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Escuela Técnica Superior de Ingeniería - Universidad de Sevilla | Aarón Rosales Pérez 1
Universidad de Sevilla
ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA
PROYECTO FIN DE CARRERA
“ESTUDIO DE LA CORROSIÓN GALVÁNICA EN MATERIALES DE
ORTODONCIA. PAR ARCO-BRACKET
DIRECTOR: ANTONIO GABRIEL PAUL ESCOLANO
Vº Bº del Director del
Proyecto
AUTOR: AARON ROSALES PÉREZ
Estudio de la corrosión galvánica en materiales de ortodoncia. Par arco-bracket
2 Aarón Rosales Pérez | Escuela Técnica Superior de Ingeniería - Universidad de Sevilla
Agradecimientos
Éstas son las últimas líneas que escribiré del proyecto, y no quisiera hacerlo sin acordarme de
todas aquellas personas que, de un modo u otro, fueron indispensables para llegar hasta aquí.
Agradezco a todos los profesores que, yendo más allá de lo que les obliga un programa de
asignatura, nos enseñaron parte de sus conocimientos que adquirieron a lo largo de los años
como ingenieros. Evito nombrar a ninguno para no caer en el olvido de ninguno.
Especialmente quisiera nombrar a los profesores Antonio Gabriel, por haberme brindado la
posibilidad de realizar la presente investigación, y Laureano Soria por su amplia colaboración.
Quisiera nombrar también al técnico de laboratorio Manuel Periañez por su imprescindible
apoyo personal.
También quiero agradecer a todos aquellos profesores que, por transmitirme una serie de
valores, me permitieron llegar desde mi colegio a la Universidad, como mis profesores de física
y matemáticas Andrés Rodríguez Becerra y Antonio Torrecilla, mi profesora de química Laura
Cortegano, y profesores como José Manuel Jordán, José Manuel Fedriani y tantos otros, que
disculparán el no nombrarles.
No podría olvidarme de mis amigos, que de una u otra manera, hicieron el camino
infinitamente más sencillo: Javi, Titto, Casandra, Lucía, Amós, Mari, Chato, Almudena, Marta,
Noelia, Rafa, Pablo, Marichi, Adrián, Jorge, Óscar, David, Elena, Manolo, Fran… sin olvidarme
de Reyes, que ha sido la persona que me dio la lección más importante de la vida.
Si bien, todas las metas que fui alcanzando y me permitieron conocer y aprender de todos los
profesores fueron gracias a los que estuvieron dándome su apoyo incondicionalmente.
Empiezo por mi primo Eduardo, que la admiración que siempre me rindió fue el gesto más
grande que cualquier persona hizo hacia mí, y fue uno de los motivos por los que siempre
quise estar a su altura. Mis tíos Toñi y Eduardo, unos hermanos que me regalan siempre la
posibilidad de hablar de tú a tú. Mi abuela Balbina, siempre ahí y conmigo, una madre más.
Mis padres, José y Ana. Ojalá pudiera poner sus nombres a este proyecto, pues su esfuerzo,
dedicación y paciencia conmigo, valieron más que cualquier hora de estudio que pude invertir
hasta llegar hasta aquí.
Por todos ellos: profesores, primo Edu, tíos Toñi y Eduardo, abuela, papá y mamá, gracias por
todo.
Aarón Rosales Pérez
Cádiz, 10 de Julio de 2013.
Estudio de la corrosión galvánica en materiales de ortodoncia. Par arco-bracket
Escuela Técnica Superior de Ingeniería - Universidad de Sevilla | Aarón Rosales Pérez 3
Resumen
La ortodoncia tiene como objetivo la corrección de los defectos posicionales de las piezas
dentales en las personas. Para ello, diseña aparatos que instala en los pacientes para que
actúen sobre las piezas dentales, conduciéndolas hasta su posición y orientación ideal.
Desde los años 40 del siglo XX, se han ido desarrollando diferentes materiales con el fin de
optimizar el tratamiento y, de esta manera, reducir el coste económico y las molestias que
pudieran originar: desde los primeros usos en materiales como el oro, pasando por aceros
inoxidables, aleaciones de titanio, aleaciones de cobalto, hasta los actuales proyectos en
materiales compuestos.
La configuración del aparato de ortodoncia se compone de arco y bracket. El bracket es el
encargado de transmitir a la pieza dental la fuerza ejercida por el arco.
El desarrollo desde el punto de vista mecánico, la biofuncionalidad del material, ha ido siempre
en la vanguardia de la innovación. Paralelamente, se realizaba el estudio del material desde la
perspectiva de la biocompatibilidad. Estos estudios se basaban en la respuesta del organismo
hacia el material en estudio.
Pero un tratamiento ortodóncico no tiene una duración de días, sino de meses incluso años.
Esto tiene como consecuencia la evolución del material en el interior del organismo. Las
respuestas alérgicas o tóxicas de los pacientes a cierto tipo de material o el fallo del material
antes de la finalización del tratamiento han conllevado que la corrosión se sitúe como un
criterio básico en el diseño de materiales ortodóncicos.
Muchos son los estudios realizados sobre la corrosión de los materiales ortodóncicos, tanto in
vitro como en pacientes reales. Se ha estudiado la respuesta del material ante salivas
artificiales, enjuagues bucales, especias incluidas en la dieta alimentaria, tanto del bracket
como del arco.
Lo que se propone con este estudio es una nueva línea de investigación con respecto a la
corrosión de los elementos ortodóncicos: arcos y brackets. Por un lado se propone la
simulación del medio bucal mediante atmósfera de niebla de saliva artificial en contra de la
inmersión además de considerar una posible interacción galvánica entre los arcos y los
brackets.
El primer bloque consta de una revisión del estado del arte de los materiales en la ortodoncia.
Se realiza una presentación de los materiales utilizados, los tipos de aparatos y sus diferentes
configuraciones, la modelización de la cavidad bucal y mecanismos y formas de la corrosión en
los aparatos ortodóncicos.
El segundo bloque caracteriza el problema de la corrosión galvánica y su presencia en la
ortodoncia. Un modelo teórico, que sirve como primer acercamiento al problema que se
pretende estudiar.
Estudio de la corrosión galvánica en materiales de ortodoncia. Par arco-bracket
4 Aarón Rosales Pérez | Escuela Técnica Superior de Ingeniería - Universidad de Sevilla
En el tercer bloque se describe el ensayo tentativo realizado bajo las condiciones de niebla, y la
observación de la posible interacción galvánica entre los arcos dentales y brackets estudiados.
En el cuarto bloque se describen las conclusiones del estudio con todos los datos recogidos en
los tres bloques anteriores.
El quinto y último bloque propone diferentes líneas de investigación para el futuro.
Estudio de la corrosión galvánica en materiales de ortodoncia. Par arco-bracket
Escuela Técnica Superior de Ingeniería - Universidad de Sevilla | Aarón Rosales Pérez 5
Í ndice General
I. LA ORTODONCIA Y LOS MATERIALES ...........................................................................................14
I.1 INTRODUCCIÓN A LOS TRATAMIENTOS DE ORTODONCIA ......................................................................... 14 I.2 TIPOS DE APARATOS DE ORTODONCIA ................................................................................................ 15 I.3 CARACTERIZACIÓN DEL MEDIO BUCAL................................................................................................. 16
I.3.1 Condiciones generales .......................................................................................................... 16
I.3.2 Ingesta de especias y condimentos ...................................................................................... 18
I.3.3 Productos para la higiene dental .......................................................................................... 19
I.4 MATERIALES CONOCIDOS EN LA ORTODONCIA...................................................................................... 20 I.4.1 Breve desarrollo histórico de los materiales ortodóncicos
(17) ............................................... 20
I.4.2 Resumen de los materiales usados en la ortodoncia ............................................................ 28
I.5 TIPOS DE BRACKETS ........................................................................................................................ 30 I.5.1 Brackets convencionales
(19) .................................................................................................. 30
I.5.2 Brackets de autoligado(20)
..................................................................................................... 31
I.5.3 Brackets MIM ....................................................................................................................... 31
I.6 REQUISITOS QUE SE LE EXIGEN A LOS MATERIALES PARA ORTODONCIA ...................................................... 32 I.6.1 Propiedades mecánicas ........................................................................................................ 32
I.6.2 Fricción ................................................................................................................................. 32
I.6.3 Biocompatibilidad ................................................................................................................. 33
I.7 EL PROBLEMA DE LA CORROSIÓN EN MATERIALES DE ORTODONCIA ........................................................... 34 I.7.1 Película de pasivación ........................................................................................................... 35
I.7.2 Efecto de la porosidad en el comportamiento frente a la corrosión .................................... 36
I.7.3 El problema de la liberación de iones ................................................................................... 37
I.7.4 Formas de corrosión en los aparatos de ortodoncia arco-bracket.(32)
.................................. 40
I.7.5 Tratamientos superficiales de arcos NiTi .............................................................................. 45
II. LA CORROSIÓN GALVÁNICA: MODELIZACIÓN DEL PROBLEMA.....................................................49
II.1 MODELO DE LA CORROSIÓN GALVÁNICA (33),(38)
.................................................................................... 50 II.1.1 Espontaneidad de la corrosión galvánica ............................................................................. 51
II.1.2 Influencia de la concentración y de la temperatura ............................................................. 51
II.1.3 Influencia de la polarización y la pasivación ........................................................................ 52
II.1.4 La cinética de la corrosión galvánica. ................................................................................... 56
II.2 VARIABLES DEL MODELO DE CORROSIÓN ............................................................................................. 56
III. LA CORROSIÓN GALVÁNICA: ENSAYO TENTATIVO. ......................................................................58
III.1 INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS ............................................................................................................ 58 III.2 EL ENSAYO.................................................................................................................................... 59
III.2.1 La cámara de niebla(40)
..................................................................................................... 60
III.2.2 Condiciones de ensayo ..................................................................................................... 62
III.2.3 Seguimiento durante el ensayo ........................................................................................ 63
III.3 ARCOS Y BRACKETS ENSAYADOS ........................................................................................................ 63 III.3.1 Arcos dentales .................................................................................................................. 63
III.3.2 Brackets ............................................................................................................................ 63
III.4 LIMPIEZA DE ARCOS DENTALES Y BRACKETS .......................................................................................... 64 III.4.1 Limpieza antes del ensayo ............................................................................................... 64
III.4.2 Limpieza tras ensayo de los arcos dentales ..................................................................... 64
III.4.3 Limpieza tras ensayo de los brackets ............................................................................... 65
III.5 CARACTERIZACIÓN MACROSCÓPICA DE LOS ARCOS DENTALES ANTES DEL ENSAYO ........................................ 65 III.5.1 Arco A1 (Titanol) antes del ensayo ................................................................................... 66
Estudio de la corrosión galvánica en materiales de ortodoncia. Par arco-bracket
6 Aarón Rosales Pérez | Escuela Técnica Superior de Ingeniería - Universidad de Sevilla
III.5.2 Arco A2 (Titanol) antes del ensayo ...................................................................................66
III.5.3 Arco A3 (NiTi Termoactiva) antes del ensayo ...................................................................67
III.5.4 Arco A8 (Cobre-Niti) antes del ensayo ..............................................................................67
III.5.5 Arco A9 (Inoxidable sin níquel) antes del ensayo..............................................................68
III.6 CARACTERIZACIÓN MACROSCÓPICA DE LOS BRACKETS ANTES DEL ENSAYO ..................................................68 III.6.1 Bracket B1 (Inoxidable sin níquel) antes del ensayo .........................................................69
III.6.2 Bracket B2 (Inoxidable) antes del ensayo .........................................................................69
III.6.3 Bracket B3 (Titanio) antes del ensayo ..............................................................................69
III.6.4 Bracket B4 (Co-Cr sin níquel) antes del ensayo .................................................................70
III.6.5 Bracket B5 (Titanio) antes del ensayo ..............................................................................70
III.6.6 Bracket B6 (Inoxidable) antes del ensayo .........................................................................70
III.7 PROBETAS .....................................................................................................................................71 III.7.1 Preparación de las probetas .............................................................................................73
III.8 RESULTADOS .................................................................................................................................74 III.8.1 Exploración macroscópica de los arcos tras el ensayo .....................................................75
III.8.2 Exploración macroscópica de los brackets tras el ensayo ............................................. 106
III.8.3 Exploración macroscópica de la combinación del arco A9 (inoxidable sin níquel) con el
bracket B8 (inoxidable) ................................................................................................................... 112
III.8.4 Comparación de pesos antes y después del ensayo ...................................................... 115
III.9 RESUMEN DE RESULTADOS ............................................................................................................ 119 III.9.1 Probetas 1 a 9 (brackets inoxidable, titanio y Co-Cr) ..................................................... 119
III.9.2 Probeta 10 (Brackets inoxidables con arcos inoxidables in níquel) ............................... 121
IV. CONCLUSIONES ..................................................................................................................... 123
IV.1 PROBETAS 1 A 9 (BRACKETS INOXIDABLE, TITANIO Y CO-CR) ................................................................ 123 IV.2 PROBETA 10 (BRACKETS INOXIDABLES CON ARCOS INOXIDABLES IN NÍQUEL) ........................................... 124
V. LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN PARA EL FUTURO ............................................................................ 126
VI. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................................................. 129
Estudio de la corrosión galvánica en materiales de ortodoncia. Par arco-bracket
Escuela Técnica Superior de Ingeniería - Universidad de Sevilla | Aarón Rosales Pérez 7
Í ndice de Figuras
Figura I.1. Esquema de un aparato de ortodoncia fijo ..........................................................................15
Figura I.2. Esquema de un aparato de ortodoncia invisible ..................................................................15
Figura I.3. Diagrama tensión-deformación típica de los aceros inoxidables ..........................................21
Figura I.4. Diagrama tensión-deformación de NiTi clásico ....................................................................23
Ecuación / Figura I.5. Definición de resiliencia elástica .........................................................................23
Figura I.6. Comportamiento martensitico-austenítico de las aleaciones níquel-titanio. Elaboración
propia ..........................................................................................................................................27
Figura I.7. Imagen obtenida por microscopía óptica del bracket de titanio ..........................................30
Figura I.8. Bracket de titanio ................................................................................................................30
Figura I.9. Bracket tipo autoligable(21)
...................................................................................................31
Figura I.10. Bracket tipo MIM(22)
...........................................................................................................32
Figura I.11. Evolución de la cantidad de iones Ni liberados acumulados en 28 días ..............................39
Figura I.12. Evolución de la cantidad de iones Cr liberados acumulados en 28 días ..............................39
Figura I.13. Evolución de la cantidad de iones Cu liberados acumulados en 28 días .............................40
Figura I.14. Configuración arco-bracket frente a la aireación diferencial ..............................................42
Figura I.15. Corrosión intergranular en un AISI 304 sensibilizado. 100x(34)
............................................43
Figura I.16. Esquema del mecanismo de la eliminación de la capa pasiva debido al rozamiento ..........44
Figura I.17. Comparación entre la evolución de la liberación de Ni a lo largo del tratamiento entre un
NiTi no tratado y otro con un tratamiento de oxidación aplicado(02)
............................................46
Figura I.18. Concentración de níquel en función de la profundidad del arco NiTi .................................47
Figura II.1. Contacto metálico en presencia de electrolito en par arco-bracket ....................................49
Figura II.2. Modelo de corrosión galvánica ...........................................................................................50
Figura II.3. Curva de polarización (reacción anódica) ............................................................................52
Figura II.4. Curva de polarización (reacción catódica) ...........................................................................52
Figura II.5. Curva de polarización catódica ...........................................................................................53
Figura II.6. Curva de polarización anódica ............................................................................................54
Figura II.7. Diagrama de Evans .............................................................................................................55
Figura III.1. Cámara de niebla ...............................................................................................................60
Figura III.2. Cámara de niebla con las probetas ....................................................................................60
Figura III.3. Probetas colocadas en el interior de la cámara de niebla ..................................................60
