Resumen de Coeficiente de fricción y mecanismos de degradación superficial en materiales usados para la construcción de implantes de juntas articulares

Juan Alejandro Uribe, Luis Vicente Wilches Peña, Alejandro Toro Betancur

• español

  El presente estudio evaluó los materiales más usados en nuestro medio para la fabricación de implantes de juntas articulares, evidenciando los mecanismos de deterioro superficial presentes en tres tribosistemas: a) pin de acero AISI 316LVM contra un disco de acero AISI 316L, b) pin de acero inoxidable AISI 316LVM contra disco de polietileno de ultra alto peso molecular (UHMWPE) y c) pin de una aleación Ti6Al4V contra disco de polietileno de ultra alto peso molecular (UHMWPE), con velocidad de deslizamiento de 0.58 m/s y diferentes cargas normales. Se adaptó una máquina de ensayos de desgaste normalizada del tipo pin – disco (norma ASTM G 99), de tal forma que permitiera sumergir el sistema en una solución de suero de sangre de bovino con una concentración de proteínas de 0.03 g/ml, la cual simula el ataque corrosivo al que se ven sometidos los materiales en las juntas implantadas dentro del cuerpo humano.

  Se midieron la variación de la fuerza y el coeficiente de fricción en el tiempo para estudiar el comportamiento del tribosistema, caracterizando las superficies desgastadas macro y microscópicamente con el fin de identificar los fenómenos de deterioro superficial. La adhesión fue el mecanismo predominante en el deslizamiento de los pares metal – polímero, mientras que la combinación de adhesión y abrasión fue responsable por un daño mucho mayor en el sistema metal-metal.

• English

  T: In this work several materials used for bearing joint implants were studied in order to identify the actual surface damage mechanisms in three different tribo-systems: a) AISI 316LVM stainless steel pin against AISI 316L stainless steel disc, b) AISI 316LVM stainless steel pin against Ultra High molecular weight polyethylene disc (UHMWPE), and c) Ti6Al4V alloy pin against UHMWPE disc. A constant sliding speed of sliding of 0.58 m/s and different normal loads varying from 5 to 50 N were used. Normalized wear tests were carried out in a pin-on-disc device (ASTM G 99 standard), which was adapted to a lubricated condition with a serum bovine solution (protein concentration of 0.03 g/ml) that simulates the corrosive attack within the human body. The time variation of friction force and corrosion potential was measured to study the behavior of the tribosystem, and the worn surfaces were characterized to establish the mass removal mechanisms. Adhesion was found to be the predominant mechanism in metal - polymer sliding, while a combination of adhesion and abrasion caused a higher damage in metal-metal interfaces.