Microstructural Characterization and Analysis of β-Titanium Alloy (Ti-35Nb-7Zr-5Ta) Modified by Laser Beam for use in Implantology

Resumo

A liga Ti-6Al4V apresenta elementos nocivos ao organismo como alumínio e vanádio, demonstrando a importância do desenvolvimento de novas ligas de Ti, com adição de elementos não tóxicos. Para a realização deste estudo, os elementos foram fundidos a arco voltaico e usinados. As amostras foram divididas em grupos sem tratamento de superfície (Grupo I) e com modificação de superfície por irradiação de feixe de laser Yb:YVO₄ em duas condições: 20Hz (Grupo II) e 35Hz (Grupo III). A caracterização estrutural e microestrutural foi realizada por avaliação de módulo de Young, microscopia eletrônica de varredura (MEV) com microanálise elementar por energia dispersiva de raios X (EDX) e a Difratometria de raios X (DRX). Os resultados demonstraram uma liga de estrutura predominantemente β e formação de uma camada de óxidos de titânio sobre a superfície da liga nas três condições estudadas, indicando uma proteção do material á reações químicas em relação ao meio ao qual se expõe (NaCl 0,9%). As caracterizações apresentaram resultados favoráveis à irradiação por feixe laser, notando-se a formação de TiO₂ que são importantes e responsáveis pela atração de células do tecido ósseo e interação osso/implante.

Palavras-chave: Ligas Dentárias. Titânio. Implantes Dentários. Modificações de Superfície.

Abstract

The Ti-6Al-4V alloy presents elements harmful to the organism, such as aluminum and vanadium, demonstrating the importance of developing new Ti alloys with the addition of non-toxic elements. The elements were melted and machined for the study; the samples were divided into groups without surface treatment (Group I) and with surface modification by Yb: YVO₄ laser beam irradiation in two conditions: 20Hz (Group II) and 35Hz (Group III). Structural and microstructural characterization was performed by evaluating Young's module, scanning electron microscopy (SEM) with elemental microanalysis by X-ray dispersive energy (EDX), and X-ray diffractometry (XRD). The results report an alloy of predominantly β structure and the formation of a layer of titanium oxides on the surface of the alloy in the three conditions studied, indicating protection of the material from chemical reactions related to its environment exposed to (NaCl 0.9%). The characterizations showed favorable results to laser beam irradiation, noting the formation of TiO₂ compounds that are important and responsible for the attraction of bone tissue cells and bone/implant interaction.

Keywords: Dental Alloys. Titanium. Dental Implants. Surface Modifications.