Figura III.4.Probetas colocadas en el interior de la cámara de niebla (b) ..............................................60
Figura III.5. Probetas colocadas en el interior de la cámara de niebla (c)..............................................60
Figura III.6. Cámara de niebla salina utilizada en el ensayo ..................................................................61
Figura III.7. Esquema básico de un atomizador ....................................................................................61
Figura III.8. Esquema básico de la torre de aspersión ...........................................................................61
Figura III.9. Arco A1 (Titanol) (a) ..........................................................................................................66
Figura III.10. Arco A1 (Titanol) (b) ........................................................................................................66
Figura III.11. Arco A2 (Titanol) (a) .........................................................................................................66
Figura III.12. Arco A2 (Titanol) (b) ........................................................................................................66
Figura III.13. Arco A3 (NiTi Termoactiva) (a) .........................................................................................67
Figura III.14. Arco A3 (NiTi Termoactiva) (b) .........................................................................................67
Figura III.15. Arco A8 (Cu-NiTi) (a) ........................................................................................................67
Figura III.16. Arco A8 (Cu-NiTi) (b) ........................................................................................................67
Figura III.17. Arco A9 (Inoxidable sin níquel) (a) ...................................................................................68
Figura III.18. Arco A9 (Inoxidable sin níquel) (b) ...................................................................................68
Figura III.19. Montaje del bracket, arco y elástico. ...............................................................................68
Estudio de la corrosión galvánica en materiales de ortodoncia. Par arco-bracket
8 Aarón Rosales Pérez | Escuela Técnica Superior de Ingeniería - Universidad de Sevilla
Figura III.20. Bracket B1 (inox. sin níquel) (a) ....................................................................................... 69
Figura III.21. Bracket B1 (inox. sin níquel) (b) ....................................................................................... 69
Figura III.22. Bracket B1 (inox. sin níquel) (c) ...................................................................................... 69
Figura III.23. Bracket B2 (inoxidable) (a) .............................................................................................. 69
Figura III.24. Bracket B2 (inoxidable) (b) .............................................................................................. 69
Figura III.25. Bracket B2 (inoxidable) (c) .............................................................................................. 69
Figura III.26. Bracket B3 (Titanio) (a) .................................................................................................... 69
Figura III.27. Bracket B3 (Titanio) (b) ................................................................................................... 69
Figura III.28. Bracket B3 (Titanio) (c) ................................................................................................... 69
Figura III.29. Bracket B4 (Co-Cr sin níquel) (a) ...................................................................................... 70
Figura III.30. Bracket B4 (Co-Cr sin níquel) (b) ...................................................................................... 70
Figura III.31. Bracket B4 (Co-Cr sin níquel) (c) ...................................................................................... 70
Figura III.32. Bracket B5 (Titanio) (a) .................................................................................................... 70
Figura III.33. Bracket B5 (Titanio) (b) ................................................................................................... 70
Figura III.34. Bracket B5 (Titanio) (c) .................................................................................................... 70
Figura III.35. Bracket B6 (inoxidable) (a) .............................................................................................. 70
Figura III.36. Bracket B6 (inoxidable) (b) .............................................................................................. 70
Figura III.37. Bracket B6 (inoxidable) (c) .............................................................................................. 70
Figura III.38. Probetas utilizadas en el estudio ..................................................................................... 73
Figura III.39. Arco A1 (Titanol) con bracket B1 (inoxidable sin níquel) (pareja 1.1) (a) ......................... 75
Figura III.40. Arco A1 (Titanol) con bracket B1 (inoxidable sin níquel) (pareja 1.1) (b) ......................... 75
Figura III.41. Arco A1 (Titanol) con bracket B2 (inoxidable) (pareja 2.1) (a) ......................................... 76
Figura III.42. Arco A1 (Titanol) con Bracket B2 (inoxidable)(pareja 2.1) (b) .......................................... 76
Figura III.43. Arco A1 (Titanol) con bracket B6 (inoxidable) (pareja 3.1) (a) ......................................... 76
Figura III.44. Arco A1 (Titanol) con bracket B6(inoxidable) (pareja 3.1) (b) .......................................... 76
Figura III.45. Arco A1 (Titanol) con bracket B3 (titanio) (pareja 4.1) (a) ............................................... 77
Figura III.46. Arco A1 (Titanol) con bracket B3 (titanio) (pareja 4.1) (b) ............................................... 77
Figura III.47. Arco A1 (Titanol) con bracket B5(titanio) (pareja 5.1) (a) ................................................ 77
Figura III.48. Arco A1 (Titanol) con bracket B5 (titanio) (pareja 5.1) (b) ............................................... 77
Figura III.49. Arco A1 (Titanol) con bracket B5 (titanio) (pareja 6.1) (a) ............................................... 78
Figura III.50. Arco A1 (Titanol) con bracket B5 (titanio) (pareja 6.1) (b) ............................................... 78
Figura III.51. Arco A1 (Titanol) con bracket B4 (Co-Cr sin níquel) (pareja 7.1) (a) ................................. 78
Figura III.52. Arco A1 (Titanol) con bracket B4 (Co-Cr sin níquel) (pareja 7.1) (b) ................................. 78
Figura III.53. Arco A1 (Titanol) con bracket B4 (Co-Cr sin níquel) (pareja 8.1) (a) ................................. 78
Figura III.54. Arco A1 (Titanol) con bracket B4(Co-Cr sin níquel) (pareja 8.1) (b) .................................. 78
Figura III.55. Arco A1 (Titanol) con bracket B4 (Co-Cr sin níquel) (pareja 9.1) (a) ................................. 79
Figura III.56. Arco A1 (Titanol) con bracket B4 (Co-Cr sin níquel) (pareja 9.1) (b) ................................. 79
Figura III.57. Arco A2 (Titanol) con bracket B1 (inoxidable sin níquel) (pareja 1.2) (a) ......................... 79
Figura III.58. Arco A2 (Titanol) con bracket B1 (inoxidable sin níquel) (pareja 1.2) (b) ......................... 79
Figura III.59. Arco A2 (Titanol) con bracket B2 (inoxidable) (pareja 2.2) (a) ......................................... 80
Figura III.60. Arco A2 (Titanol) con bracket B2 (inoxidable) (pareja 2.2) (b) ......................................... 80
Figura III.61. Arco A2 (Titanol) con bracket B2 (inoxidable) (pareja 3.2) (a) ......................................... 80
Figura III.62. Arco A2 (Titanol )con bracket B2 (inoxidable) (pareja 3.2) (b) ......................................... 80
Figura III.63. Arco A2 (Titanol) con bracket B3 (titanio) (pareja 4.2) (a) ............................................... 81
Figura III.64. Arco A2 (Titanol) con bracket B3 (titanio) (pareja 4.2) (b) ............................................... 81
Figura III.65. Arco A2 (Titanol) con bracket B5 (titanio) (pareja 5.2) (a) ............................................... 81
Figura III.66. Arco A2 (Titanol) con bracket B5 (titanio) (pareja 5.2) (b) ............................................... 81
Figura III.67. Arco A2 (Titanol) con bracket B5 (titanio) (pareja 6.2) (a) ............................................... 82
Figura III.68. Arco A2 (Titanol) con bracket B5 (titanio) (pareja 6.2) (b) ............................................... 82
Figura III.69. Arco A2 (Titanol) con bracket B4 (Co-Cr sin níquel) (pareja 7.2) (a) ................................. 82
Figura III.70. Arco A2 (Titanol) con bracket B4 (Co-Cr sin níquel) (pareja 7.2) (b) ................................. 82
Escuela Técnica Superior de Ingeniería - Universidad de Sevilla | Aarón Rosales Pérez 9
Figura III.71. Arco A2 (Titanol) con bracket B4 (Co-Cr sin níquel) (pareja 8.2) (a) ..................................83
Figura III.72. Arco A2 (Titanol) con bracket B4 (Co-Cr sin níquel) (pareja 8.2) (b) ..................................83
Figura III.73. Arco A2 (Titanol) con bracket B4(Co-Cr sin níquel) (pareja 9.2) (a) ...................................83
Figura III.74. Arco A2 (Titanol) con bracket B4(Co-Cr sin níquel) (pareja 9.2) (b) ..................................83
Figura III.75. Arco A3 (NiTi termoactivo) con bracket B2 (inoxidable) (pareja 2.3) (a) ...........................84
Figura III.76. Arco A3 (NiTi termoactivo) con bracket b2 (inoxidable) (pareja 2.3) (b)...........................84
Figura III.77. Arco A3 (NiTi termoactivo) con bracket B6 (inoxidable) (pareja 3.3) (a) ...........................84
Figura III.78. Arco A3 (NiTi termoactivo) con bracket B6 (inoxidable) (pareja 3.3) (b) ..........................84
Figura III.79. Arco A3 (NiTi termoactivo) con bracket B3 (titanio) (pareja 4.3) (a) ................................85
Figura III.80. Arco A3(NiTi termoactivo) con bracket B3 (titanio) (pareja 4.3) (b) .................................85
Figura III.81. Arco A3 (NiTi termoactivo) con bracket B5 (titanio) (pareja 5.3) (a) .................................85
Figura III.82. Arco A3 (NiTi termoactivo) con bracket B5 (titanio) (pareja 5.3) (b) ................................85
Figura III.83. Arco A3 (NiTi termoactivo) con bracket B5 (titanio) (pareja 6.3) (a) .................................85
Figura III.84. Arco A3 (NiTi termoactivo) con bracket B5 (titanio) (pareja 6.3) (b) ................................85
Figura III.85. Arco A3 (NiTi termoactivo) con bracket B4 (Co-Cr sin níquel) (pareja 7.3) (a) ..................86
Figura III.86. Arco A3 (NiTi termoactivo) con bracket B4 (Co-Cr sin níquel) (pareja 7.3) (b) ..................86
Figura III.87. Arco A3 (NiTi termoactivo) con bracket B4 (Co-Cr sin níquel) (pareja 8.3) (a) ..................86
Figura III.88. Arco A3 (NiTi termoactivo) con bracket B4 (Co-Cr sin níquel) (pareja 8.3) (b) ..................86
Figura III.89. Arco A3 (NiTi termoactivo) con bracket B4 (Co-Cr sin níquel) (pareja 9.3) (a) ..................87
Figura III.90. Arco A3 (NiTi termoactivo) con bracket B4 (Co-Cr sin níquel) (pareja 9.3) (b) ..................87
Figura III.91. Arco A4 (Nitinol Classic) con bracket B (inox. sin níquel) (pareja 1.4) (a) .........................87
Figura III.92. Arco A4 (Nitinol Classic) con bracket B1 (inox. Sin níquel) (pareja 1.4) (b) .......................87
Figura III.93. Arco A4 (Nitinol Classic) con bracket B2 (inoxidable) (pareja 2.4) (a) ...............................88
Figura III.94. Arco A4 (Nitinol Classic) con bracket B2 (inoxidable) (pareja 2.4) (b) ...............................88
Figura III.95. Arco A4 (Nitinol Classic) con bracket B6 (inoxidable) (pareja 3.4) (a) ...............................88
Figura III.96. Arco A4 (Nitinol Classic) con bracket B6 (inoxidable) (pareja 3.4) (b) ...............................88
Figura III.97. Arco A4 (Nitinol Classic) con bracket B3 (titanio) (pareja 4.4) (a) .....................................89
Figura III.98. Arco A4 (Nitinol Classic) con bracket B3 (titanio) (pareja 4.4) (b) ....................................89
Figura III.99. Arco A4 (Nitinol Classic) con bracket B5 (titanio) (pareja 5.4) (a) ....................................89
Figura III.100. Arco A4 (Nitinol Classic) con bracket B5 (titanio) (pareja 5.4) (b) ...................................89
Figura III.101. Arco A4 con Bracket B5 (pareja 6.4) (a) ..........................................................................89
Figura III.102. Arco A4 con Bracket B5 (pareja 6.4) (b) ..........................................................................89
Figura III.103. Arco A4 (Nitinol Classic) con bracket B4 (Co-Cr sin níquel) (pareja 7.4) (a) .....................90
Figura III.104. Arco A4 (Nitinol Classic) con bracket B4 (Co-Cr sin níquel) (pareja 7.4) (b) .....................90
Figura III.105. Arco A4 (Nitinol Classic) con bracket B4 (Co-Cr sin níquel) (pareja 8.4) (a) .....................90
Figura III.106. Arco A4 (Nitinol Classic) con bracket B4 (Co-Cr sin níquel) (pareja 8.4) (b) .....................90
Figura III.107. Arco A4 con Bracket B4 (pareja 9.4) (a) ..........................................................................91
Figura III.108. Arco A4 con Bracket B4 (pareja 9.4) (b) ..........................................................................91
Figura III.109. Arco A5 (NiTi) con bracket B1 (inoxidable sin níquel) (pareja 1.5) (a) ............................91
Figura III.110. Arco A5 (NiTi) con bracket B1 (inoxidable sin níquel) (pareja 1.5) (b).............................91
Figura III.111. Arco A5 (NiTi) con bracket B2 (inoxidable) (pareja 2.5) (a) .............................................92
Figura III.112. Arco A5 (NiTi) con bracket B2 (inoxidable) (pareja 2.5) (b) .............................................92
Figura III.113. Arco A5 (NiTi) con bracket B6 (inoxidable) (pareja 3.5) (a) .............................................92
Figura III.114. Arco A5 (NiTi) con bracket B6 (inoxidable) (pareja 3.5) (b) .............................................92
Figura III.115. Arco A5 (NiTi) con bracket B3 (titanio) (pareja 4.5) (a) ...................................................93
Figura III.116. Arco A5 (NiTi) con bracket B3 (titanio) (pareja 4.5) (a) ...................................................93
Figura III.117. Arco A5 (NiTi) con bracket B5 (titanio) (pareja 5.5) (a) ...................................................93
Figura III.118. Arco A5 (NiTi) con bracket B5 (titanio) (pareja 5.5) (b) ...................................................93
Figura III.119. Arco A5 (NiTi) con bracket B5 (titanio) (pareja 6.5) (a) ...................................................93
Figura III.120. Arco A5 (NiTi) con bracket B5 (titanio) (pareja 6.5) (b) ...................................................93
Figura III.121. Arco A5 (NiTi) con bracket B4 (Co-Cr sin níquel) (pareja 7.5) (a) .....................................94
Estudio de la corrosión galvánica en materiales de ortodoncia. Par arco-bracket
10 Aarón Rosales Pérez | Escuela Técnica Superior de Ingeniería - Universidad de Sevilla
Figura III.122. Arco A5 (NiTi) con bracket B4 (Co-Cr sin níquel) (pareja 7.5) (b) .................................... 94
Figura III.123. Arco A5 (NiTi) con bracket B4 (Co-Cr sin níquel) (pareja 8.5) (a) .................................... 94
Figura III.124. Arco A5 (NiTi) con bracket B4 (Co-Cr sin níquel) (pareja 8.5) (b) .................................... 94
Figura III.125. Arco A5 (NiTi) con bracket B4 (Co-Cr sin níquel) (pareja 9.5) (a) .................................... 95
Figura III.126. Arco A5 (NiTi) con bracket B4 (Co-Cr sin níquel) (pareja 9.5) (b) .................................... 95
Figura III.127. Arco A6 (NiTi) con bracket B1 (inoxidable sin níquel) (pareja 1.6) (a) ............................ 96
Figura III.128. Arco A6 (NiTi) con bracket B1 (inoxidable sin níquel) (pareja 1.6) (b) ............................ 96
Figura III.129. Arco A6 (NiTi) con bracket B2 (inoxidable) (pareja 2.6) (a) ............................................ 96
Figura III.130. Arco A6 (NiTi) con bracket B2 (inoxidable) (pareja 2.6) (b) ............................................ 96
Figura III.131. Arco A6 (NiTi) con bracket B3 (titanio) (pareja 4.6) (a) .................................................. 97
Figura III.132. Arco A6 (NiTi) con bracket B3 (titanio) (pareja 4.6) (b) .................................................. 97
Figura III.133. Arco A6 (NiTi) con bracket B5 (titanio) (pareja 5.6) (a) .................................................. 97
Figura III.134. Arco A6 (NiTi) con bracket B5 (titanio) (pareja 5.6) (b) .................................................. 97
Figura III.135. Arco A6 (NiTi) con bracket B5 (titanio) (pareja 6.6) (a) .................................................. 97
Figura III.136. Arco A6 (NiTi) con bracket B5 (titanio) (pareja 6.6) (b) .................................................. 97
Figura III.137. Arco A6 (NiTi) con bracket B4 (Co-Cr sin níquel) (pareja 7.6) (a) .................................... 98
Figura III.138. Arco A6 (NiTi) con bracket B4 (Co-Cr sin níquel) (pareja 7.6) (b) .................................... 98
Figura III.139. Arco A6 (NiTi) con bracket B4 (Co-Cr sin níquel) (pareja 8.6) (a) .................................... 98
Figura III.140. Arco A6 (NiTi) con bracket B4 (Co-Cr sin níquel) (pareja 8.6) (b) .................................... 98
Figura III.141. Arco A6 (NiTi) con bracket B4 (Co-Cr sin níquel) (pareja 9.6) (a) .................................... 98
Figura III.142. Arco A6 (NiTi) con bracket B4 (Co-Cr sin níquel) (pareja 9.6) (b) .................................... 98
Figura III.143. Arco A7 (NiTi) con bracket B1 (inoxidable sin níquel) (pareja 1.7) (a) ............................ 99
Figura III.144. Arco A7 (NiTi) con bracket B1 (inoxidable sin níquel) (pareja 1.7) (b) ............................ 99
Figura III.145. Arco A7 (NiTi) con bracket B2 (inoxidable) (pareja 2.7) (a) ............................................ 99
Figura III.146. Arco A7 (NiTi) con bracket B2 (inoxidable) (pareja 2.7) (b) ............................................ 99
Figura III.147. Arco A7 (NiTi) con bracket B6 (inoxidable) (pareja 3.7) (a) .......................................... 100
Figura III.148. Arco A7 (NiTi) con Bracket B6 (inoxidable) (pareja 3.7) (b) .......................................... 100
Figura III.149. Arco A7 (NiTi) con bracket B3 (titanio) (pareja 4.7) (a) ................................................ 100
Figura III.150. Arco A7 (NiTi) con bracket B3 (titanio) (pareja 4.7) (b) ................................................ 100
Figura III.151. Arco A7 (NiTi) con bracket B5 (titanio) (pareja 5.7) (a) ................................................ 100
Figura III.152. Arco A7 (NiTi) con bracket B5 (titanio) (pareja 5.7) (b) ................................................ 100
Figura III.153. Arco A7 (NiTi) con bracket B6 (titanio) (pareja 6.7) (a) ................................................ 101
Figura III.154. Arco A7 (NiTi) con bracket B6 (titanio) (pareja 6.7) (b) ................................................ 101
Figura III.155. Arco A7 (NiTi) con bracket B4 (Co-Cr sin níquel) (pareja 7.7) (a) .................................. 101
Figura III.156. Arco A7 (NiTi) con bracket B4 (Co-Cr sin níquel) (pareja 7.7) (b) .................................. 101
Figura III.157. Arco A7 (NiTi) con bracket B4 (Co-Cr sin níquel) (pareja 8.7) (a) .................................. 101
Figura III.158. Arco A7 (NiTi) con bracket B4 (Co-Cr sin níquel) (pareja 8.7) (b) .................................. 101
Figura III.159. Arco A7 (NiTi) con bracket B4 (Co-Cr sin níquel) (pareja 9.7) (a) .................................. 102
Figura III.160. Arco A7 (NiTi) con bracket B4 (Co-Cr sin níquel) (pareja 9.7) (b) .................................. 102
Figura III.161. Arco A8 (Cu-NiTi) con bracket B2 (inoxidable) (pareja 2.8) (a) ..................................... 102
