatura, se han observado valores mayores de microdureza del material, además de valores más bajos de rugosidad superficial, porosidad y coeficientes de fricción, lo que provoca que el material sea más resistente a la degradación mecánica por deslizamiento.