Sviluppo di rivestimenti PEO (Plasma Electrolytic Oxidation) su Ti6Al4V per applicazioni biomedicali: caratterizzazione microstrutturale e tribologica

Lo scopo della tesi è stato quello di sviluppare mono- e multi-strati PEO (Plasma Electrolytic Oxidation) su lega di titanio Ti6Al4V, in sostituzione della lega CrCoMo nelle protesi d'anca e di ginocchio. Ad oggi le leghe a base di cobalto rappresentano il prodotto di riferimento nell’industria biomedicale, poiché garantiscono contemporaneamente elevate prestazioni meccaniche, grazie all’elevato modulo di Young, proprietà tribologiche di resistenza ad usura, resistenza alla corrosione e biocompatibilità. Recentemente però a tali leghe sono stati associati fenomeni di allergia da parte di un numero crescente di pazienti, a causa del rilascio ionico degli elementi di lega che la compongono, con conseguenti infiammazioni ai tessuti circostanti e successivo intervento di sostituzione della protesi. Il titanio e le sue leghe, date le ottime caratteristiche meccaniche, ma soprattutto le ottime capacità di resistenza alla corrosione e superiore biocompatibilità sono ideali per la produzione di protesi articolari. Purtroppo però il titanio presenta una scarsa resistenza ad usura, e ciò lo rende attualmente inutilizzabile per la realizzazione di protesi articolari. Il lavoro di tesi si è quindi focalizzato sulla produzione di mono- e multi-strati PEO, su substrato di Ti6Al4V, ottimizzando i parametri di processo dell’ossidazione anodica al plasma, per conferire elevate proprietà di resistenza all’usura, senza compromettere la resistenza alla corrosione. Gli strati PEO sono poi stati caratterizzati attraverso analisi microstrutturali e tribologiche. L’attività di sviluppo e realizzazione dei rivestimenti è stata svolta presso l'azienda "NanoSurfaces Industries" di Cadriano (BO), mentre la caratterizzazione microstrutturale e le prove tribologiche in configurazione block-on-ring (strisciamento non lubrificato) e la successiva caratterizzazione post-prova, si è svolta presso il Dipartimento di Ingegneria Industriale (DIN) dell’Università di Bologna (gruppo Metallurgia)