Figura III.162. Arco A8 (Cu-NiTi) con bracket B2 (inoxidable) (pareja 2.8) (b) ..................................... 102
Figura III.163. Arco A8 (Cu-NiTi) con bracket B6 (inoxidable) (pareja 3.8) (a) ..................................... 103
Figura III.164. Arco A8 (Cu-NiTi) con bracket B6 (inoxidable) (pareja 3.8) (b) ..................................... 103
Figura III.165. Arco A8 (Cu-NiTi) con bracket B3 (titanio) (pareja 4.8) (a) ........................................... 103
Figura III.166. Arco A8 (Cu-NiTi) con bracket B3 (titanio) (pareja 4.8) (b) ........................................... 103
Figura III.167. Arco A8 (Cu-NiTi) con bracket B5 (titanio) (pareja 5.8) (a) ........................................... 103
Figura III.168 . Arco A8 (Cu-Niti) con bracket B5 (titanio) (pareja 5.8) (b) ........................................... 103
Figura III.169. Arco A8 (Cu-NiTi) con bracket B5 (titanio) (pareja 6.8) (a) ........................................... 104
Figura III.170. Arco A8 (Cu-NiTi con bracket B5 (titanio) (pareja 6.8) (b) ............................................ 104
Figura III.171. Arco A8 (Cu-NiTi) con bracket B4 (Co-Cr sin níquel) (pareja 7.8) (a) ............................. 104
Figura III.172. Arco A8 (Cu-NiTi) con bracket B4 (Co-Cr sin níquel) (pareja 7.8) (b) ............................. 104
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Figura III.173. Arco A8 (Cu-NiTi) con bracket B4 (Co-Cr sin níquel) (pareja 8.8) (a)............................. 104
Figura III.174. Arco A8 (Cu-NiTi) con bracket B4 (Co-Cr sin níquel) (pareja 8.8) (b) ............................. 104
Figura III.175. Arco A8 (Cu-NiTi) con bracket B4 (Co-Cr sin níquel) (pareja 9.8) (a) ............................. 105
Figura III.176. Arco A8 (Cu-NiTi) con bracket B4 (Co-Cr sin níquel) (pareja 9.8) (b) ............................ 105
Figura III.177. Bracket B1 (inoxidable sin níquel) con arco A8 (Cu-NiTi) (pareja 1.8) (a) ...................... 106
Figura III.178. Bracket B1 (inoxidable sin níquel) con arco A8 (Cu-NiTi) (pareja 1.8) (b) ...................... 106
Figura III.179. Bracket B1 (inoxidable sin níquel) con arco A8 (Cu-NiTi) (pareja 1.8) (c) ...................... 106
Figura III.180. Bracket B2 (inoxidable) con arco A3 (NiTi Termoactiva) (pareja 2.3) (a) ....................... 107
Figura III.181. Bracket B2 (inoxidable) con Arco A3(NiTi Termoactiva) (pareja 2.3) (b) ....................... 107
Figura III.182. Bracket B2 (inoxidable) con arco A4 (Nitinol Classic) (pareja 2.4)................................. 107
Figura III.183. Bracket B2 (inoxidable) con arco A5 (NiTi) (pareja 2.5) (a) ........................................... 108
Figura III.184. Bracket B2 (inoxidable) con arco A5 (NiTi) (pareja 2.5) (b) ........................................... 108
Figura III.185 Bracket B2 (inoxidable) con arco A5 (NiTi) (pareja 2.5) (c) ............................................ 108
Figura III.186. Bracket B2 (inoxidable) con arco A6 (NiTi) (pareja 2.6) ................................................ 108
Figura III.187. Bracket B2 (inoxidable) con arco A7 (NiTi) (pareja 2.7) (a) ........................................... 109
Figura III.188. Bracket B2 (inoxidable) con Arco A7 (NiTi) (pareja 2.7) (b) .......................................... 109
Figura III.189. Bracket B2 (inoxidable) con arco A8 (Cu-NiTi) (pareja 2.8) ........................................... 109
Figura III.190. Bracket B6 (inoxidable) con arco A2 (Titanol) (pareja 3.2) ........................................... 110
Figura III.191. Bracket B6 (inoxidable) con arco A2 (NiTi Termoactiva) (pareja 3.3) ............................ 110
Figura III.192. Bracket B5 (titanio) con arco A5 (NiTi) (pareja 5.5) ...................................................... 111
Figura III.193. Bracket B5 (titanio) con Arco A5 (Cu-NiTi) (pareja 6.8) ................................................. 111
Figura III.194. Arco A9 (inox. sin níquel) con bracket B8 (inoxidable) (pareja 10.1) (a) ...................... 112
Figura III.195. Arco A9 (inox. sin níquel) con bracket B8 (inoxidable) (pareja 10.2) (b) ....................... 112
Figura III.196. Arco A9 (inox. sin níquel) con bracket B8 (inoxidable) (pareja 10.2) (a) ....................... 112
Figura III.197. Arco A9 (inox. sin níquel) con bracket B8 (inoxidable) (pareja 10.2) (b) ....................... 112
Figura III.198. Arco A9 (inox. sin níquel) con bracket B8 (inoxidable) (pareja 10.3) (a) ....................... 113
Figura III.199. Arco A9 (inox. sin níquel) con bracket B8 (inoxidable) (pareja 10.3) (b) ....................... 113
Figura III.200. Arco A9 (inox. sin níquel) con bracket B8 (inoxidable) (pareja 10.4) (a) ....................... 113
Figura III.201. Arco A9 (inox. sin níquel) con bracket B8 (inoxidable) (pareja 10.4) (b) ....................... 113
Figura III.202. Arco A9 (inox. sin níquel) con bracket B8 (inoxidable) (pareja 10.5) (a) ....................... 114
Figura III.203. Arco A9 (inox. sin níquel) con bracket B8 (inoxidable) (pareja 10.5) (b) ....................... 114
Figura III.204. Bracket B8 (inoxidable) con arco A9 (inox. sin níquel) (pareja 10.6) (a) ....................... 114
Figura III.205. Bracket B8 (inoxidable) con arco A9 (inox. sin níquel) (pareja 10.6) (a) ........................ 114
Figura III.206. Arco A9 (inox. sin níquel) con bracket B8 (inoxidable) (pareja 10.6) (a) ....................... 115
Figura III.207. Arco A9 (inox. sin níquel) con bracket B8 (inoxidable) (pareja 10.6) (b) ....................... 115
Estudio de la corrosión galvánica en materiales de ortodoncia. Par arco-bracket
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Í ndice de Tablas
Tabla I.1. Reacciones en la metabolización de carbohidratos por las bacterias bucales ....................... 17
Tabla I.2. Composición de la saliva artificial Fusayama-Meyer(09)
(mg/Lagua) ........................................ 17
Tabla I.3. Composición de la saliva artificial Fusayama modificada alternativa(10)
(mg/ Lagua ) .............. 17
Tabla I.4. Composición de la saliva artificial AS(11)
(mg/ Lagua) ............................................................... 18
Tabla I.5. Composición de la saliva artificial AS-2(12)
(mg/ Lagua)............................................................ 18
Tabla I.6.Cantidades de iones cromo y níquel en la ingesta de comida ................................................ 18
Tabla I.7. Especias utilizadas en el estudio de Neelima(12)
.................................................................... 19
Tabla I.8. Concentración de fluoruros en productos de higiene dental(15)
............................................ 19
Tabla I.9. Características y comportamientos del acero inoxidable 304/316 ........................................ 22
Tabla I.10. Composición de la aleación Co-Cr ELGILOY® (%) ................................................................. 24
Tabla I.11. Composición de la aleación Ti-Beta TMA®(%) ..................................................................... 24
Tabla I.12. Comparativa de diferentes grados del Ti-Cp ....................................................................... 27
Tabla I.13. Propiedades mecánicas de aleaciones de titanio ................................................................ 28
Tabla I.14. Comparativa de las distintas familias más importantes de materiales de ortodoncia ......... 28
Tabla I.15. Materiales, y sus composiciones, de arcos referenciados en la bibliografía ........................ 29
Tabla I.16 Materiales, y sus composiciones, de brackets referenciados en la bibliografía .................... 30
Tabla I.17. Cantidades máximas de elementos agresivos para el organismo ....................................... 37
Tabla I.18. Dosis de níquel ................................................................................................................... 38
Tabla I.19. Ejemplo de composición de la soldadura en arco NiTi – bracket AISI 316 ........................... 38
Tabla III.1. Arcos dentales utilizados en el ensayo tentativo ................................................................ 63
Tabla III.2. Brackets utilizados en el ensayo tentativo.......................................................................... 64
Tabla III.3. Procedimiento de limpieza de los arcos dentales(41)
........................................................... 64
Tabla III.4. Procedimiento de limpieza de los brackets(41)
.................................................................... 65
Tabla III.5. Imperfecciones superficiales en arcos NiTi(43)
..................................................................... 65
Tabla III.6. Probetas con brackets inoxidables y arcos NiTi .................................................................. 71
Tabla III.7. Probetas con brackets de titanio y arcos NiTi ..................................................................... 71
Tabla III.8. Probetas con brackets de Co-Cr y arcos NiTi ....................................................................... 72
Tabla III.9. Probetas con brackets inoxidables y arcos inoxidables in níquel ........................................ 72
Tabla III.10. Probeta 1. Pesadas de brackets (B1) y arcos antes y después del ensayo ...................... 115
Tabla III.11. Probeta 2. Pesadas de brackets (B2) y arcos antes y después del ensayo ....................... 116
Tabla III.12. Probeta 3. Pesadas de brackets (B6) y arcos antes y después del ensayo ....................... 116
Tabla III.13. Probeta 4. Pesadas de brackets (B3) y arcos antes y después del ensayo ...................... 116
Tabla III.14. Probeta 5. Pesadas de brackets (B5) y arcos antes y después del ensayo ....................... 117
Tabla III.15. Probeta 6. Pesadas de brackets (B5) y arcos antes y después del ensayo ....................... 117
Tabla III.16. Probeta 7. Pesadas de brackets (B4) y arcos antes y después del ensayo ....................... 117
Tabla III.17. Probeta 8. Pesadas de brackets (B4) y arcos antes y después del ensayo ....................... 118
Tabla III.18. Probeta 9. Pesadas de brackets (B4) y arcos antes y después del ensayo ....................... 118
Tabla III.19. Probeta 10. Pesadas de brackets (B8) y arcos antes y después del ensayo ..................... 118
Tabla IV.1. Medias de las medidas de las pesadas en términos de pérdida de peso .......................... 119
Tabla IV.2. Brackets con signos de corrosión tras el ensayo ............................................................... 120
Tabla IV.3. Presencia y severidad de corrosión en arcos y brackets ................................................... 120
Estudio de la corrosión galvánica en materiales de ortodoncia. Par arco-bracket
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I. La ortodoncia
y los materiales
Estudio de la corrosión galvánica en materiales de ortodoncia. Par arco-bracket La ortodoncia y los materiales
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I. La ortodoncia y los materiales
I.1 Introducción a los tratamientos de ortodoncia
Los aparatos de ortodoncia tienen como misión corregir la posición y la orientación de los
diente malocluidos o desviados. Esto se consigue mediante la aplicación de una fuerza sobre
los mismos hasta la posición considerada como ideal.(01)
El movimiento óptimo de los dientes se logra mediante la aplicación de fuerzas pequeñas y
continuas, minimizando la destrucción del tejido y la aplicación de una tensión relativamente
constante en el ligamento periodontal durante el movimiento dental:
-Una fuerza constante reduce el trauma del tejido y la incomodidad del paciente.
- Las fuerzas con valores altos pueden fomentar la hialinización del ligamento y puede
causar un daño irreversible del tejido. (02)
Existen diversos tipos de aparatos de ortodoncia La primera división es la de aparatos fijos y
removibles.
Los aparatos removibles son piezas acrílicas que mediante sujeciones metálicas se enganchan
a los dientes, pudiéndolos extraer en cualquier momento. Su uso está destinado a jóvenes a
los que se les quiere hacer correcciones moderadas durante la noche o unas horas al día.
Los aparatos fijos, esquematizado en la Figura I.1, son usados para tratamientos que duran
meses. Está compuesto por un alambre, que son los que aplican la fuerza para producir el
movimiento dental, y los brackets, que son los que ejercen la función transmisora de la fuerza
a la pieza dental.
Podemos dividir un tratamiento de ortodoncia en tres fases:
(1) Nivelación y alineación
(2) Cierre de espacios y la corrosión anterior y posterior
(3) Detalle y acabado
Los tratamientos actuales de ortodoncia utilizan arcos NiTi para la fase 1, y arcos de Titanio-
Beta o acero inoxidable para las fases 2 y 3, para los que se requieren niveles de fuerza
superiores. Este último tiene una duración de unos doce meses.(03)
Estudio de la corrosión galvánica en materiales de ortodoncia. Par arco-bracket La ortodoncia y los materiales
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Figura I.1. Esquema de un aparato de ortodoncia fijo
Figura I.2. Esquema de un aparato de ortodoncia invisible
I.2 Tipos de aparatos de ortodoncia
El mecanismo ideal de los aparatos de ortodoncia es el siguiente:
(1) El bracket es adherido a la pieza dental y será el medio de transmisión entre el arco y
el diente. El arco tiene la forma de la dentadura, o arcada, ideal. La posición diferente
a la ideal del diente transmite una fuerza, vía bracket, al arco.
(2) El efecto de acción y reacción activa el mecanismo del arco, para el cual ejerce otra
fuerza opositora para buscar la posición ideal.
(3) Esta fuerza es transmitida al diente nuevamente a través del bracket.
(4) A medida que se va alcanzan la posición deseada, el arco va desactivándose hasta
llegar a la posición ideal.
Los aparatos de ortodoncia podemos dividirlo en dos grandes grupos, según su posición en la
cavidad oral: visibles e invisibles.
Los aparatos “visibles” tienen la configuración dada en la Figura I.1. Es decir, los arcos se
adhieren a la superficie más exterior de las piezas dentales.
Los aparatos “invisibles” tienen la configuración dada en la Figura I.2. En esta configuración, los
brackets se adhieren en la superficie posterior del diente. De esta manera, el aparato se oculta
casi completamente visto desde fuera. Este tipo de ortodoncia también es conocida como
ortodoncia lingual.
Estudio de la corrosión galvánica en materiales de ortodoncia. Par arco-bracket La ortodoncia y los materiales
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Aparte de los requisitos mecánicos que le exigimos a los materiales de ortodoncia del aparato,
están los requisitos de salubridad, relacionados con los efectos alérgicos y tóxicos que un
material puede desarrollar en el interior del organismo, en este caso, la cavidad bucal. Los
primeros, componen la biofuncionalidad del aparato de ortodoncia, lo segundo la
biocompatibilidad.
Los conceptos de biofuncionalidad y biocompatibilidad estarán presentes a lo largo de
cualquier investigación sobre materiales de implantes en el organismo, de igual de
importancia: igual de importante es que un implante cumpla su misión rectificadora de algún
desperfecto, como que no implique el desarrollo de otros.
I.3 Caracterización del medio bucal
I.3.1 Condiciones generales
Resulta imposible hacer una caracterización exacta de las condiciones ambientales de trabajo
de los aparatos de ortodoncia, podernos destacar dos motivos:
(1) La cavidad bucal ofrece unas características diferentes dependiendo del paciente. La
salud, la higiene o la alimentación determinan las características del medio.
(2) Por esos mismos motivos, no nos encontramos ante un medio estático, sino dinámico.
Los parámetros que se establezcan para definir el medio bucal, tendrán un carácter
evolutivo constante.
Relacionado con el dinamismo de las condiciones del ambiente bucal, también podemos
afirmar que el movimiento de los arcos y la fricción con los brackets podría conducir a la
corrosión. (04)
En un primer acercamiento hacia la modelización del la cavidad oral, podemos establecer los
siguientes parámetros:
- Humedad
- Temperatura
- Acidez (medida a través del pH)
- Aireación (oxígeno disuelto)
- Materia disuelta (iones cloruro, fluoruros, sódicos, potásicos…)
- Presencia de microorganismos (flora bacteriana, caries…)
Estos parámetros muestran un entorno con tendencia a la posible corrosión de materiales que
residan en la cavidad bucal. La presencia de agua (humedad) y oxígeno disuelto (aireación)
cumplen con el requisito mínimo para la existencia de reacciones electroquímicas que
caracterizan los mecanismos de corrosión.
Estudio de la corrosión galvánica en materiales de ortodoncia. Par arco-bracket La ortodoncia y los materiales
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La presencia de microorganismo asegura el dinamismo de las condiciones bucales. Sus
metabolismos de los carbohidratos fermentables, implican reacciones que dan como resultado
la producción de ácidos, y con ello, variaciones del pH. En la tabla CARIES se muestran los
principales ácidos producidos, debido a la metabolización de carbohidratos tales como
glucosa, sacarosa y fructosa, por las bacterias bucales.(05)
Tabla I.1. Reacciones en la metabolización de carbohidratos por las bacterias bucales
ÁCIDO LÁCTICO ÁCIDO ACÉTICO ÁCIDO PROPIÓNICO
(H3C-CH(OH)-COOH) → C3H6O3 (H3C-COOH) → C2H4O2 (H3C-CH2-COOH) → C3H6O3
El ácido acético es usado en los estudios como agente para justar el pH.(06)
El nivel de acidez nos da una medida del nivel de agresividad de los iones presentes. Como
veremos, la presencia de ciertos iones significa el ataque a los mecanismos de protección
frente a la corrosión que tienen los materiales, es decir, a su capa de óxido pasivadora. [1]
Podemos afirmar que el pH tiene efectos significativos sobre la velocidad de corrosión,
teniendo mayor tendencia a aumentar el valor de esta cuanto menor es el valor de la acidez. El
pH no tiene valores constantes, por ejemplo(07):
- Saliva humana, en general, pH = {6,8}
- Dependiendo de alimentos y bebidas, pH = {2,11}. Influenciado directamente por la
ingesta de alimentos ácidos o básicos, y directamente por la metabolización de
materia ingerida por los microorganismos, como acabamos de ver.(08) En condiciones
normales, el pH oscila entre 4 a 5.5 y después de una comida, en zonas confinadas, cae
más bajo aún
La temperatura tendrá variaciones de valores muy altos, pero siempre tenderá a establecerse
alrededor de los 37 ºC.
Un gran número de ensayos simulan el comportamiento de materiales ortodóncicos en el
medio bucal con la saliva artificial de Fusayama. En las tablas Tabla I.2 y Tabla I.3 se muestran
dos composiciones alternativas de la misma.
Tabla I.2. Composición de la saliva artificial Fusayama-Meyer(09) (mg/Lagua)
NaCl KCL CaCL2 NaH2PO4 Na2S UREA1
400 400 795 690 5 500
Tabla I.3. Composición de la saliva artificial Fusayama modificada alternativa(10) (mg/ Lagua )
NaCl KCL CaCL2 NaH2PO4 Na2S UREA KSCN
400 400 795 690 5 500 300
1 CO(NH2)2
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Las tablas Tabla I.4 y Tabla I.5 muestran las composiciones de otras salivas artificiales utilizada
en investigaciones se, que llamaremos AS-1 y AS-2, respetivamente.
Tabla I.4. Composición de la saliva artificial AS(11) (mg/ Lagua)
KCL NaHCO3 KSCN H2PO4 ÁCIDO LÁCTICO2
340 445 1500 585 Ajuste de pH
Tabla I.5. Composición de la saliva artificial AS-2(12) (mg/ Lagua)
Na2PO4 NaCl KSCN KH2PO4 KCL NaHCO3
260 6700 330 200 1200 32
Entre la materia disuelta en la saliva humana, existen elementos que aumentan la
susceptibilidad de los materiales a la corrosión. Destacamos los iones cloruros y fluoruros, que
tiene implicación directa en la estabilidad de la película pasiva de los materiales. Como
veremos más adelante, el ión cloruro se combina con el ión metálico para formar cloruro de
metal, facilitando la disolución de este último.(12) Si este ión metálico es el cromo o el titanio de
una capa pasiva, la capa pasiva queda debilitada. Los iones fluoruros serán objetivo de estudio
en el apartado correspondiente a los productos de higiene dental.
