propuesta de estudio para analisis de barra de Ti6Al4Vn

1. PLAN DE TRABAJO
ANALISIS DE CORROSION DE IMPLANTES DENTALES DE Ti6Al4V
ANTECEDENTES
La Universidad de Piura, específicamente el laboratorio de mecánica de materiales, viene
estudiando la corrosión de distintos materiales, para empresas petroleras, de joyería, etc por
ende cuenta con profesionales capacitados para dicho estudio.
Los estudiosyexperimentosarealizarpermitiránobtenerresultadosque llevaranaconcluir,la
duracióndel materialsincorroerseenmedioscomosalivaosangre ademásde mostrarsi dichos
materiales emanan o no sustancias citotoxicas en un intervalo de tiempo determinado,ello
permitirávislumbrarlabio - compatibilidadde losmaterialesenestudio, estosson el Ti 6Al 4V
y acero inoxidable 316L.
MUESTRAS
Se propone como punto de inicio realizar la evaluación de dos materiales utilizados para
implantes, el Ti6Al4V y el acero inoxidable 316L.
SIMULACION DE MEDIO
Se encontró que para simular ambientes como sangre y saliva se requiere de las presentes
soluciones:
COMPUESTO (g/L)
NaCl 8
KCl 0.4
NaHCO3 0.35
NaH2PO4.H2O 0.25
Na2HPO4.2H2O 0.06
CaCl2.2H2O 0.19
MgCl2 0.19
MgSO4.7H2O 0.06
Glucosa 3
PH 7
Tabla 1: Sangre Artificial

2. Compuesto (g/L)
NaCl 0.4
KCl 0.4
NaH2PO4.H2O 0.69
CaCl2.H2O 0.79
Na2S.9H2O 0.005
Urea 1
PH 6.9
Tabla 2: Saliva Artificial
Para las pruebas a realizar se proporcionó una pequeña barra de Ti6Al4V y se comprara una
barra de magnitudes similares de acero inoxidable 316L para realizar los experimentos, a
continuación se muestra la barra a utilizar para el estudio.
Ilustración 1: Barra de Ti6Al4V .
Las pruebasa realizartantoa labarra de titaniocomoa la de acero inoxidablese muestranen
la siguientetabla.

3. Tabla 3: experimentos a realizar y cantidad de material a utilizar
CURVASDE TAFEL:
Se realiza un estudio con dichas curvas para el análisis de la velocidad de corrosión de los
materialesparaellose realizarael embutidoenresina acrílicade pequeñosdiscosde titanioy
acero inoxidable cada muestra por separado, para ello se utilizara la maquina BUEHLER
Simpliment II que se muestra a continuación.
Tipo de
Prueba
Cantidad de Material Objetivo de la
prueba
Curva Tafel
Ti6Al4V
1.5 cm Analizar velocidad
de corrosión del
material
Análisis
Gravimétrico
Ti6Al4V
3cm para análisis en sangre , en un mes
6cm 3cm para análisis en saliva, en un mes
12cm
3cm para análisis en sangre , en Segundo mes
6cm 3cm para análisis en saliva, en Segundo mes
Cuantificar la
pérdida de
material al ser
sometido a
medios como
sangre y saliva
Curva Tafel
Acero 316L
1.5 cm Analizar velocidad
de corrosión del
material
Analisis
Gravimetrico
Acero 316L
6cm 3cm para análisis en sangre , en un me
3cm para análisis en saliva, en un mes
12cm
3cm para análisis en sangre , en Segundo mes
6cm 3cm para análisis en saliva, en Segundo mes
Cuantificar la
pérdida de
material al ser
sometido a
medios como
sangre y saliva

4. Ilustración 2: Maquina para realizar embutido
Luego se requerirá de una celda electrolítica, donde el material a ensayar constituye el
electrodo de trabajo, cuyo potencial se mide o se impone con respecto a un electrodo de
referencia. el circuito se completa con electrodos auxiliares de material inerte , para ello se
requiere de unpotenciostato conregistrograficoincorporadoqueimponeentre loselectrodos
de referencia y trabajo al potencial deseado, o lo hace variar a una velocidad prefijada para
realizar el trazado de las curvas de polarización.
Se utilizara un sistema para ensayos de corrosión constituido por las siguientes unidades:
 Potenciostato – Galvanostato.
 Generador de funciones.
 Interfase lineal.
 Graficador lineal.
El equipo que se utilizara permitirá hacer un análisis potenciodinamico como método para
selección de materiales metálicos. Las curvas potencio dinámicas obtenidas en el graficador
caracterizan el estado de pasividad de la muestra bajo análisis permitiendo reconocer los
efectos de ruptura de la pasividad e incluso resistencia a la corrosión.
Para polarizaciones grandes dependiendo del signo de la polarización (anódica o catódica) la
ecuación general se reduce a las ecuaciones de la semirreacciones que en coordenadas
semilogaritmicas corresponden a rectas pendientes.
𝒃𝒂 = 𝟐. 𝟑𝑹𝑻/𝑵𝑭
𝒃𝒄 = −𝟐. 𝟑𝑹𝑻/𝑵𝑭
Que se adaptan a la expresión 𝜼 = 𝒂 + 𝒃 ∗ 𝒍𝒐𝒈, de Tafel: en las proximidades de
𝑽 𝒄𝒐𝒓𝒓 (±𝟑𝟎𝒎𝑽) podemos obtener Icorr extrapolando las rectas de Tafel hasta Ecorr.gu

