Técnicas electroquímicas utilizadas en el área médica y dental.

Evitar CORROSIÓN de biomateriales Importancia Evitar CORROSIÓN de biomateriales Herramientas que determina parte de la interacción del material con fluidos biológicos buscando ESTABILIDAD

Productos de corrosión afectando la salud bucal Introducción Productos de corrosión afectando la salud bucal Variaciones de temperatura continuas Dentro del cuerpo humano Ingesta de alimentos con diversidad de pH´s Toda norma y requisito primario para elaborar un biomaterial es que no libere productos de corrosión tóxicos para el organismo. Puede ser que el material metálico en el estado elemental libere iones que al estar en contacto con el medio sean dañinos provocando la remoción del nuevo implante. Existen diversos aspectos dentro de la boca que presentan corrosión. La cavidad bucal es húmeda y cálida y está sujeta a fluctuaciones de temperatura y propensa al cambio de pH por la ingesta de alimentos variados con lo cuál puede provocar liberación de productos de corrosión que afecten la salud bucal. Corrosión proceso mediante el cual el metal se deteriora debido a la interacción con el medio. Llegando a causar la desintegración total o fallo mecánico de la estructura. En el mejor de los casos, los productos de corrosión en mínima cantidad bloquean los poros del mismo evitando una degradación mayor.

Factores Microestructura Condiciones superficiales Composición química Conceptos fundamentales Factores Microestructura Condiciones superficiales Composición química Movimiento del fluido (medio) Naturaleza y solubilidad de los productos de la corrosión

Celda electroquímica Feaq2+ Feaq 3+ + e- Electrónicos Iónicos Conceptos fundamentales Celda electroquímica Series electromotrices. Potencial de electrodo en equilibrio y la tendencia a disolverse en agua Amalgama Iones + Se corroe Aleación de oro Consume e – Saliva Ánodo oxidación Cátodo reducción Electrodos POLARIZABLES forman un potencial electroestático con corrientes no faradáicas. Electrónicos Iónicos Feaq2+ Feaq 3+ + e- Femet2+ Feaq2+

Adsorción en la superficie Conceptos fundamentales Adsorción en la superficie Fisisorción . Fuerzas de Vander Walls. Corto tiempo adsorbidos Empaquetamiento cerrado bidimensional independiente de energía superficial del metal Quimisorción. Enlaces covalentes. Fuerte afinidad que afecta la relajación superficial Preferencialmente en sitios de alto número de coordinación Evita la reconstrución de la superficie del metal

Conceptos fundamentales Modelo de la doble capa Explica potencial electroestático entre sólido y electrolito con una capa de agua adsorbida entre los dos.

El espesor de la capa difusa aumenta cuando aumenta la constante dieléctrica (o la permitividad) del medio, produciéndose un mayor efecto de pantalla. 2) El espesor de la capa difusa disminuye cuando aumenta la concentración del electrólito. 3) Cuando mayor la carga de los iones (Zi), mayor la reducción del espesor de la capa difusa. 4) Finalmente el espesor de la capa difusa aumenta con la temperatura. Esto se debe al aumento de las fuerzas que promueven la difusión. Sin embargo este efecto es relativamente menor debido al estrecho rango de variación de T (273 - 373 °K para agua líquida).

1.-Polarización potenciodinámica Técnicas 1.-Polarización potenciodinámica Modificación del potencial del electrodo hacia uno específico Comportamiento corrosivo in-vitro Catódica-anódica Cerca del potencial de equilibrio, la relación V-I es lineal después es exponencial Zona R: curva de reducción Zona 1: activación. Oxidación del metal Zona 2: pasivación. Protección del metal Zona R

Ecuación de Tafel: n = a+b logi Transferencia electrónica domina velocidad global Zona lineal de reacciones catódicas y anódicas Intersección Ecorr, I corr Densidad de corrosión α velocidad de corrosión

Complicaciones para encontrar linealidad Polarización por concentración Oxidación del metal (pasivación) Disolución preferencial en composición mixta Proceso de control mixto Caída del potencial por la resistencia de la solución… Electrodo de referencia cerca

2.-Espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS) Simplificaciones: R = E I Ley de Ohm Sigue la ley de Ohm en todo rango de I y V El valor de R es independiente de la frecuencia La corriente alterna y el voltaje se encuentran en fase Se busca la pseudo-linearidad debido a la pequeña excitación del voltaje aplicado Z(ω ) = E/I= Z0 exp( j φ) = Z0 (cosφ + jsin φ)

Representación gráfica Nyquist Cada semicírculo – una cte. de tiempo No se conoce la frecuencia pero se puede determinar w= 2pf Zimag--- comp. Capacitivo Zreal--- comp. resistivo φ (=arg Z).

La representación de Bode da información de la frecuencia Eref Et

Oxidation of titanium in a solution containing calcium and phosphorus ions exposed to SBF at the temperature of 37 ◦C for 13 and 1000 h. D. Krupa et al. / Journal of Materials Processing Technology 143–144 (2003) 158–163

Nanoporosity effect on the corrosion protection of DLC films on conductive Silicon immersed in H2So4 A. Zeng et al. / Diamond and Related Materials 11 (2002) 160–168

Organic coatings on steel pretreated with sol–gel zirconia films methyl pyrrolidone in salt fog chamber with different pretreatments. L. Fedrizzi. Electrochimica Acta 46 (2001) 3715–3724

NbOx thin films on SS 316L in Hartman solution until 500 hr 2.5 hrs of immersion

500 hrs of immersion

G R A C I A S Artículos recomendados Florian Mansfeld Electrochimica Acta 52 (2007) 7670–7680 S Hiromoto, Corrosion Science 44 (2002) 955–965