Entre la ingesta de comida podemos destacar la incorporación al organismos del cromo y del
níquel. Ambos están relacionados con efectos perjudiciales para la salud. La cantidad media
ingerida de ambos componentes podemos verla en la Tabla I.6.
Tabla I.6.Cantidades de iones cromo y níquel en la ingesta de comida
TIPO DE INGESTA IONES CR IONES NI
Alimentos (µg/día) 5-100 300-500
Agua potable (µg/L) 0.43 20
Se ha demostrado que los iones metálicos pueden ser liberados a partir de materiales
metálicos como el resultado de la corrosión.
Como ya hemos visto, el ambiente bucal tiene un estado dinámico en constante evolución. A
continuación estudiaremos dos casos precursores de este dinamismo como son la ingesta de
especias y los productos utilizados para la higiene bucal.
A través del consumo de té, suplementos dietéticos y agua embotellada con flúor pueden ser
ingeridos fluoruros sistémicos.(14)
I.3.2 Ingesta de especias y condimentos
Una investigación realizado por Neelima en 2011(12), evaluó la influencia de la combinación de
saliva artificial con especias y sal, que acompañan a las comidas, en la corrosión del acero
inoxidable 304, utilizado en tratamientos ortodóncicos.
2 C3H6O3
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En dicho estudio se analizó los efectos corrosivos sobre el 304 de soluciones de agua destilada
con las especias trituradas de la tabla Tabla I.7 y la saliva artificial AS-2, cuya composición ya
vimos en la tabla Tabla I.5.
A todo ello, se le sumó el estudio de las mismas soluciones añadiéndole un 1% de NaCl, para
comparar los resultados.
Tabla I.7. Especias utilizadas en el estudio de Neelima(12)
Pimienta negra Chile rojo Clavo de olor Cilantro Comino Canela
Fenogreco Hinojo Corteza de canela Cúrcuma Biznaga
Como análisis de la corrosión, se compararon los valores de la densidad de corriente (Icorr),
como resistencia a la transferencia de carga a través de la película pasiva y una mejor
protección a la superficie. En base a los valores de Icorr, el orden de la agresividad de las
especias es:
Hinojo > Fenogreco > Pimienta negra > AS > Canela > Chile Rojo > Comino > Biznaga > Cilantro
> Clavo > Cúrcuma.
Observar que solo se encontró evidencias de picaduras en el comino, cúrcuma, chile rojo y
canela, ni siendo las que mayor densidad de corriente mostraron.
Al añadir 1% NaCl, todas las soluciones produjeron picaduras en el material a excepción del
cilantro, y se alteró el orden de las densidades de corriente:
Hinojo > Fenogreco > Pimienta negra > AS > Cilantro > Chile rojo > Comino > Biznaga > Cilantro
> Clavo > Cúrcuma.
Todo es debido a la compleja composición de las especias. Una de las conclusiones
importantes de este estudio es que el proceso de picadura es dependiente del pH de la
solución de ensayo.
I.3.3 Productos para la higiene dental
Durante el tratamiento de ortodoncia, los médicos recomiendan a sus pacientes usar
enjuagues bucales con flúor, en particular, ya que la mayoría son adolescentes que no siempre
siguen un régimen satisfactorio de higiene oral y presentan un alto riesgo de caries dentales.(09)
El uso diario de pastas, geles y enjuagues bucales supone la incorporación al ambiente bucal
de concentraciones elevadas de fluoruro, cuyos órdenes de magnitud están mostrados en la
tabla Tabla I.8.(06)
Tabla I.8. Concentración de fluoruros en productos de higiene dental(15)
PRODUCTO DE HIGIENE DENTAL [F-]
Enjuagues bucales ≈ 102 ppm
Dentífricos fluorados ≈ 102 – 103 ppm
Geles profilácticos ≥ 104 ppm
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Estos productos de higiene bucal están compuestos de fluoruro sódico.(06) [13] Una cantidad
pequeña de éstos, en presencia del ácido acético segregado por las bacterias en sus procesos
metabólicos, una baja cantidad de fluoruro puede formar fluoruro de hidrógeno, HF. Esta
reacción queda expresada en la ecuación Y. (16)
Ecuación I.1. Reacción del fluoruro de sodio con el ácido acético
El ácido fluorhídrico (HF) es uno de los ácidos más fuertes inorgánicos conocidos. La liberación
de fluoruro tiene tres consecuencias principales:
- Inhibe el metabolismo bacteriano después de difundirse en las bacterias como
moléculas de fluoruro de hidrógeno (HF).
- Promueve la formación de glóbulos de fluoruro de calcio que se adhieren a la
superficie de los dientes estimulando la remineralización, protegiéndolos de los
ataques del ácido
- Degrada las aleaciones metálicas mediante la destrucción de la capa de óxido que las
protege.
El ácido fluorhídrico (HF), formado según la Ecuación I.1 reacciona con óxido de titanio,
disolviendo la capa pasivadora de óxido, según las ecuaciones Ecuación I.2 y Ecuación I.3.
Ecuación I.2. Reacción del óxido de titanio
con el fluoruro de hidrogeno (a)
Ecuación I.3. Reacción del óxido de titanio
con el fluoruro de hidrogeno (b)
I.4 Materiales conocidos en la ortodoncia
Los principales materiales usados en la historia de la ortodoncia son las aleaciones de oro, el
acero inoxidable austenítico, las aleaciones de titanio, las aleaciones de cobalto y materiales
compuestos.(17)
I.4.1 Breve desarrollo histórico de los materiales
ortodóncicos(17)
I.4.1.1 Aleaciones de oro
El primer material utilizado para usos de ortodoncia, tanto brackets como arcos, fue el oro:
único material que soportaba las condiciones intraorales. Debido a que el material puro
resultaba muy blando, el oro se combinaba con plata, paladio, platino y otros elementos,
variando de ese modo su comportamiento.
El elevado costo (recesión económica tras la II Guerra Mundial) y la aparición del acero
inoxidable hicieron que su uso fuese totalmente reemplazado en ortodoncia.
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I.4.1.2 Aceros inoxidables (SS) (Años 40 – 50)
Introducidos en la ortodoncia durante los años 40 y 50 como materiales que resisten la acción
de los agentes químicos y que se encuentra en todas las secciones y tamaños imaginables,
presentando multitud de durezas, en función de los tratamientos. El contenido en cromo del
inoxidable, se oxida superficialmente como oxido de cromo formando una capa delgada y de
alta adherencia, protegiendo al material del medio ambiente en donde se encuentre. Su uso
tiene ventajas como bajo coste e inocuidad para los tejidos.
Los dos tipos de inoxidables que podemos encontrar en la ortodoncia son los martensíticos y
los austeníticos. Los martensíticos, pertenecientes a la numeración 400, son básicamente
aleaciones de hierro y cromo, conteniendo poco o nada de níquel, siendo esto una ventaja en
relación a la biocompatibilidad, como veremos más adelante. Otra ventaja es que forman
martensita a temperatura ambiente, lo que le da el nombre.
Los aceros inoxidables austeníticos, pertenecientes a la numeración 300, tienen otros
elementos aleantes además del hierro y el cromo. Es el caso del níquel, que le aporta mayor
ductilidad, tenacidad y resistencia a la corrosión. Otro efecto importante del níquel es el de la
estabilización de la austenita. En el acero al carbono la austenita es estable solo a altas
temperaturas, mientras que el efecto del níquel hace que en los aceros inoxidables
austeníticos la austenita sea estable a temperatura ambiente. La composición típica para uso
ortodóncico es el de 18-8 (%Cr - %Ni).
En la fig. Figura I.3 podemos ver el aspecto típico del diagrama de tensión-deformación de un
acero inoxidable. Sus dos características principales es que no presenta fluencia en la
transición del régimen elástico al régimen plástico y el alto valor del módulo elástico. Esta
rigidez obliga, para el alineamiento de dientes, el uso de alambres de pequeño tamaño. Esto
da lugar a un encaje muy holgado dentro de la ranura del bracket, pudiendo original una
pérdida de control durante el movimiento dental. La rigidez presenta la ventaja de resistir la
deformación causada por fuerzas de tracción extra e intraorales.
Figura I.3. Diagrama tensión-deformación típica de los aceros inoxidables
Aunque el acero inoxidable 18-8 (AISI 304, austenítico) es el más utilizado, también podemos
encontrar el acero AISI 316, que también es austenítico pero con la adición de Molibdeno,
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mejora su resistencia a la corrosión. En la Tabla I.9. Características y comportamientos del
acero inoxidable 304/316podemos ver las principales características o comportamientos.(18)
Tabla I.9. Características y comportamientos del acero inoxidable 304/316
CARACTERÍSTICA COMPORTAMIENTO
Cr (> 16% p/p) + Mo Formación de una capa pasiva, cuyo comportamiento determina la resistencia a la corrosión
C (≤ 0.08% p/p) Equilibrio entre ductilidad y tenacidad. Variante C (≤ 0.03% p/p) de 304L y 316L, cuyo bajo contenido en carbono permite la no formación de carburo de cromo en procesos a altas temperaturas (soldadura), que provocaría, principalmente, corrosión intergranular
Estructura cristalina austenítica
Al no ser magnéticos, evita la polarización de tejidos.
I.4.1.3 Aleaciones níquel-titanio. NITINOL® (NiTi clásico) (años 60)
En los años 60, se desarrolló una aleación NiTi (titanio y níquel), cuyas propiedades novedosas
era una menor rigidez que el acero inoxidable y la capacidad de grandes deflexiones.
Las aleaciones NiTi tienen dos estructuras cristalinas diferenciadas: austenita y martensita. Son
nombrados así por analogía con el acero. La austenita tiene estabilidad termodinámica a
temperaturas, mientras que la martensita es estable a bajas temperaturas. La austenita es
dúctil y maleable, mientras que la martensita es frágil y dura. El módulo de la elasticidad de la
austenita es mayor que el de la martensita.
La transformación martensítica de austenita a martensita se caracteriza por producirse sin
difusión atómica: se produce por pequeños movimiento coordenado de átomos desde su
posición de equilibrio. Esta transformación se induce de dos maneras diferentes.
Con la aplicación de un descenso brusco de la temperatura se consigue romper la estabilidad
termodinámica de la austenita induciendo la fase martensita. Otra forma de conseguirlo es con
la aplicación de tensión sobre la austenita hasta un nivel suficiente.
La primera aleación NiTi comercializada, en 1971, se bautizó bajo la marca Nitinol ®, también
conocida como NiTi clásico o NiTi americano. Los elementos que la componen son el níquel
(52%), titanio (45%) y cobalto (3%). La adición del cobalto modifica la temperatura de
transición.
Las ventanas que presenta esta aleación es la capacidad de producir grandes deflexiones
debido a su escasa rigidez, como observamos en la Figura I.4. Siendo eficaz para los procesos
de alineación y nivelación, del tratamiento ortodóncicos.
Las desventajas son la escasa maleabilidad, la imposibilidad de individualización de la forma
del arco diferente al de la arcada ideal, mayor coeficiente de fricción y no es soldable. En el
proceso de fabricación, se aplica un trabajo en frío, perdiendo el efecto de memoria de forma
que si aprovecharan aleaciones años después, como veremos.
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Figura I.4. Diagrama tensión-deformación de NiTi clásico
Se desarrolló una variante del NiTi americano o Nitinol®, conocido como el NiTi chino. La
diferencia está en el proceso de fabricación, con martilleos cortos, lo que provoca que la fase
estable sea la austenita. También posee una temperatura de transición más baja que el
Nitinol®, conllevando a que sus propiedades no cambian al variar la temperatura desde el
ambiente hasta la boca. Su rigidez es 73% menor que la del acero y un 36% que la del Nitinol®
clásico.
Ecuación I.4. Comparación de módulos de elasticidad de diferentes NiTi
Definimos el concepto de capacidad de recuperación o resiliencia elástica como el trabajo
externo realizado para deformar un material hasta su límite elástico. Otra definición es la
energía de deformación, por unidad de volumen, que puede ser recuperada de un cuerpo
deformado cuando cesa el esfuerzo que causa la deformación.
Ecuación / Figura I.5. Definición de resiliencia elástica
El NiTi chino posee una capacidad de recuperación de 1.4 veces superior al Nitinol®
clásico y 4.6 veces por encima de la del acero.
Ecuación I.5. Comparación de la capacidad de recuperación. NiTi y aceros.
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I.4.1.4 Aleaciones Cobalto – Cromo. ELGILOY® (años 70)
En 1977 se comercializa una aleación Co-Cr, bajo la marca Elgiloy®, cuya composición es la
indicada en la Tabla I.10. Composición de la aleación Co-Cr ELGILOY® (%)
Tabla I.10. Composición de la aleación Co-Cr ELGILOY® (%)
CO (BASE) CR FE NI MO MN C BE
40 20 15.81 15 7 2 0.15 0.04
El molibdeno incrementa las propiedades mecánicas a elevadas temperaturas.
La capacidad de recuperación es inferior que la de los Nitinol, pero sigue siendo más elevada
que la de los aceros, en este caso, un 20% mayor.
Ecuación I.6. Comparación de la capacidad de recuperación. Elgiloy® y aceros
Otras ventajas sobre los alambres de acero inoxidable incluyen una mayor resistencia a la
fatiga y a la deformación.
Los dos criterios para sustituir el uso de inoxidables por los del Co-Cr cuando se necesiten la
capacidad de endurecimiento térmico de está y/o su resistencia adicional a la torsión.
I.4.1.5 Aleaciones Titanio – Beta. TMA® y BETA III® (1980)
En 1980 se desarrolla una aleación Titanio-Molibdeno. Éstas tienen las propiedades entre el
acero y las aleaciones NiTi. La Ecuación I.7 recoge esta característica.
Ecuación I.7. Comparación del límite elástico. TMA, NiTi y aceros.
La composición de la aleación TMA® se recoge en la tabla Tabla I.11. Composición de la
aleación Ti-Beta TMA® (%).
Tabla I.11. Composición de la aleación Ti-Beta TMA® (%)
TI MO ZR SN
80 11.5 6 4.5
Las ventajas, en comparación con el acero, el TMA tiene mayor límite elástico y capacidad de
recuperación, ecuación Ecuación I.7. También libera la mitad de fuerza que un alambre de
acero de calibre equivalente.
El contenido elevado de titanio da origen a la gran desventaja de las aleaciones TMA. La gran
reactividad superficial del titanio origina el peor coeficiente de fricción de todas las aleaciones
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ortodóncicas. Se reserva su uso a técnicas como la de Bustone, donde debe combinarse
elasticidad con resistencia.
Para pacientes alérgicos al níquel, se ha comercializado un tipo de alambre con las
propiedades de la aleación TMA® pero sin níquel. Se bautizó con la marca BETA III®.
Para cuando se necesita un tratamiento con pequeñas activaciones o es preciso realizar
dobleces en el arco y que apliquen fuerzas ligeras, como en los acabados, existe un tipo de
arco con capacidad de recuperación baja, similar al acero inoxidable, y una rigidez menor que
el TMA®. Esta aleación se compone principalmente de titanio y niobio.
I.4.1.6 Aleaciones Níquel – Titanio. NiTi superelástico (NiTi
Japonés), NiTi termoelástico y NiTiCu (años 80)
Durante los años 80 se realizaron números estudios que dieron a lugar a unas aleaciones cuyo
comportamiento mecánico, dieron lugar a un nuevo concepto de la ortodoncia. Al igual que en
los primeros usos de aleaciones NiTi de los años 60 se aprovechaba las respuestas mecánicas
de las fase martensita (Nitinol clásico o americano) o de la fase austenita (Nitinol chino), en la
década de los 80 se utiliza la transformación martensítica entre una fase y otra.
Es el paso del concepto de estructuras cristalinas estáticas a dinámicas. En la Figura I.6.
Comportamiento martensitico-austenítico de las aleaciones níquel-titanio. Elaboración propia,
se observa los comportamientos diferentes de las fases martensita y austenita, y la
transformación de la estructura cristalina de una a otra. Esto deriva en el aprovechamiento del
comportamiento de memoria de forma y superelasticidad que ofrecen las aleaciones NiTi.
A una temperatura mayor que Md, se deforma la austenita plásticamente por el mecanismo de
deslizamiento. A estas temperaturas, el comportamiento es puramente austenítico, no
experimentando transformación por deformación a martensita Esto da lugar a la forma F1 del
arco, y esta será irreversible.
Posteriormente se enfría el arco hasta una temperatura menos que Mf, transformándose por
auto-acomodamiento en martensita, manteniendo la forma F1. Esta forma F1, será la forma
que deseamos tener en la dentadura.
- NiTi superelástico (NiTi Japonés). Este tipo de arcos hace uso de la superelasticidad a
temperaturas Af < T < Md. Son aleaciones martensíticas activas o pseudoelásticas.
1. Es necesario mantener el alambre en el rango de temperaturas Af < T < Md
2. La ligadura bracket-arco ejerce una fuerza que provoca una transformación a
martensita, activando el alambre, y llevando el alambre hasta la forma F2.
3. Los dientes se van alineando, la fuerza va cediendo y el alambre va sufriendo la
transformación a austenita, desactivando el alambre. El alambre va revirtiendo la forma
de F2 a F1.
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Las fuerzas liberadas son ligeras y continuas, generando tensiones constantes durante largos
periodo de tiempo. Esto reduce la necesidad de cambiar los arcos, con ello, reduciendo el
tratamiento del paciente
Estos alambres tienen mayor fricción que el acero. Tampoco facilitan los dobleces y
soldaduras.
- NiTi termoelástico. Este tipo de arcos hace uso de la memoria de forma a temperaturas
menores que Md. Son aleaciones austeníticas activas.
1. A temperaturas menores que Mf, en estado martensitico, con un comportamiento
mecánico dúctil y maleable, se realiza la ligadura del bracket y alambre, originando una
evolución en el arco desde la forma F1 a F2, por el maclado de la martensita.
2. Una vez configurada la forma F2, la búsqueda de la forma F1 se consigue con variaciones
de temperatura. Calentando el alambre hasta temperaturas mayores que Af y menores de
Md se origina la transformación a austenita, con un comportamiento más rígido,
activándose el alambre y originando fuerzas constantes y ligeras. El demaclado revierte la
deformación, alcanzando nuevamente la forma F1.
Este tratamiento se basa en realizar el remodelado óseo a través de cargas dinámicas, siendo
más efectivo que los de naturaleza estática.
Arcos indicados para el alineamiento, nivelación y cierre de espacios de extracciones. Se
optimizan en su forma de NiTiCu.
