Ottimizzazione di trattamenti per migliorare la resistenza alla corrosione della lega di magnesio AZ31 per applicazioni biomedicali

In recent years, the clinical need for some biomedical applications to have metal implants that were no longer permanent, but biodegradable, has arisen. For this reason, as an alternative to the traditional metals used for permanent implants, great attention is paid to the potential use in orthopedics of magnesium and its alloys. However, the use of magnesium as a material for a biodegradable implant shows an important limitation related to the difficulty of controlling its corrosion speed in a physiological environment. The goal of this work is to try to improve the durability in a physiological environment of the AZ31 magnesium alloy provided to us, using coating and surface modification techniques, such as Micro Arc Oxidation (MAO), on which we have been particularly focused on optimizing its process parameters, and hydrothermal treatment on aqueous environment. The coatings were analyzed from the point of view of surface morphology and thickness, through SEM analysis, and surface chemical composition, through EDS and XRD analysis. Finally, a degradation test was performed in the SBF environment. Results showed an improvement in corrosion resistance after 10 days of degradation compared to the untreated alloy, while only samples undergoing hydrothermal treatment degraded less than the AZ31 alloy after 21 days.

Negli ultimi anni è nata l’esigenza clinica per alcune applicazioni biomedicali di disporre di impianti metallici che non fossero più permanenti, ma biodegradabili. Per questa ragione, in alternativa ai metalli tradizionali impiegati per impianti permanenti, grande attenzione è rivolta al potenziale utilizzo in ortopedia del magnesio e delle sue leghe. Tuttavia, l'uso del magnesio come materiale per un impianto biodegradabile mostra un importante limitazione legata alla difficoltà di controllare la sua velocità di corrosione in ambiente fisiologico. L’obiettivo di questo elaborato è cercare di conferire alla lega di magnesio AZ31 fornitaci una maggior durabilità in ambiente fisiologico, utilizzando tecniche di rivestimento e di modifica della superficie, quali la Micro Arc Oxidation (MAO), su cui ci si è particolarmente concentrati nell’ottimizzarne i parametri di processo, e il trattamento idrotermico.I rivestimenti sono stati analizzati dal punto di vista della morfologia superficiale e dello spessore, tramite SEM, e della composizione chimica di superficie, tramite analisi EDS ed XRD. Infine è stata eseguita una prova di degradazione in ambiente SBF. I risultati hanno mostrato un miglioramento della resistenza a corrosione dopo 10 giorni di degradazione rispetto alla lega non trattata, mentre solo i campioni sottoposti al trattamento idrotermico si sono degradati meno della lega AZ31 dopo 21 giorni.