Par. 4: LEGHE A BASE DI TITANIO
Le leghe di titanio sono adatte per applicazioni ortopediche che sono soggette a grossi carichi, perché uniscono proprietà quali l’elevata resistenza meccanica e alla corrosione con una buona biocompatibilità ed un modulo elastico relativamente basso (più vicino comunque a quello dell’osso rispetto ad altre leghe); l’idrossiapatite ha un modulo di Young ancora più simile a quello dell’osso, ma le sue proprietà biomeccaniche la rendono inutilizzabile da sola.
Le leghe più utilizzate in campo biomedico sono:
- ASTM F167 (titanio semi-puro 98,9 – 99,6% titanio);
- ASTM F136 (Ti-6AI-4V);
La ASTM F136 (Ti-6AI-4V) ha vaste applicazioni in campo ortopedico. La prima viene più comunemente usata in impianti dentali, oppure come rivestimento a causa delle inferiori proprietà meccaniche.
Nella ASTM F167 il contenuto di ossigeno va controllato accuratamente perché ha grossa influenza sul carico di snervamento e sulla resistenza a fatica: il carico di snervamento varia da 170MPa per lo 0,18% di ossigeno a 485MPa per lo 0,4%, mentre il limite di fatica varia da 88,2 MPa (107 cicli) per lo 0,085% di ossigeno a 216 MPa (107 cicli) per lo 0,27% di ossigeno.
L’aggiunta di AI e V nella F136 ha lo scopo di ottenere una lega α-β grazie all’effetto stabilizzante della forma α da parte dell’AI e della forma β da parte del V.
Microstruttura e proprietà delle leghe
Essendo costituita quasi interamente da titanio, la struttura di questa lega è tipicamente monofonica di tipo α: diametro dei grani da 10 a 150 µm, a seconda delle lavorazioni subite. Tipicamente lavorata a freddo, presenta proprietà meccaniche inferiori alla Ti-6AI-4V. La presenza di atomi interstiziali (C, N, O) nel reticolo del titanio può produrre un effetto di rafforzamento da soluzione solida. La presenza di ossido di titanio (TiO2) sulla superficie del metallo aumenta la resistenza alla corrosione e contribuisce ad un miglior impatto biologico (buona osteointegrazione).