- NiTiCu. Esta aleación de arcos dentales son una evolución de los NiTi termoactivos. La
adición del cobre, consigue reducir la histéresis entre las fases austenita y martensita en los
arcos Niti térmicos, representada por H en la Figura I.6.
De una manera simplificada, se podría decir que Mf = Ms = As = Af = Ttrans. Existen cuatro tipos
de arcos NiTiCu en función de la temperatura Ttrans. (15ºC, 27ºC, 35ºC y 40ºC). Cada uno
presenta comportamientos mecánicos diferentes, originando diferentes comportamientos.
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Figura I.6. Comportamiento martensitico-austenítico de las aleaciones níquel-titanio.
Elaboración propia
I.4.1.7 Otras aleaciones de titanio (18)
El titanio comercialmente puro, denominado Ti-Cp, es extensivamente usado en implantes
dentales. Sus propiedades dependen del contenido de oxígeno disuelto, como podemos ver en
la tabla Tabla I.12. Comparativa de diferentes grados del Ti-Cp
Tabla I.12. Comparativa de diferentes grados del Ti-Cp
GRADO DEL TI-CP CONTENIDO EN OXÍGENO (%) RESISTENCIA (MPA)
1 0.18 170
4 0.4 485
El aumento adicional de la tenacidad proviene de la solución sólida intersticial, en la que los
átomos de oxígeno, carbono y nitrógeno endurecen por encapsulado en los intersticios de los
cristales.
La aleación de titanio con el aluminio y el vanadio también es de uso común en la ortodoncia.
La composición más habitual es un 5.5 - 6.5% en peso de aluminio y 3.5 - 4.5% en peso de
vanadio. Es frecuentemente llamada Ti-6Al-4V o simplemente Ti-6-4.
En la tabla Tabla I.13. Propiedades mecánicas de aleaciones de titanio, podemos realizar una
comparativa de algunas propiedades de estas dos aleaciones de titanio.
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Tabla I.13. Propiedades mecánicas de aleaciones de titanio
ALEACIÓN TENSIÓN DE ROTURA (MPA) LÍMITE ELÁSTICO (MPA) ELONGACIÓN (%)
Ti Gr. 1-4 240 - 550 170 – 485 24 – 15
Ti-6Al-4V 860 795 10
I.4.1.8 Materiales en desarrollo. OPTIFLEX®.
Con el desarrollo de nuevos materiales para la industria aeronáutica, se están introduciendo
nuevos tipos de arcos, principalmente realizados de plásticos compuestos.
El Optiflex® es un arco no metálico con una estructura de fibras de vidrio óptico, con
revestimiento final de dióxido de silicio y recubrimiento de nylon.
I.4.2 Resumen de los materiales usados en la
ortodoncia
En la Tabla I.14, podemos comparar las distintas propiedades de las familias de materiales
metálicas más utilizadas en la ortodoncia.(18)
Tabla I.14. Comparativa de las distintas familias más importantes de materiales de ortodoncia
COMPORTAMIENTO ALEACIÓN CO-CR ACERO INOXIDABLE ALEACIONES DE TI
Resistencia a la corrosión *** ** ****
Tenacidad, estética ** *** ****
Resistencia al desgaste *** ** **
Biocompatibilidad **** ** ****
Comportamiento: Elástico
*
- Elgiloy®
** - AISI 304/316
***
-Nitinol®(NiTi clásico o
americano) (martensita) -NiTi Chino (austenita)
-Ti-Beta®(TMA y Beta III)
-Ti-6-4, TI-Cp
Comportamiento: Memoria de forma
* - NiTi termoelástico - NiTiCu
Comportamiento: Superelástico
* - NiTi japonés
Capa pasiva Óxido de cromo Óxido de cromo Óxido de titanio
A modo de ejemplo, en las tablas Tabla I.15 y Tabla I.16 se muestran una recopilación de todos
los materiales, con sus composiciones, referenciados en la bibliografía del presente estudio.
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Tabla I.15. Materiales, y sus composiciones, de arcos referenciados en la bibliografía
EMPRESA TIPO/MARCA COMPOSICIÓN (% P/P)
American Orthodonics
NiTi Ni(52), Ti (48)
GAC International
NiTi Ni (52.9), Ti (47.1)
Neo SentalloyTM Ni (56), Ti (44) Sentalloy standardTM
Neo Sentalloy StandardTM
Ormco Co. NiTi Ni (52.4), Ti (47.6)
TMA (Ti-Mo) Ti (78), Mo (11), Zr (6), Sn (4.5)
Ti(77.8), Mo(11.3), Zr(6.6), Sn(4.3)
Ni-Ti (+Cr) Ni(54.9), Ti(44.9), Cr(0.2)
NiTi® Ni(54.90), Ti(44.84), Cr (0.2), C(0.06)
Cobre NiTi® Ni(49.10), Ti(45.64), Cu(5), Cr(0.2), C(0.06)
TMA Ti(81.65-74.15), Mo(10-13), Zr(4.5-7.5), Sn(3.75-5.25), C(0.10)
Ti-Nb FA TM Ti(57.9-53.2), Nb(42.1-46.8)
3M/Unitek NiTi (+ Cr) Ni (52) ,Ti (45), Cr (3)
Inoxidable 18-8 Fe(72), Cr (18), Ni(8)
Resilent® Fe(72), Cr (18), Ni(8)
NitinolTM Ni (56), Ti (44)
Ti-Beta III Ti(77.55), Mo (11.5), Zr (6), Sn (4.5), Fe (0.35), C (0.1)
Inoxidable Fe (683.85), Cr(19), Ni(9), Mn(< 2) , Si(< 1), C (< 0.03), P (< 0.045)
Permachrome Standard Fe(70.28), Cr(18.3), Ni(9.3), Mn(1.3), Si(0.75), S(0.04), C(0.03)
Nitinol Classic Ti(50.5), Ni(49), Cr(0.5)
Dentaurum Rematitan®Lite Ni (56) – Ti (44)
Remaloy® Co (54.5), Cr (19), Ni (23), Mo (3.5)
NiTi Ni(50), Ti (50)
NiTiCu Ti(51), Ni (44), Cu(5)
Ti-Mo Ti(88), Mo(6.5), Zr(3.5), Sn (2)
Remanium® Fe(72.1), Cr(16.7), Ni(8.3), Mn(1.1), Si(1.1), S(0.3),
Mo(0.3), C(0.1)
Noninium® Fe(61.69), Cr(17.7) , Mn(16.4), Mo(2.1), N(1.0),
Si(0.9), C(0.1), Ni(0.1), S(0.01)
Taipei SY Ni(50), Ti (50)
Ormodent TMA Ti(75.5), Mo(14), Sn(5.5), Zr(5.5)
Ti-Nb Nb(52), Ti(48)
Ni-Ti Ni(55), Ti(45)
NiTiCu Ni(48), Ti(46.5), Cu(5.5)
Tomy Internacional
NiTi Ni(55.5), Ti(44.1)
Sentalloy Ni(51.8), Ti(48.2)
Orthodontics Rocky
Mountain
Elgiloy Azul (Co-Cr)
Co(40), Cr(20), Fe(15.8), Ni(15), Mo(7), Mn(2), C(0.15), Be(0.04)
Memory- Nitinol N Ni(55.96), Ti(44.02)
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Metalle GmbH Nitinol S Ni (55.82),Ti (44.11)
Shenzhen Superline
Technology
NiTi comercial superelástico
Ni (52% at.), Ti(48 %at.)
Otros NiTi Ni (54.65), Ti(45.1), V(0.2), C (0.05)
Nippon Steel Corp.
Ti-Nb-Al Nb(24% mol), Al(3% mol)
Ti-Cr-Sn Cr(7% mol), Sn(3% mol)
Tabla I.16 Materiales, y sus composiciones, de brackets referenciados en la bibliografía
EMPRESA TIPO/MARCA COMPOSICIÓN (%P/P)
Leona Inoxidable
316
NiTi Ni(55), Ti (45)
3M/Unitek MiniTwin Fe(73.12), Cr(15.30), Ni(3.72), Cu(3.54), Si(0.85), Mn(0.79)
Ormco Optimesh (MIM) Fe(75.81), Cr(16.84), Ni(4.45), Cu(3.84), Si(1.65)
Ortho 2 (OR) twin, G/O Ti-6Al-4V: Ti(base), Al(6%mol), V(4%mol)
Dentaurum Equilibrium® Ti (EQ) Titanio comercialmente puro
I.5 Tipos de brackets
Podemos agrupar los brackets en tres tipos, en función de su proceso de fabricación y forma:
I.5.1 Brackets convencionales(19)
Están formados por dos partes principales, como se muestra en la figura Figura I.7: la base y las
aletas.
La aleación de la base es de un metal más blando para facilitar la adherencia a la pieza dental,
a través de un adhesivo. El metal de las aletas se requiere una mayor dureza con el fin de
resistir las fuerzas aplicadas por los arcos.
Figura I.7. Imagen obtenida por microscopía
óptica del bracket de titanio
Figura I.8. Bracket de titanio
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Este tipo de brackets, al estar compuesto por dos metales diferentes en contacto, es propenso
a sufrir interacciones galvánicas, que se tratará más adelante en el apartado I.7 sobre la
corrosión.
También tenemos que tener en cuenta la presencia de la soldadura de la aleta a la base, como
podemos observar en la figura Figura I.7. Imagen obtenida por microscopía óptica del bracket
de titanio La presencia de ésta puede tener consecuencias negativas, como la liberación de
iones que veremos más adelante.
I.5.2 Brackets de autoligado(20)
Es una evolución de los brackets convencionales. Elimina los problemas y riesgos de las
ligaduras de acero inoxidable o elásticas.
Existen varios diseños del autoligado:
- Modelo de ranura abierta: tubo rectangular cerrado.
- Modelo de la “pinza de muelle”: Una pinza mantiene el contacto arco-bracket.
Figura I.9. Bracket tipo autoligable(21)
La ventaja de este tipo de bracket es que la transmisión de fuerza entre el alambre y el bracket
es más efectiva. La desventaja es que la sujeción introduce más material, cuestión que habrá
que tener en cuenta a la hora de estudiar la corrosión galvánica y también, al haber más
material en contacto con el arco, la fricción será más problemática.
I.5.3 Brackets MIM
Los brackets moldeados por inyección de metal (MIM) presentan la ventaja de una distribución
elemental uniforme. Esto tiene como consecuencia evitar la interacción galvánica que se
producen en los otros tipos de brackets. Disminuyendo la liberación iónica en la cavidad oral y
evitando las consecuencias que ello conlleva.
Lo que debemos tener en cuenta es que es inevitable la interacción galvánica entre el bracket
y el arco, como veremos en el apartado I.7.4.1.
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Figura I.10. Bracket tipo MIM(22)
I.6 Requisitos que se le exigen a los materiales para
ortodoncia
I.6.1 Propiedades mecánicas
Como ya vimos en el desarrollo histórico de los materiales en la ortodoncia, desde el punto de
vista mecánico podemos dividirlos en dos grupos.
1. Materiales con la típica respuesta elástica de la ley de Hooke. En la que un material
sometido a un esfuerzo de tracción se deforma proporcionalmente, cuya proporción
es el llamado módulo elástico o de Young, como refleja la Ecuación I.8.
Ecuación I.8. Ecuación Hooke. Comportamiento elástico.
Dicho comportamiento está relacionado con el desplazamiento atómico sin romper
enlaces ni modificar su estructura.
2. Materiales superelásticos, o pseudoelásticos y materiales con memoria de forma. La
transformación martensítica que sufren algunos materiales, como las aleaciones de
níquel-titanio, bajo ciertas condiciones de carga o temperatura, es aprovechada para
modelar las respuestas de dichos materiales, optimizando el tratamiento.
I.6.2 Fricción
Los dientes se mueven de forma intermitente a lo largo del arco de alambre. Son sometidos a
las fases a la carga de vuelco seguida de la de enderezamiento, además de los movimientos de
rotación. El arco se encuentra en contacto con la ranura del bracket. Este contacto metal-
metal conlleva problemas con la fricción y el desgaste del material. Por lo tanto, parte de la
fuerza ejercida por el arco se invertirá en vencer dicha fricción y otra parte en el movimiento
dental, como queda reflejado en la ecuación Ecuación I.9.
Ecuación I.9. Fuerza aplicada por el arco
Por una parte tenemos que a la fuerza necesaria para provocar el movimiento dental hay que
sumarle la necesaria para vencer la fricción. Por otra parte, como podemos observar en las
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figuras Figura I.1 y Figura I.2, y en la fuerza aplicada tiene una fuerza de reacción sobre los
molares, pudiéndolos desplazarlos en dirección amesial.
Ecuación I.10. Efecto de reacción sobre los molares
Por lo tanto, la fricción tiene una doble consecuencia:
a) Amplifica la tensión de anclaje sobre los molares, pudiendo dañarlos.
b) Inhibe el movimiento dental hasta ser superada la fricción estática. Con ello, la
duración del tratamiento es mayor. Tratamiento.(01)
En la etapa inicial del tratamiento, la alineación, donde existen grandes desalineaciones, se
requieren grandes deflexiones y niveles bajo de fuerza (alta capacidad de deslizamiento). En
las fases intermedias y finales del tratamiento, las deflexiones ya no son tan elevadas, y los
materiales poseen menos elasticidad y mayor sección transversal.(02)
La fricción junto con el frotamiento de la superficie del arco con la del bracket, también
conlleva a problemas de biocompatibilidad, relacionado con la corrosión por rozamiento. Esto
lo iremos desarrollando de ahora en adelante.
I.6.3 Biocompatibilidad
Entendiendo la biocompatibilidad de un material como la permanencia en el interior del
organismo de un material durante un periodo de tiempo sin que haya consecuencias adversas
para el mismo, podemos establecer dos vías de estudios.
Una primera vía será la aceptación, por los tejidos de la cavidad bucal, de los materiales
ortodóncicos. Esta es una línea de investigación más que superada, ya que son estudios
estandarizados exigidos para la comercialización de los productos.
La segunda línea de estudio relacionada con la biocompatibilidad, es cómo evoluciona el
material en las condiciones de trabajo, y si dicha evolución puede causar problemas en el
organismo. En esta perspectiva nos enmarcamos con el presente estudio. Destacar su
importancia, pues un tratamiento ortodóncicos tiene la duración de meses, incluso años.
La biocompatibilidad se ve comprometida por la liberación de iones en la cavidad oral. Al
entrar en contacto en los tejidos locales y remotos, provocando efectos secundarios no
deseados(23):
- Fracaso del implante
- Carcinogénesis
- Osteolisis
- Periimplante
- Reacciones cutáneas alérgicas
Estudio de la corrosión galvánica en materiales de ortodoncia. Par arco-bracket La ortodoncia y los materiales
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- Acumulación de tejido
- Lesiones renales
- Hipersensibilidad
El problema de la liberación de iones tiene que ser estudiado como un problema de corrosión,
pues son los productos generados con ésta esos iones cuya biocompatibilidad del aparato de
ortodoncia pudiera entrar en peligro.
I.7 El problema de la corrosión en materiales de
ortodoncia
La resistencia a la corrosión de los aparatos de ortodoncia es importante, ya que tiene una
serie de consecuencias(24):
- Modificación de las activaciones de bracket-alambre.
- Estética del dispositivo.
- Aumento de adhesión microbiana.
- Aumento de la fricción entre el bracket y el alambre.
La corrosión puede afectar a las características mecánicas de un material. Puede desde
distorsionar su estructura hasta provocar fallos que conlleven a la fractura del mismo.(25) Los
ataques corrosivos localizados pueden debilitar la estructura y provocar la fractura. La
corrosión sobre toda la superficie del metal se considera menos destructiva que la localizada.
Una de las consecuencias evidentes de un ataque de agentes agresivos sobre el material es la
alteración del mismo. Es evidente que esto trae consigo modificaciones de la rugosidad del
material, pudiendo acarrear problemas debido a la fricción explicado en el apartado I.6.2.
La biocompatibilidad puede verse comprometida por la liberación de iones perjudiciales para
la salud mediante la solución de elementos del material.
Como vimos en el apartado I.4, tradicionalmente se han utilizado para la ortodoncia tres
familias principales de materiales metálicos:
- Aceros inoxidables.
- Aleaciones de titanio.
- Aleaciones Co-Cr.
A continuación resumimos estas tres familias de materiales ortodóncicos.
Dentro de las aleaciones de inoxidable, el uso más extendido son los austeníticos, y más
específicamente AISI 304 con la composición 18-8 (18% de cromo y 8% de níquel). También,
aunque en menor medida, se puede encontrar el AISI 316. La diferencia entre ambos es un
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mayor contenido en níquel (10% – 12%) y la adición de molibdeno. Esto le reporta una mayor
resistencia a la corrosión debido a una mejoría en la estabilidad de la capa pasivadora.
Dentro de las aleaciones de titanio destacamos la de Titanio-Níquel, que dieron lugar al Nitinol
o NiTi clásico, al NiTi superelástico, al NiTi termoelástico o memoria de forma, y al NiTiCu.
También hay que incluir al llamado Titanio-Beta, TMA o Titanio-Molibdeno. La variante sin
níquel del TMA se conoce como BETA III.
El tercer grupo de familias tradicionales es la de las aleaciones Co-Cr.
A excepción de los arcos NiTi, la inmersión de los arcos de ortodoncia lingual en soluciones
salinas tiene efectos sobre la topografía superficial. (26)
Indicadores de tendencia a la corrosión: potenciales de ruptura / pérdida de níquel / cambios
de rugosidad de la superficie.(27)
I.7.1 Película de pasivación
El mecanismo de protección frente al ambiente de las tres familias mostradas anteriormente
son semejantes: la oxidación metálica de ciertos componentes del material en la superficie del
material formando una película pasiva de óxido transparente, delgada, uniforme, continua,
resistencia, estable y sobre toda la superficie.(28)
Se reivindica que la medición de la resistencia de le película de pasividad es el primer paso en
la evaluación de la biocompatibilidad de las aleaciones. Es importante destacar, que la
configuración de dicha película no depende de la estructura cristalográfica del material.(11)
La diferencia entre unas familias y otras reside en, debido a que tienen composiciones
diferentes, los elementos que forman dicha capa.
En las aleaciones de Titanio la película de pasivación presente principalmente de TiO2, de ahí
su buena biocompatibilidad. (11)
Las aleaciones de acero inoxidable como la de cobalto cromo comparten que su capa pasiva
está compuesta principalmente del óxido de cromo.