5. Para efectuar el analisis de las curvas de polarización y obtener la velocidad de corrosión, se
hace necesario obtener los diagramas anódico y catódico, empleando el potenciostato y
registrandoel valorde la densidadde corriente para cada valorde la sobretensióna partirdel
potencial de reposo, tanto en el sentido anódico como en el sentido catódico .
Según Faraday la cantidad de un metal que pasa a su estado iónico dependerá de la densidad
de corriente implicada, asi la determinación de la velocidad de la disolución del metal estará
dada por :
𝑉𝑐𝑜𝑟𝑟 = 𝐷.
𝑃𝑒𝑞
𝐹. 𝑑
∗ 3.1536 ∗ 10^11
Donde:
Vcorr=Velocidad de corrosión o de disolución del metal
D= Densidad de corriente de corrosión (Amp/cm2)
d=densidad del metal (g/cm3)
F=constante de Faraday(96493columb/Eq.g)
Peq=Peso equivalente gramo del metal Peq=M/n
M=Peso atómico
n= Valencia del metal.
Esta fórmula considera que toda la corriente se emplea para disolver el metal y no tiene en
cuentafenómenosde autocorrosión.EN algunostextossolicitanelequivalenteelectroquímico
de un metal, considerando un rendimiento del 100% de la corriente en disolución, el cual se
puede calcular de la siguiente manera:
𝐸𝑞 = 𝑃𝑒𝑞(3.6)/𝐹
𝐸𝑞 = 𝐸𝑞𝑢𝑖𝑣𝑎𝑙𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑒𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑜𝑞𝑢𝑖𝑚𝑖𝑐𝑜 𝑒𝑛
𝐾𝑔
𝐴𝑚𝑝− 𝐻𝑜𝑟𝑎
ANALISIS GRAVIMETRICO:

6. ,
Cada una de las muestras deben ser marcadas, y luego de ellas se tomará una parte para
coordinarel análisisquímicocorrespondiente (paraeste análisisse requiere comomínimopor
lo menos15 cm de cinta– aprox. 15 g de Ag). Una segundaparte quedará como muestrade
referencia(contramuestra,estimado5cm.De cinta – aprox.5 g. de Ag) yuna terceraparte será
la que se utilice para los ensayos de corrosión y metalografía (para esta parte se estima un
mínimo de 20 cm de muestra – aprox. 20 g de Ag).
ENSAYOS PROPUESTOS
AnálisisQuímico- Se propone realizarunaanálisisquímicocuantitativode cadauna de las 02 ó
03 aleaciones preparadas, de la parte de las muestras destinadas para este uso. Se sugiere
realizar hasta 02 tipos de análisis:
1.- Análisis semi cuantitativo, por espectrometría óptica- para obtener una gama de los
componentes de la aleación. Es una análisis de superficie. El análisis se puede gestionar con
un laboratorio en los Estados Unidos. Los resultados son relativamente rápidos, trámite el
tiempo de envío. El costo y coordinación sería asumido directamente por el Cite.
2.- Análisiscuantitativo,porabsorciónatómica –Se puedeiral detalleparaefectuarunaanálisis
de masa,por disoluciónde lasmuestras,paradefinirconprecisión el contenidoporcentualde
la aleación,enfocandoparticularmenteenaquelloscomponentesde interés. Partiendode los
elementos de aleación agregados (Ag, Cu), y aquellos remanentes resultados del proceso de