En los inoxidables el bajo contenido en cobre y pequeñas cantidades de molibdeno estabilizan
al cromo, mejorando la resistencia a la corrosión por picaduras.(28)
El níquel (8-12%) compite con el cromo para formar sales, permitiendo que más cromo esté
disponible para formar la capa pasiva. El problema viene en que la unión del níquel con los
compuestos intermetálicos no es fuerte, lo que da a lugar a la liberación de níquel sobre la
superficie metálica Esto conlleva a problemas de biocompatibilidad. También estabiliza la
austenita y disminuye la ductilidad.
Esta capa pasiva será la que proteja el material del ambiente agresivo en el que se encuentre.
Esto conlleva que la resistencia del aparato ortodóncico a la corrosión estará directamente
relacionado con la estabilidad de dicha película pasiva.
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Es erróneo tener un concepto estático sobre dicha película. Los agentes agresivos irán
atacando constantemente a dicha capa, y disolviendo los componentes de ésta. Su respuesta
será una constante “autoreparación”, fenómeno conocido como el de autopasivación. Por lo
tanto, supondrá un estado dinámico de la misma.
Dicha autopasivación fue estudiada por Rondelli en el 2000. Los resultados fueron que en
condiciones de un ataque generalizado en condiciones normales, todos los materiales tenían
una capacidad de autoreparación de su película pasiva parecida. Pero, en ataques graves
localizados, el nivel de autopasivación tenía el siguiente orden(11):
Ni-Ti ≤ Inoxidable ≤ Co-Cr ≤ Aleaciones de titanio.
Por lo que las aleaciones de titanio, descartando la de Níquel-Titanio, y la de cobalto-cromo
son las que ofrecían mayores márgenes de seguridad.
Con la disminución del pH, el potencial de picado, el potencial de protección y la gama pasiva
disminuyeron.(29)
I.7.2 Efecto de la porosidad en el comportamiento
frente a la corrosión
Las aleaciones porosas de las aleaciones níquel-titanio han atraído una gran atención como
uno de los biomateriales con futuro dentro del mundo de la ortopedia debido a sus óptimas
propiedades mecánicas para estos tratamientos y a la posibilidad de adaptar la estructura de
poros al crecimiento de tejido.(30)
La estructura compleja y mayor área de superficie expuesta que ofrecen las zonas porosas
dificulta el proceso de liberación de iones de níquel, que estudiaremos a continuación.
Un estudio de Sun en 2011 propone la comparación de las características de corrosiones
níquel-titanio en muestras porosas y densas. Dicho estudio llego a las siguientes conclusiones:
a) La muestra porosa era más susceptible a la corrosión por picadura que la aleación densa.
Este resultado era esperable, principalmente por dos motivos:
- Al tener mayor área real de superficie expuesta, existe mayor susceptibilidad a la
corrosión.
- La calidad del acabado superficial, la cantidad de los residuos en la superficie y la falta de
homogeneidad de los poros, afecta a la formación y calidad de la película pasivadora de
óxido. Esto se manifiesta en un descenso importante del potencial de picadura.
b) Una porosidad baja (poros pequeños (secundarios) < 10 µm) mostraron mayoritariamente
poros secundarios, con ellos probabilidad de que exista solución atrapada aumenta, y con
ello, la susceptibilidad a la corrosión por picaduras aumenta.
- Al aumentar la porosidad (poros grandes: {100-200} µm), existe mayor número de poros
interconectados, lo que permite el flujo del líquido y menor probabilidad de picaduras.
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c) Puesto que el potencial del electrodo varía con la distancia x en el poro, la tasa de
disolución del metal varía a lo largo de la superficie interna de los poros de acuerdo con el
comportamiento de polarización del metal bajo las condiciones electroquímicas locales,
como muestra la ecuación Ecuación I.11.
( ( ∫ ( (
E (x) es el potencial de electrodo a una distancia x en el poro E (0) es el potencial en la abertura del poro I (x) y R (x) son las magnitudes de la corriente que fluye respectivamente a una distancia x a través del electrolito de los poros y de la resistencia del paso del electrolito dentro del poro.
Ecuación I.11. Distribución del potencial en un poro
I.7.3 El problema de la liberación de iones
Como ya hemos visto, las películas pasivas están compuestas principalmente de óxido de
titanio, en las aleaciones de titanio, y de óxido de cromo, tanto en los aceros inoxidables como
en las aleaciones de cobalto-cromo.
Aunque los elementos anteriores son los componentes principales de las capas de óxido
pasivadoras de los materiales que estudiamos, no hay que olvidar la presencia de otros y sus
efectos perjudiciales sobre la salud.
En la tabla Tabla I.17 vemos los elementos presentes en la composición de los materiales
susceptibles de ser liberados y las cantidades máximas admisibles por el organismo.
Tabla I.17. Cantidades máximas de elementos agresivos para el organismo
ELEMENTO CANTIDAD MÁXIMA ADMISIBLE (mg/día)
Fe 56
Cr -
Ni 0.3-0.5
Mn 2
Cu -
Aunque el cromo puede conllevar problemas para la salud, se considera que tiene poca
toxicidad.(13)
Varias investigaciones estudiaron la influencia de la presencia de níquel en cultivos celulares,
llegando a las siguientes conclusiones:(31)
- Para abajas concentraciones de níquel, pueden producir estimulación leve del
crecimiento celular.
- Para concentraciones elevadas de Ni (15-30 mg/ml) la tasa de crecimiento de las
células entró en depresión, con cambios morfológicos.
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El níquel puede causar hipersensibilidad, dermatitis de contacto, asma y citotoxicidad. Con
células humanas cultivadas, se informo que el níquel es moderadamente tóxico. Algunos
aspectos sobre el níquel son los siguientes:
- Las mujeres son diez veces más sensible al níquel que los hombres.
- Una ingesta de níquel pobre parece ocasionar una mejora de los actuales eccemas de
contacto crónicas.(10)
- 10-30% de la población femenina de Europa es alérgica al níquel.(08)
- Los iones liberados de los aparatos de ortodoncia en los estudios realizados revelan
que fueron insignificantes en comparación con la cantidad de comida diaria y la ingesta
de agua. Pero una cantidad pequeña de liberación podría producir sensibilidad cuando
los aparatos de ortodoncia se encuentran en lugar de 2 a 3 años.(13)
Tabla I.18. Dosis de níquel
NIVEL DE SUMINISTRO COMPOSICIÓN (µg/día)
Suministro diario en la ingesta de comida 300 – 500
Concentración crítica para inducir alergia 600 - 2500
El hierro es un componente de la hemoglobina, mioglobina y enzimas. Puede causar toxicidad
aguda.(01)
El cromo trivalente, presente en los alimento, es esencial para mantener el metabolismo
normal de la glucosa en el cuerpo humano. Su toxicidad es baja si no se ingieren dosis muy
altas.(01)
Con respecto al manganeso, es un elemento esencial en todas las especies de animales. La
deficiencia de este puede causar un pobre desempeño reproductivo, retraso del crecimiento y
un funcionamiento anormal de hueso y cartílago. Dosis altas pueden tener efectos bastantes
tóxicos.(01)
El cobre es más citotóxico que el níquel. (04)
Con relación a la cinética de la liberación de iones podemos discutir los resultados del estudio
realizado por Staffolani en 1999. En dicho estudio se midió la cantidad liberada de iones tras el
primer, 14 y 28 día de un aparato ortodóncico compuesto de bracket de inoxidable 316 y arco
con memoria de forma NiTi, unidos mediante soldadura cuya composición se muestra en la
Tabla I.19, en diferentes soluciones de distinta acidez. Ésta se ajustó con la adición de HCl. (04)
Tabla I.19. Ejemplo de composición de la soldadura en arco NiTi – bracket AISI 316
PALADIO, Pd COBRE, Cu PLATA, Ag
15 % 20 % 65 %
Los resultados se muestran en las gráficas, de iones acumulados-día: figuras Figura I.11, Figura
I.12 y Figura I.13.
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Figura I.11. Evolución de la cantidad de iones Ni liberados acumulados en 28 días
En la Figura I.11 podemos observar como la velocidad de liberación de iones de níquel mayor
se da durante el primer día. Comparando los niveles de acidez pH 3.5 y pH 6.5, concluimos que
cuanto mayor es la acidez del medio, mayor agresión ejercerá sobre el material.
Figura I.12. Evolución de la cantidad de iones Cr liberados acumulados en 28 días
En la Figura I.12. Evolución de la cantidad de iones Cr liberados acumulados en 28 días,
podemos evaluar la evolución de la liberación de iones cromo por el aparato de ortodoncia. Al
igual que discutimos con el níquel, la liberación de cromo mayor se da durante el primer día., y
en mayor medida para niveles de acidez superior.
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Figura I.13. Evolución de la cantidad de iones Cu liberados acumulados en 28 días
Los iones liberados de cobre se muestran en la figura Figura I.13. Evolución de la cantidad de
iones Cu liberados acumulados en 28 días Este cobre podría estar relacionado con la
soldadura. Es interesante observar como a pH 3.5 la velocidad aumenta al final del ensayo, a
diferencia del níquel y el cromo.
Tras una visión general sobre la corrosión y las consecuencias que puede conllevar en los
aparatos de ortodoncia, a continuación resumimos los principales mecanismos de corrosión
que se dan durante el tratamiento: corrosión galvánica, uniforme, por aireación diferencial,
grieta y picaduras, intergranular, por rozamiento, por tensión y por fatiga.
Aunque la cantidad de los iones de Níquel liberados pudiera estar muy por debajo de la
concentración crítica (300-500 µg/día), podría ser suficiente para inducir a largo plazo
respuestas inflamatorias o alterar el comportamiento celular.(02)
I.7.4 Formas de corrosión en los aparatos de
ortodoncia arco-bracket.(32)
I.7.4.1 Corrosión galvánica
Cuando dos materiales o aleaciones con distinta composición y unidos eléctricamente quedan
expuestos a un electrolito pueden sufrir los efectos del mecanismo de corrosión.
Las composiciones elementales diferentes de estos dos tipos de aleaciones dan lugar a
diferencias en sus potenciales de corrosión. Si dicha diferencia de potencial entre dos tipos de
metales es suficientemente alta, el metal menos estable tiende a corroer y a oxidar mediante
liberaciones de iones en la solución a medida que se desintegra.(19)
Estas células galvánicas también pueden originarse en otras circunstancias diferentes a la de
materiales con diferente composición, como a un diferencial de pH, acabados superficiales
diferentes (rugosidad) o al trabajo debido a una flexión repetida de endurecimiento.
En el presente estudio, pueden darse tres situaciones posibles de corrosión galvánica.
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a) En un mismo bracket o arco, con una composición binaria, pueden resultar zonas con
un material predominante y otra próxima del otro material. Esta situación es candidata
para una corrosión galvánica.
b) En la configuración de un aparato desmontable con la unión de un bracket con un arco
de materiales diferentes, también se dan los requisitos necesarios para la corrosión
galvánica. La soldadura de la base con la aleta en el bracket, con material de aporte
diferente al arco o al bracket, también puede intervenir.
c) En la configuración de un aparato desmontable con la unión de un bracket MIM con un
arco de materiales diferentes. En este caso, no existe soldadura en el bracket por lo
que no intervendría en la corrosión.
En el estudio de Siargos de 2009, se comparó la interacción galvánica entre dos tipos brackets
inoxidables, convencionales y MIM con arcos NiTi. La conclusión a la que se llegó es que dichos
brackets producen similares diferenciales de potencial con los arcos.(19)
Puesto que este mecanismo de corrosión es el objeto de nuestro estudio, en el capítulo II,
realizamos un análisis más exhaustivo.
I.7.4.2 Ataque uniforme
Macroscópicamente, el ataque uniforme es una forma de corrosión electroquímica que ocurre
con igual intensidad en toda la superficie expuesta. El metal se somete a una redacción redox
con el entorno circundante. A nivel microscópico, las reacciones de oxidación y reducción
tienen lugar azarosamente sobre la superficie metálica.(33)
I.7.4.3 Corrosión por aireación superficial
En la configuración del aparato ortodóncico existen cavidades, tal como se indica en la Figura
I.14, que pueden albergar microorganismos formadores de placa.
En la tabla Tabla I.1. Reacciones en la metabolización de carbohidratos por las bacterias
bucalesya vimos las reacciones químicas del metabolismo de dichos organismos. Como
consecuencia de ello, en la cavidad donde resida el microorganismo se produce una reducción
del pH y el agotamiento del oxígeno. Es decir, una zona donde se combina la dificultad de
pasivación del material con un incremento del ataque de los iones agresivos circundantes.
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Figura I.14. Configuración arco-bracket frente a la aireación diferencial
I.7.4.4 Corrosión de la grieta y por picadura
El mecanismo de corrosión es bien parecido al explicado en el punto anterior con la aireación
diferencial. En este caso, la cavidad no se debe a la configuración del aparato, sino a defectos
superficiales del material.
Los brackets y arcos no tienen sus superficies perfectamente lisas. Microscópicamente,
pueden existir pequeñas cavidades como pozos o grietas.
Podemos dividir en dos fases el estudio de la corrosión por picaduras: la nucleación y el
crecimiento. La nucleación o inicio de la picadura se debe a pequeñas grietas o alteraciones
puntuales de la composición. Una vez iniciada, la fase de crecimiento es semejante al
mecanismo de corrosión por aireación superficial.
Un estudio analizó las capas pasivas de diferentes arcos NiTi en saliva artificial y las
rugosidades superficiales correspondientes. Se concluyó que a pesar de que la rugosidad de la
superficie de los alambre tenían diferencias significativas, no se corresponde con la resistencia
a la corrosión. Por lo que se sugirió que, en la susceptibilidad a la corrosión, la tensión
superficial residual del proceso de fabricación puede ser un factor más importante que la
rugosidad de la superficie.(33)
I.7.4.5 Corrosión intergranular
La sensibilización de los materiales, siendo los inoxidables particularmente sensibles a ello, es
la causa del origen de este mecanismo de corrosión. Cuando estos materiales son sometidos a
procesos de calefacción, como en la soldadura, a temperaturas tan bajas como son los 350ºC,
se produce la reacción del cromo con el carbono, formando carburo de cromo Cr23C2. Estas
partículas precipitadas se forman a lo largo de los límites de grano.
El cromo y el carbono difunden hacia los límites de grano, empobreciendo de cromo las zonas
adyacentes, lo que conlleva a dos efectos:
a) La aleación se vuelven más quebradiza debido al deslizamiento de interferencia
b) El cromo utilizado en la reacción para formar carburo deja de estar disponible para la
formación de la capa pasiva de óxido.
Estudio de la corrosión galvánica en materiales de ortodoncia. Par arco-bracket La ortodoncia y los materiales
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Como podemos ver en la figura Figura I.15 los límites de grano se convierten en zonas
susceptibles a la corrosión.
Ya vimos en el apartado I.2, existen brackets de acero inoxidable en los que son soldadas las
aletas a la base. Éstos serán particularmente susceptibles a este tipo de corrosión.
Figura I.15. Corrosión intergranular en un AISI 304 sensibilizado. 100x(34)
I.7.4.6 Corrosión por rozamiento
Durante el tratamiento de ortodoncia, el arco transmite la fuerza al bracket. Las superficies de
contacto de ambos, en función de la rugosidad correspondiente, sufren el rozamiento, como
se esquematiza en la figura Figura I.16.
La aplicación continuada de la fuerza en dicha interfaz causa el cizallamiento entre ambas,
alterando las capas superficiales de óxido protectoras. De esta manera, los metales quedan
expuestos a la corrosión.
Estudio de la corrosión galvánica en materiales de ortodoncia. Par arco-bracket La ortodoncia y los materiales
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Figura I.16. Esquema del mecanismo de la eliminación de la capa pasiva debido al
rozamiento
I.7.4.7 Corrosión bajo tensión
La explicación del fallo de un material puede deberse a muchos factores, dos de ellos pueden
ser la tensión y la corrosión. Para el primero, se realizan caracterizaciones mecánicas del
material como pudieran ser el módulo de elasticidad, coeficiente de Poisson, límite elástico,
tensión de rotura, etc. Para el segundo, los estudios van encaminados a las características
electroquímicas del material en estudio, como potencial de corrosión, potencial de picadura,
transpasivación, etc.
Pero, las condiciones de trabajo de estos materiales nos invitan a pensar que la tensión y la
corrosión se darán simultáneamente. Por lo que a la caracterización mecánica y electroquímica
habrá que sumar la sinergia entre ambas, dibujando dos escenarios posibles:
- Fallo mecánico a niveles inferiores a los esperados, debido al efecto de la corrosión.
- Aparición de indicios de corrosión en situaciones de no susceptibilidad del material a
ella, debido a los efectos de la tensión mecánica.
Dentro del segundo escenario, pueden darse dos situaciones. Podríamos encontrar corrosión a
niveles de potencial más bajo que el que caracteriza el material.(32) También puede darse que
la tensión originara, dentro de un mismo material, unos sitios que actuaran como ánodos y
otros como cátodos, facilitando la corrosión.
El problema de la explicación del mecanismo de fallo, de una manera global y para todas las
situaciones, no está resuelto. Podríamos decir que no existe aún modelo científico de la
sinergia tensión-corrosión.(35)
Existen numerosos estudios que llegan, incluso, a conclusiones contradictorias. Para ciertas
situaciones, si está claro que la tensión conllevaría la generación de imperfecciones en el
material, como hoyuelos o grietas. Y, a partir de entonces, se comenzaría una corrosión por
grieta/picaduras como la explicada anteriormente.
Estudio de la corrosión galvánica en materiales de ortodoncia. Par arco-bracket La ortodoncia y los materiales
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I.7.4.8 Fatiga-corrosión
La situación es análoga a la corrosión bajo tensión. Si ya de por sí, a las cargas cíclicas, aún con
niveles menores a la de la resistencia del material, pueden conducir al fallo mecánico,
añadimos los efectos de la corrosión, conduce a una situación de agresión importante a la
resistencia del material.
Un estudio sobre la fatiga-corrosión analizó el comportamiento de arcos de Níquel-Titanio, de
Titanio-Molibdeno y de acero inoxidable. En las conclusiones del estudio, se reveló que
ninguno de estos materiales mostró incremento de la corrosión como resultado de la
mecánica-electroquímica.
I.7.4.9 Corrosión microbiológicamente influenciada
Durante el tratamiento, los microorganismos, y los productos derivados de la existencia de
éstos, residentes en el ambiente bucal, pueden afectar a las materiales de ortodoncia.
Primeramente, como vimos en el apartado I.3, correspondiente al entorno bucal, el
metabolismo de las especies microbianas pueden alterar las condiciones ambientales de
trabajo de los aparatos ortodóncicos.
Pero las bacterias pueden ser también agentes directo de la corrosión. Ciertas especies, para
desarrollar sus procesos metabólicos, absorben metales. De esta forma, las condiciones
ambientales donde los aparatos de ortodoncia desarrollan su trabajo, se vuelve más complejo.
Ya no son solo los iones, como cloruros o fluoruros, los agentes agresivos en pro de la
corrosión de los materiales de los aparatos de ortodoncia, sino también las propias bacterias
las que, directamente, pueden atacar a estos materiales.
I.7.5 Tratamientos superficiales de arcos NiTi
Como vimos en el apartado sobre la pasivación de los materiales. La película inerte superficial
de óxido de titanio (TiO2), en las aleaciones de titanio, reduce la liberación del ión metálico en
el medio bucal. En el caso de los aceros inoxidables y de las aleaciones de cobalto-cromo está
capa pasiva estaba formada principalmente de óxido de cromo.
Los investigadores han estudiado distintos tratamientos superficiales como medio para
prevenir reacciones adversas de los implantes. Distintos estudios revelan que dependiendo del
grosor, composición y morfología de la capa pasiva, la corrosión y la liberación de iones puede
variar.(02)
Aunque los tratamientos superficiales evidencian una gran mejora en la resistencia a la
corrosión localizada, sin embargo, no modificaron la propensión intrínseca de la masa de
aleación para desarrollar una película protectora en condiciones operativas.(11)
En la figura Figura I.17 se observa la diferencia de liberación de iones Ni de un arco Níquel-
Titanio, en un arco no tratado y en otro con un tratamiento de oxidación aplicado. Observando
dicha gráfica podemos concluir que, tanto en NiTi tratados como en no tratados, existe un
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periodo inicial de alta velocidad (pendiente grande) y posteriormente, se alcanza un nivel de
saturación.
Figura I.17. Comparación entre la evolución de la liberación de Ni a lo largo del tratamiento
entre un NiTi no tratado y otro con un tratamiento de oxidación aplicado(02)
La ventaja está en el nivel de liberación. El NiTi tratado ofrece una cantidad de iones níquel
liberada menor que en los materiales no tratados.
I.7.5.1 Deposición física de vapor (PVD): Arcos NiTi con iones de
nitrógeno implantados (37)
Recubrimiento iónico cuya técnica consiste en la modificación de la superficie a través de
sustratos con diversas películas de capa fina.(36)
Mejora la resistencia a la corrosión. Baja susceptibilidad a la corrosión localizada.
Un análisis superficial revela un pico fuerte para el nitruro además de los picos de TiO2 en la
superficie superior.
Los resultados parecen sugerir que la capa de TiO2 formada en la superficie superior puede ser
disuelta por HF, debido a un aumento de la concentración de fluoruro o descenso del pH, pero
la capa de TiN probablemente actúa para mantener la baja susceptibilidad a la corrosión
localizada.
I.7.5.2 Tratamientos de oxidación(02)
Espinar, en 2011, realizó un estudio de la influencia de los tratamientos de oxidación sobre
arcos de ortodoncia de níquel-titanio.
Estudio de la corrosión galvánica en materiales de ortodoncia. Par arco-bracket La ortodoncia y los materiales
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El objetivo era estudiar la posibilidad de realizar un tratamiento superficial que consiguiera
una capa de oxido de titanio sin la presencia del níquel, evitando así su liberación en el
microorganismos y las consecuencias que ya estudiamos.
El tratamiento de oxidación consistía en someter el arco níquel-titanio a una atmósfera de
oxígeno a baja presión, proporcionando una concentración superficial de níquel muy baja.
Las conclusiones que se obtuvieron fueron las siguientes:
a) La difusión de oxígeno en arcos NiTi conlleva el crecimiento de una película superficial
de óxido de titanio. El espesor de ésta depende de la temperatura y del tiempo del
tratamiento. Se obtiene una capa homogénea en toda la superficie y con buena
adherencia, ya que se trata d un método de reacción química entre el sustrato y el gas
oxígeno, no de proyección.
b) El perfil de concentración de níquel, en porcentaje atómico, se muestra en la Figura
I.18.
En la Figura I.18 podemos observar como existe una capa de casi 20 nm exenta de níquel. A
diferencia de los tratamientos realizados a presión atmosférica, podemos afirmar que existe la
oxidación específica del titanio, pues no se detectaron óxidos de níquel en la capa pasiva de
TiO2.
Figura I.18. Concentración de níquel en función de la profundidad del arco NiTi
c) El coeficiente de fricción sufrió una evolución, desde los 1.35 a los 0.40, con el
tratamiento. Como vimos en el apartado sobre la fricción, esto conlleva a generar
movimientos dentales con mayor eficiencia y en un tiempo más corto.
d) A diferencia del método por proyección PVD, la oxidación es un tratamiento basado en
reacción química entre el sustrato y el gas oxígeno, por lo que la adherencia mejora
considerablemente.
El precio a pagar por el uso del tratamiento de oxidación está relacionado con la modificación
de las temperaturas de transformación. Una variación de 0.1% de la concentración de níquel,
puede conllevar una variación de la temperatura de formación de la martensita en tres grados.
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La explicación la encontramos que al disminuir la cantidad de níquel en la zona superficial del
material, aumenta la cantidad de titanio que se oxida. Esto quiere decir, que cierta cantidad de
titanio emerge del interior del material, disminuyendo la cantidad de éste en él. Esto conlleva
una mayor estabilidad de la austenita (↓Ms, Mf y ↑As, Af)
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II. La corrosión galvánica: Modelización del problema
II. La corrosión galvánica: modelización del
problema
En el apartado I.7.4.1 ya se presentó la corrosión galvánica como un posible mecanismo de
corrosión en los aparatos de ortodoncia. Para que exista la posibilidad de que se active dicho
mecanismo, solo basta el contacto de dos materiales metálicos diferentes en un electrolito.
En la figura Figura II.1 se esquematiza las condiciones de trabajo de los aparatos de los
aparatos ortodóncicos. Como podemos observar, se dan las condiciones para que se
desarrolle corrosión galvánica.
Figura II.1. Contacto metálico en presencia de electrolito en par arco-bracket
En este capítulo realizaremos un modelado de este tipo de corrosión, su espontaneidad y
cinética. Posteriormente, los contextualizaremos en el par arco-bracket y el ambiente bucal.
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II.1 Modelo de la corrosión galvánica (33),(38)
La corrosión galvánica es un tipo de corrosión electroquímica. Las reacciones que conforman
dicha corrosión son de tipo redox, es decir, reducción y oxidación.
Los elementos que intervienen en el mecanismo de la corrosión galvánica del par arco-bracket
se recogen en el modelo de la figura Figura II.2.
Figura II.2. Modelo de corrosión galvánica
En el ánodo, que corresponderá con el metal menos noble, como veremos más adelante, se
produce la reacción de oxidación, y por consiguiente, la degradación, como expresa la
Ecuación II.1. Reacción de oxidación.
Ecuación II.1. Reacción de oxidación
Un electrolito, en este caso la saliva, que estudiamos en el apartado I.3, es el medio húmedo.
Cumple con dos funciones necesarias para el desarrollo de la corrosión galvánica:
a) El contenido en cloruro, como vimos en el apartado I.3.1, y en fluoruros, debidos a los
productos higiénicos, que estudiamos en el apartado I.3.3, tendrán un
comportamiento agresivo frente a las capas protectoras pasivas de los materiales,
facilitando la corrosión.
b) El contenido de agua que de la saliva y el oxígeno disuelto, debido a la respiración,
serán los reactivos catódicos en la reacción de reducción.
El metal más noble, en cuya superficie transcurrirá la reacción catódica, será el cátodo. Tendrá
un comportamiento inerte, cuya función será la del transporte de los electrones provenientes
del ánodo hasta entregarlos para que transcurra la reacción catódica, quedando protegido de
los efectos de la corrosión.
Existen varias posibilidades de reacción catódica, según el tipo de electrolito, como podemos
ver en las ecuaciones Ecuación II.2, Ecuación II.3 y Ecuación II.4. Pueden ocurrir dos o más
reacciones de reducción simultáneamente.
Ecuación II.2. Reacción catódica en una disolución ácida con oxígeno disuelto
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( Ecuación II.3. Reacción catódica en disolución acuosa neutra o básica (pH > 4.3) con oxígeno
disuelto
( Ecuación II.4. Reacción catódica en disolución ácida (pH < 4.3)
II.1.1 Espontaneidad de la corrosión galvánica
Ya hemos establecido las ecuaciones que modelan el comportamiento electroquímico de la
corrosión galvánica. Pero, ¿en qué condiciones se activa el mecanismo de corrosión? ¿Cuánto
influye la capa pasiva? ¿A qué velocidad ocurren las reacciones de reducción y oxidación?
No todos los materiales metálicos se oxidan con la misma facilidad. Para evaluar esta facilidad
o espontaneidad a oxidarse o reducirse, se utiliza la serie de fuerzas electromotrices (fem).
Ésta, muestra los valores de la diferencia de potencial, Vº, que se forma entre el cátodo, la
semipila de referencia de platino sumergida en 1 mol de iones H+, y el ánodo, formada por una
semipila estándar del material correspondiente. La serie fem transcurre a 25ºC.
Toda la serie fem estándar está planteada como una reducción, es decir,
Hay que especificar que si para una reacción tenemos un potencial V0, la reacción
inversa tendrá un potencial de igual valor y signo contrario.
Ya podemos realizar un primer modelo de la pila galvánica que forman dos metales en
contacto en un electrolito.
Ecuación II.5. Semirreacciones de oxidación y reducción, y reacción electroquímica tota, con los potenciales asociados.
De la ecuación Ecuación II.5 obtenemos una medida de la espontaneidad, como es la
diferencia de potencial ΔVº. Cuanto más positiva sea ésta, más espontánea será la reacción. Si
fuera negativa, la reacción espontánea es la inversa de la ecuación Ecuación II.5.
II.1.2 Influencia de la concentración y de la
temperatura
El modelo descrito por la ecuación Ecuación II.5 está planteado en unas condiciones
específicas: 250 C y 1 mol de concentración en cada semipila.
La ecuación de Nerst nos permite evaluar variación que se produce en la diferencia de
potencial, ΔV0, cuando la temperatura o las concentraciones son otras.
(
(
)
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Ecuación II.6. Ecuación de Nerst
Donde R es la constante de los gases y F, la constante de Faraday, que tiene un valor de 96500
C/mol.
II.1.3 Influencia de la polarización y la pasivación
Todo lo que hemos planteado hasta ahora se encuentra en condiciones de equilibrio. En la
realidad, el valor de los potenciales tendrá una variación con respecto a lo mostrado en la lista
fem. Esta variación se le denomina polarización, y se representa mediante el sobrevoltaje η.
Ecuación II.7. Expresión del sobrevoltaje (polarización)
En la figuras Figura II.3 y Figura II.4 vemos la relación entre la densidad de corriente, i, y el
sobrevoltaje, η, tanto para la reacción anódica como catódica, respectivamente.
Figura II.3. Curva de polarización (reacción
anódica)
Figura II.4. Curva de polarización (reacción
catódica)
Esta polarización por activación puede modelarse mediante la ecuación Ecuación II.8.
Polarización por activación
(
)
Ecuación II.8. Polarización por activación
β y i0 son constante para cada material. Al parámetro i0 se le conoce como densidad de
corriente de intercambio.
A partir de aquí, diferenciaremos entre el comportamiento catódico del anódico.
Estudio de la corrosión galvánica en materiales de ortodoncia. Par arco-bracket La corrosión galvánica: modelización del problema
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II.1.3.1 Polarización catódica
En la reacción catódica podemos experimentar una tipo de polarización más, la polarización
por concentración. Esta polarización tiene lugar cuando la velocidad de la reacción está
limitada por la difusión en la disolución.
El comportamiento de la polarización por concentración lo podemos observar en la Ecuación
II.9. Polarización catódica por
(
)
Ecuación II.9. Polarización catódica por concentración
Al parámetro iL se le conoce como corriente de difusión límite.
La combinación de ambas polarizaciones de la reacción catódica podemos verla en la figura
Figura II.5.
Figura II.5. Curva de polarización catódica
II.1.3.2 Reacción anódica
La reacción anódica es la que está relacionada con la oxidación del metal menos noble, como
ya vimos al comenzar al capítulo y en la ecuación Ecuación II.1, de ahí su importancia.
Como vimos en el apartado I.7.1, los materiales que estudiamos generan una película
superficial protectora frente a la corrosión. Este efecto se conoce como pasivación. Éste y
otros efectos describiremos a través de la figura Figura II.6.
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Figura II.6. Curva de polarización anódica
En la figura SS hemos definido tres sobretensiones que indicamos en las ecuaciones Ecuación
II.10, Ecuación II.11 y Ecuación II.12.
Ecuación II.10. Sobretensión en el inicio de la pasivación
Ecuación II.11. Sobretensión en el final de la pasivación
Ecuación II.12. Sobretensión en el inicio del picado
Para sobretensiones pequeñas ( ), existe una relación lineal entre la sobretensión y
el logaritmo de la corriente. En esta región se dice que el metal se disuelve en forma activa.
Entre las sobretensiones y el material sufre una oxidación superficial, formándose
la capa pasivante que vimos en el apartado I.7.1.
Si la película es aisladora, como es el caso del Al, Zr o el Te, entre otros, al aumentar el
potencial la película pasivante irá aumentando su espesor sin que se note un aumento
importante de corriente. Este comportamiento queda reflejado en la curva tipo 1 de la figura
Figura II.6.
Otros materiales, como es el caso del cromo o el manganeso, la película pasivante está
formada por elementos que pueden oxidarse a una valencia mayor y dar productos solubles, el
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aumento de la corriente va acompañado de disolución del metal. Este fenómeno se conoce
como transpasividad y corresponde con la curva tipo 2.
Por encima de cierto potencial ( ) en ambiente con iones agresivos, como es el caso del
cloruro, la película puede perder estabilidad y producirse fenómenos de corrosión localizada,
como el picado. El hierro y el cromo son de los materiales que experimentan este fenómeno,
que queda recogido en la curva tipo 3.
II.1.3.3 Diagrama de Evans
Al representar conjuntamente las curvas de polarización anódica y catódica, obtenemos el
diagrama de Evans de la figura Figura II.7. (39)
Sabemos que las velocidades de corrosión y reducción deben ser iguales, por lo que del corte
de ambas curvas obtenemos el potencial de corrosión (Vc) y la intensidad de corrosión (Ic)
Conviene señalar que en el diagrama de Evans se representa la intensidad de corriente y no su
densidad, ya que lo que se igualan son las intensidades catódicas y anódicas no sus
densidades, que pueden ser distintas en función de las superficies del cátodo y ánodo.
Figura II.7. Diagrama de Evans
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II.1.4 La cinética de la corrosión galvánica.
La velocidad de corrosión se puede evaluar desde dos puntos de vista diferentes.
Considerando la velocidad de corrosión como la velocidad de eliminación de material como
consecuencia de la acción química, cuya expresión puede ser la de la Ecuación II.13. Velocidad
de corrosión en función de la penetración de la corrosión, definiéndose la velocidad de
penetración de la corrosión (VPC)
Ecuación II.13. Velocidad de corrosión en función de la penetración de la corrosión
W es la masa perdida (mg) después del tiempo de exposición t (horas); ρ es la densidad del
material (g /cm3) y A su área (cm2). K es una constante que, para las unidades dadas, vale 87.6
y VPC resulta en mm/año.
De otro modo, si consideramos la velocidad de corrosión en función de la densidad de
corriente que interviene en las reacciones redox, obtenemos la ecuación Ecuación II.14.
Ecuación II.14. Velocidad de corrosión en función de la densidad de corriente
II.2 Variables del modelo de corrosión
Del desarrollo del presente capítulo, podemos destacar cuatro variables representativas en el
estudio de la corrosión galvánica:
a) Composición del material. El mecanismo de oxidación del material dependerá de la
composición de éste, pues tendrá influencia en aspectos como potencial de corrosión
y tipo de capa pasiva.
b) Temperatura. Como vimos en la ecuación de Nerst (ecuación Ecuación II.6), la
temperatura tendrá influencia en la diferencia de potencial que se formará entre
cátodo y ánodo. Desde el punto de vista termodinámico, una mayor temperatura
indica una disponibilidad mayor de energía que influirá en la activación de las
reacciones.
c) Composición del electrolito y pH. Como vimos al comenzar el capítulo, tanto el agua
como el tipo de iones disueltos afectará al mecanismo de la corrosión galvánica en una
doble vertiente. Por un lado aporta la cantidad de agua, oxígeno disuelto y/o cationes
de hidrógeno disuelto necesarios en las reacciones catódicas. El contenido en cloruros
y fluoruro tendrán un carácter agresivo frente a la capa pasiva, pudiéndole llevar a la
inestabilidad.
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Estudio de la corrosión galvánica en materiales de ortodoncia. Par arco-bracket La corrosión galvánica: ensayo tentativo.
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III. La corrosión galvánica: Ensayo tentativo
III. La corrosión galvánica: ensayo tentativo.
III.1 . Introducción y objetivos
Se realizó un ensayo tentativo de corrosión galvánica de pares arcos-brackets como primer
acercamiento a dicho estudio.
Por su uso extendido en la ortodoncia, según la bibliografía consultada, se escogieron tres
tipos de brackets: acero inoxidable, titanio y Co-Cr. De los mismos, un inoxidable y el Co-Cr,
tienen composiciones libres de níquel. Dichos brackets se combinaron con diferentes tipos de
arcos de aleaciones níquel-titanio, un cobre-níquel-titanio y un inoxidable sin níquel.
Incluimos en el estudio un segundo tipo de combinación bracket-arco dental, probeta 10:
brackets inoxidables con arcos inoxidables sin níquel. Lo especial de esta combinación es la
presentación de una patología constante según nos indicaron expertos ortodónticos: fisura por
un punto del arco tras un tiempo de tratamiento, relativamente breve, en los pacientes.
Como se indicó en la introducción del presente proyecto, con respecto a la bibliografía
consultada, proponemos una nueva línea de investigación: entendemos que un ambiente
húmedo, como es el basado en niebla, es más representativo del medio bucal que un medio
acuoso, como los ensayos realizados por inmersión. Por lo que se utilizó una cámara de niebla
salina, alimentada con saliva artificial, como veremos en el apartado III.2.
Estudio de la corrosión galvánica en materiales de ortodoncia. Par arco-bracket La corrosión galvánica: ensayo tentativo.
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También se consideró la posible corrosión galvánica existente por el contacto de dos
elementos metálicos como son los brackets y los arcos. Por lo que se realizó el montaje real de
arcos y brackets en probetas como se aprecia en la Figura III.38. Para ello se utilizó los elásticos
que se utilizan habitualmente en la ortodoncia.