7. obtenciónde losmetales(Zn,Sn) yque pudieransernocivos(Cd,Pb,Ni). El costoycoordinación
sería asumido directamente por el Cite.
3.- Metalografía – Para determinar porcentualmente las fases presentes en las aleaciones,
probablemente se pudiera hacer una metalografía cuantitativa, al caso específico de la
condición de laminado. Trabajo en Lab. de Metalotecnia
4.- Evaluaciónenpruebasde corrosión- Se propone hacer03 tiposde pruebascomparativasy
cuantitativas. Trabajo en Lab. de Metalotecnia
Medida de la velocidad de corrosión de las aleaciones en contacto con una solución de sudor
artificial, que se deberá preparar en base a composiciones definidas según bibliografía.
Los ensayos en las muestras, se llevarán a cabo mediante trazado de curvas de polarización
(métodoelectroquímico), ycontrastadolosresultadosmediante ensayosde inmersióncontinua
por un período definido,método gravimétrico (pérdida de peso); este último que permitirá
apreciarla morfologíadel ataque (picaduras,formaciónde depósitos,coloración,etc). Eneste
último se debe hacer el ensayo manteniendofuera del alcance de luz, para evitar el efecto de
coloraciónque pudieranpresentaralgunosproductosfotosensibles (por ej. Cloruro de plata).
La morfología del ataque se podrá apreciar con una evaluación visual, facilitada por un
estereomicroscopio.
Adicionalmente, se podría hacer un ensayo de exposición a un ambiente húmedo sulfurado,
empleandounasoluciónparagenerardióxidode azufre porreacciónquímica,simulandoasíla
presencia de azufre gaseoso. El azufre suele generar manchas en las aleaciones de plata.
Nose pretende hacerunacaracterizaciónde losproductosde corrosiónque se puedanformar,
puesestoexigiríaunanálisismediante Difractometríade RayosX, de lassalesde losdepósitos.
Aunque es posible contratar el servicio, por ejemplo con el INGEMMET o con la PUCP.
RECURSOS Y EQUIPOS
Con relación al uso de equipos, material e instalaciones, se contará con:
- Elaboraciónde aleaciones –Tallerde Cite prepararálasmuestras,ylasdeberáentregar
encondiciónde laminado. Debe prepararunacantidadque permitapreverlosanálisis
químicos,metalográficosydecorrosión;paracadaunade lasmuestras. Se haestimado
no menos de 40 g. de aleación de plata laminada, por cada una de las muestras.
- Análisis Químicos – Cite deberá encargar el análisis químico con el laboratorio que
pueda ofrecer el servicio de análisis correspondiente. El costo será asumido
íntegramente porCite Joyería. Cite tomarálas indicacionesencuantoa loselementos
químicos que se deberá analizar.
- El análisis metalográfico y los ensayosde corrosión,serán realizados íntegramente en
el laboratoriode metalotecnia,haciendousode losequipose insumosdel laboratorio
en cuanto a metalografía, o adquiriendo los reactivos e insumos que pudieran ser
necesarios.
TIPO DE RESULTADOS OBTENIDOS

8. Los análisis químicos determinarán con exactitud, la aleación y los posibles elementos
presentes,inclusiveencaso de tratarse de elementostóxicos,comoel plomo,cadmioyníquel.
Los resultados de la evaluación frente al ambiente corrosivo (sudor artificial),evidenciará cuál
de las aleacionesresiste másal deterioroquímicocorrosivoen forma comparativay el tipo de
ataque (manchado, picaduras, u otros), simulando el contacto de las joyas con el cuerpo.
De esta manera, posteriormente se puede proyectar una evaluación hacia una mejora de la
aleación o protección de la aleación, en forma de producto terminado; cuidando a la vez de
evitar el uso de metales que pudieran resultar tóxicos para las personas.

9. CRONOGRAMA PROPUESTO
Tiempo – días efectivos 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
Actividades
Elaboración de muestras
Análisis Químicos
Análisis Metalográficos
Ensayos de corrosión
Curvas de polarización
Pruebas a inmersión
Ensayo en ambiente
sulfurado
Evaluación de resultados
Informe Técnico

10. PRESUPUESTO BASICO
Costo U.S.$
Análisis Químicos (03 muestras)
Estimado 520
Contratoaparte
por el Cite
Análisis Metalográficos 150
Ensayos de corrosión
Curvas de polarización 200
Pruebas a inmersión 90
Ensayo en ambiente sulfurado 150
Evaluación de resultados 200
Elaboración del Informe Técnico 150
Costo sin Utilidad ni IGV 940
Utilidad 15% 141
I.G.V 19% 205.39
Total U.S.$ 1286.39
Noincluye el costode losanálisisquímicos,losmismosqueseráncontratadosdirectamente por
el CITE.
PERSONAL DE APOYO
La ejecucióndel trabajopodría contar con el apoyode una alumno por apoyo estudiantil,que
ayudaría en el tema de la metalografía, logística y monitoreo de los ensayos y elaboración de
datos, y posteriormente en la redacción del informe técnico final.
8-09-2010