Todo ello queda reflejado en las condiciones de ensayo consideradas en el que se realizó con
carácter tentativo en los pares arcos y brackets estudiados.
III.2 . El ensayo
El periodo medio entre visitas de seguimiento del paciente, durante el tratamiento, son de 28
días. Ese fue el periodo de ensayo practicado sin interrupción, ya que es interesante ver la
dinámica de comportamiento de los mismos entre controles del ortodóncico.
Se generó una niebla a partir de saliva artificial tipo Fusayama-Meyer, cuya composición
podemos ver en la tabla Tabla I.2, cuyo proceso vemos en el apartado III.2.1.
También se consideró la temperatura corporal de 37ºC para fijar la misma como temperatura
de la saliva artificial atomizada.
Estudio de la corrosión galvánica en materiales de ortodoncia. Par arco-bracket La corrosión galvánica: ensayo tentativo.
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Figura III.1. Cámara de niebla
Figura III.2. Cámara de niebla con las
probetas
Figura III.3. Probetas colocadas en el interior
de la cámara de niebla
Figura III.4.Probetas colocadas en el interior
de la cámara de niebla (b)
Figura III.5. Probetas colocadas en el interior de la cámara de niebla (c)
III.2.1 La cámara de niebla(40)
La cámara de niebla salina es la mostrada en la figura Figura III.6.
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Figura III.6. Cámara de niebla salina utilizada en el ensayo
La generación de niebla saliva se consigue aprovechando la energía cinética del aire en la
desintegración de la saliva artificial. Esto se consigue en un atomizador como el mostrado en la
figura Figura III.7, instalado en la torre de aspersión, que vemos en la figura Figura III.8.
Figura III.7. Esquema básico de un
atomizador
Figura III.8. Esquema básico de la torre de
aspersión
La atomización se lleva a cabo mediante la alimentación simultánea de líquido y flujo de aire a
alta velocidad dentro de un espacio circular, llamado cámara de mezclado, que podemos ver
Estudio de la corrosión galvánica en materiales de ortodoncia. Par arco-bracket La corrosión galvánica: ensayo tentativo.
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en las figuras Figura III.7 y Figura III.8. El orificio de salida de la cámara de descarga se conoce
como orificio de descarga.
El flujo en dos fases que se forman cuando los dos fluidos involucrados, aire y saliva,
interactúan dentro de la cámara de mezclado y se conduce hacia el orificio de descarga:
- Una porción del líquido se desintegra en pequeñas gotas dentro de la cámara de
mezclado
- Otra parte sale del orificio de descarga en forma de una lámina delgada de líquido, la cual
se rompe en pequeñas partes que posteriormente forman gotas de varios tamaños
creando la niebla.
El control de la temperatura se consigue mediante el calentamiento del fluido y de un sistema
de calefacción de la cámara de exposición.
El depósito de saliva tiene como función contener la solución saliva con la que se genera la
niebla, y de su capacidad de almacenamiento depende el tiempo máximo que puede durar el
ensayo sin requerir la preparación de más solución.
La cámara de exposición tiene un aislamiento térmico en sus paredes para minimizar las
pérdidas de calor hacia el exterior, y el suelo de ésta tiene cierta inclinación, evitando la
formación de líquido y consiguiendo la evacuación por el sifón.
La cubierta de la cámara de exposición es transparente para poder tener una visualización de
lo que ocurre dentro. Está provista de un sello hermético húmedo, evitando los escapes de
niebla.
El manómetro nos indica permanentemente la medida de la presión del aire comprimido.
La cámara posee dos conductos de evacuación: uno de aireación permitiendo la evacuación de
la niebla de saliva artificial hacia el exterior del laboratorio, y un sifón, como desagüe del fluido
condensado.
III.2.2 Condiciones de ensayo
Puesto que se trató de un ensayo tentativo, las condiciones de ensayo fueron:
- Temperatura de 37oC, fijada en el panel de control que se indica en la figura Figura III.6,
consideramos dicha temperatura adecuada pues es la temperatura media corporal.
- Caudal de 1.5 l/h, ajustado en el mismo panel de control. Este caudal garantiza la formación
de una niebla lo suficientemente densa que conlleva una humedad adecuada sobre la
superficie metálica de los elementos ensayados.
- La duración del ensayo fue de 28 días naturales sin interrupción, que es el periodo medio que
consideramos entre visitas de un paciente al especialista ortodóncico.
- Niebla salina generada a través de saliva artificial tipo Fusayama-Meyer, cuya composición
podemos ver en la tabla Tabla I.2. El suministro se realizó a través del “depósito de saliva” que
Estudio de la corrosión galvánica en materiales de ortodoncia. Par arco-bracket La corrosión galvánica: ensayo tentativo.
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podemos ver en la Figura III.6. La reposición de saliva se fue realizando de tal manera que se
asegurara el suministro. Se controló en varias muestras la acidez, mostrando en todas un
comportamiento neutro con pH 6.5. Las condiciones del medio bucal, como se vieron en el
apartado I.3, ni son estáticas en un paciente ni las mismas de un paciente a otro, por lo que no
existe un estándar. Dicho problema se plantea en el capítulo IV de conclusiones.
III.2.3 Seguimiento durante el ensayo
Se realizó un seguimiento visual diario, comprobándose que las condiciones de ensayo eran las
establecidas y adecuadas.
Dicho seguimiento también supuso el control del nivel de saliva artificial en depósito para
evitar la interrupción de generación de niebla por falta de suministro de saliva. Los fines de
semana, el depósito fue rellenado completamente asegurándonos el correcto funcionamiento.
III.3 . Arcos y brackets ensayados
III.3.1 Arcos dentales
Los arcos dentales que se utilizaron en el presente ensayo tentativo se muestran en la tabla
Tabla III.1. En ella se muestran la referencia que se le asignó en el presente estudio, el tipo
según el apartado I.4, el diámetro de dicho arco y la referencia de dichos arcos.
Tabla III.1. Arcos dentales utilizados en el ensayo tentativo
REF MARCA TIPO DIÁMETRO REF. COMERCIAL
A1 FORESTADENT Maxilar Titanol 0.016” 280-0840
A2 FORESTADENT Maxillary Titanol 0.014” 204-0840
A3 TENSIC NiTi Termoactiva 0.014” 766-702-00
A4 3M OrthoForm III Avoid Nitinol Classic 0.016” 4296-519
A5 FORESTADENT Biostarter Bögen NiTi 0.016” 203-0840
A6 ORMCO NiTi NiTi 0.014” 205-0010
A7 GAC SentAlloy NiTi 0.014” 02-511-122
A8 ORMCO Cobre-NiTi 0.016” 205-1903
A9 CLASSONE Inoxidable sin níquel 0.016”
III.3.2 Brackets
En la Tabla III.2 podemos ver los brackets utilizados en este ensayo, que se combinaron con los
arcos de la Tabla III.1.
Estudio de la corrosión galvánica en materiales de ortodoncia. Par arco-bracket La corrosión galvánica: ensayo tentativo.
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Tabla III.2. Brackets utilizados en el ensayo tentativo
REF MARCA TIPO OTROS DATOS REF. COMERCIAL
B1 LEONE ExtremeEdgeWise Standard System
Inoxidable Sin níquel F9080-15
B2 DENTAURUM Equilibrium 2 Inoxidable 718-301-31
B3 ORMCO Titanium Titanio 448-6615
B4 TOPIC Mandíbula Co-Cr Sin níquel 790-307-00
B5 DENTAURUM Equilibrium Ti Titanio 718-501-31
B6 3M Victory Series Inoxidable 024-792
B8 TP Orthodontics Inoxidable 296-619
III.4 . Limpieza de arcos dentales y brackets
Durante la observación macroscópica, antes y después del ensayo, se procedió a la limpieza de
brackets y arcos dentales.
Tras el ensayo, se recurrió al procedimiento de liempieza según la norma ASTMG1-03 (2011)
Standard Practice for Preparing, Cleaning and Evaluating Corrosion Test Specimens.
III.4.1 Limpieza antes del ensayo
Antes de la caracterización macroscópica pre-ensayo, se eliminó todo resto de suciedad con
agua destilada y acetona, mediante inmersión y/o frotamiento, tanto de los brackets como de
los arcos dentales, para conseguir un nivel de limpieza óptimo.
III.4.2 Limpieza tras ensayo de los arcos dentales
Tenemos dos tipos de arcos dentales: NiTi e Inoxidables sin níquel. En la tabla Tabla III.3 se
describen los procedimientos de limpieza utilizados para cada uno de los tipos de arcos
dentales.
Tabla III.3. Procedimiento de limpieza de los arcos dentales(41)
MATERIAL DEL ARCO TIPO DE LIMPIEZA DESCRIPCIÓN DEL MÉTODO DE LIMPIEZA
NiTi (A1 a A8) Procedimiento químico
100 mL H2SO4 / 1000 mL Agua. 1 a 3 min 20 a 25oC
Inoxidable sin níquel (A9)
Procedimiento químico
100 mL HNO3 + 20 mL HF / 1000 mL Agua. 5 a 20 min 25oC
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III.4.3 Limpieza tras ensayo de los brackets
Tenemos 3 tipos de brackets: inoxidables, titanio y Co-Cr. En la tabla Tabla III.3 se describen los
procedimientos de limpieza utilizados para cada uno de los tipos de brackets.
Tabla III.4. Procedimiento de limpieza de los brackets(41)
MATERIAL DEL BRACKET TIPO DE LIMPIEZA DESCRIPCIÓN DEL MÉTODO DE LIMPIEZA
Inoxidables (B1, B2, B6 y B8)
Procedimiento químico
100 mL HNO3 + 20 mL HF / 1000 mL Agua. 5 a 20 min 20 a 25ºC
Titanio (B3 y B5) Co-Cr (B4)
Procedimiento electroquímico
20 g NaOH / 1000 mL Agua 5 a 10 min 20 a 25ºC Tratamiento catódico con 300 A/m2 de densidad de corriente. Se recomienda un ánodo de acero inoxidable S31600.
Aunque para el procedimiento electroquímico la norma ASTM G1-03 fija una densidad de
corriente determinada, si al difícil cálculo de la superficie de ataque sumamos que el
potenciostato del laboratorio no permite el control de amperaje con exactitud, no podemos
aportar una densidad de corriente determinada.
III.5 . Caracterización macroscópica de los arcos dentales
antes del ensayo
Se realizó una observación macroscópica con el microscopio óptico, para realizar una
caracterización del material antes de someterlo a ensayo.
Para la clasificación de imperfecciones superficiales, utilizamos el criterio de clasificación del
artículo “Relación entre los defectos de la superficie y el proceso de fabricación de ortodoncia
Ni-Ti arcos” (43)
En dicha publicación se proponen cinco patrones superficiales de los arcos de níquel-titanio
relacionadas con los procesos de fabricación, que se detallan en la Tabla III.5
Tabla III.5. Imperfecciones superficiales en arcos NiTi(43) PATRÓN DESCRIPCIÓN
Crack Grieta larga y profunda con bordes irregulares y de ancho variable
Scratch Fisura larga con bordes lisos y anchura constante
Dimple Pequeño agujero, depresión elíptica o redondeada (hoyuelos)
Poro Defecto profundo, generalmente redondeado
Liso Pocos defectos, ausencia de grietas y rugosidad media-baja
Como indica la publicación citada(43), la relación entre las irregularidades superficiales por el
proceso de fabricación y la resistencia a la corrosión no está confirmada ni caracterizada.
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III.5.1 Arco A1 (Titanol) antes del ensayo
Figura III.9. Arco A1 (Titanol) (a)
Figura III.10. Arco A1 (Titanol) (b)
En las figuras Figura III.9 y Figura III.10 tenemos dos imágenes tomadas de la observación del
arco A1 (Titanol). La superficie con tono dorado podemos identificarla como óxido de titanio.
Según la clasificación propuesta, podemos identificar imperfecciones tipo dimples.
III.5.2 Arco A2 (Titanol) antes del ensayo
Figura III.11. Arco A2 (Titanol) (a)
Figura III.12. Arco A2 (Titanol) (b)
El arco A2 presenta una superficie relativamente lisa con zonas con diferentes tipos de
imperfecciones. En la Figura III.12. Arco A2 (Titanol) (b), observamos una fisura larga que
podemos clasificar como scratch. En la figura Figura III.11 identificamos tanto dimples como
poros.
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III.5.3 Arco A3 (NiTi Termoactiva) antes del ensayo
Figura III.13. Arco A3 (NiTi Termoactiva) (a)
Figura III.14. Arco A3 (NiTi Termoactiva) (b)
El arco A3 muestra evidencias del proceso de fabricación mediante extrusión, ya que muestra
una tendencia lineal en un sentido de todas las imperfecciones.
La superficie es relativamente rugosa, conteniendo fisuras y grietas tipo crack como scratch.
También se observan puntualmente poros y dimples.
En la figura Figura III.14, podemos identificar imperfecciones debida al proceso de
manufactura por extrusión con restos corrosión.
III.5.4 Arco A8 (Cu-NiTi) antes del ensayo
Figura III.15. Arco A8 (Cu-NiTi) (a)
Figura III.16. Arco A8 (Cu-NiTi) (b)
En las imágenes Figura III.15 y Figura III.16, pertenecientes al arco cobre-níquel-titanio A8, el
proceso de fabricación mediante extrusión se revela tanto que se muestra una tendencia lineal
en una dirección de todas las imperfecciones.
Una superficie relativamente rugosa que revela imperfecciones tanto lineales, tipo scratch,
como puntuales, tipo dimple.
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III.5.5 Arco A9 (Inoxidable sin níquel) antes del ensayo
Figura III.17. Arco A9 (Inoxidable sin níquel)
(a)
Figura III.18. Arco A9 (Inoxidable sin níquel)
(b)
El arco A9, inoxidable sin níquel, muestra una superficie irregular sin ninguna dirección
preferencial de las imperfecciones. Podemos observar poros y fisuras tipo scratch.
III.6 . Caracterización macroscópica de los brackets antes
del ensayo
Al igual que en el apartado III.5 hicimos con los arcos, a continuación realizamos una
caracterización macroscópica de los brackets de ensayo. En vez de usar el microscopio óptico,
cuyos resultados óptimos se reducen a superficies planas, se utilizó una cámara digital Fujifilm.
Todos los brackets estudiados tienen una misma morfología.
En la parte inferior del bracket se encuentra la superficie en contacto con la pieza dental. Tiene
un diseño rugoso alto con el fin de conseguir la mayor adherencia posible entre el diente y el
bracket. Esta unión será la encargada de la transmisión de los esfuerzos.
En la parte superior del bracket se encuentra el soporte que será la zona por donde se realiza
la sujeción del bracket al arco, como vemos en la Figura III.19. Montaje del bracket, arco y
elástico..
Figura III.19. Montaje del bracket, arco y elástico.
Dicha sujeción se realiza situando el arco en unas muecas del bracket. La fijación se produce
con la ayuda de un elástico instalado con la ayuda de unas pinzas.
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III.6.1 Bracket B1 (Inoxidable sin níquel) antes del ensayo
Figura III.20. Bracket B1
(inox. sin níquel) (a)
Figura III.21. Bracket B1
(inox. sin níquel) (b)
Figura III.22. Bracket B1
(inox. sin níquel) (c)
III.6.2 Bracket B2 (Inoxidable) antes del ensayo
Figura III.23. Bracket B2
(inoxidable) (a)
Figura III.24. Bracket B2
(inoxidable) (b)
Figura III.25. Bracket B2
(inoxidable) (c)
III.6.3 Bracket B3 (Titanio) antes del ensayo
Figura III.26. Bracket B3
(Titanio) (a)
Figura III.27. Bracket B3
(Titanio) (b)
Figura III.28. Bracket B3
(Titanio) (c)
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III.6.4 Bracket B4 (Co-Cr sin níquel) antes del ensayo
Figura III.29. Bracket B4 (Co-Cr sin níquel) (a)
Figura III.30. Bracket B4
(Co-Cr sin níquel) (b)
Figura III.31. Bracket B4
(Co-Cr sin níquel) (c)
III.6.5 Bracket B5 (Titanio) antes del ensayo
Figura III.32. Bracket B5
(Titanio) (a)
Figura III.33. Bracket B5
(Titanio) (b)
Figura III.34. Bracket B5
(Titanio) (c)
III.6.6 Bracket B6 (Inoxidable) antes del ensayo
Figura III.35. Bracket B6
(inoxidable) (a)
Figura III.36. Bracket B6
(inoxidable) (b)
Figura III.37. Bracket B6
(inoxidable) (c)
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III.7 . Probetas
En las tablas Tabla III.6 a
Tabla III.9 están recogidas todas las probetas ensayadas en el estudio. En dichas probetas
quedan recogidas todas las combinaciones posibles de los arcos y brackets disponibles para
ensayar.
Se disponen de tres tipos de brackets: inoxidables (probetas 1, 2 y 3), titanio (probetas 4, 5 y 6)
y Co-Cr (probetas 7, 8 y 9). Todos estos brackets se combinan con ocho tipos de arcos NiTi.
La probeta 10 se recoge una combinación particular de brackets inoxidables y arcos
inoxidables sin níquel, cuya combinación, como se expuso en la introducción, expertos
ortodónticos nos indicaron que mostraba cierta patología: rotura por un punto del arco tras un
tiempo de utilización en los pacientes. Quedan incluidos en una probeta independiente,
probeta 10, la cual será objeto de estudio para ver la posibilidad de extraer alguna conclusión
sobre el problema planteado.
Tabla III.6. Probetas con brackets inoxidables y arcos NiTi
PROBETA 1 PRBETA 2 PROBETA 3
PAREJA BRACKET ARCO PAREJA BRACKET ARCO PAREJA BRACKET ARCO
1.1 B1 A1 2.1 B2 A1 3.1 B6 A1
1.2 B1 A2 2.2 B2 A2 3.2 B6 A2
1.3 B1 A3 2.3 B2 A3 3.3 B6 A3
1.4 B1 A4 2.4 B2 A4 3.4 B6 A4
1.5 B1 A5 2.5 B2 A5 3.5 B6 A5
1.6 B1 A6 2.6 B2 A6 3.6 B6 A6
1.7 B1 A7 2.7 B2 A7 3.7 B23 A7
1.8 B1 A8 2.8 B2 A8 3.8 B6 A8
Tabla III.7. Probetas con brackets de titanio y arcos NiTi
PROBETA 4 PRBETA 5 PROBETA 6
PAREJA BRACKET ARCO PAREJA BRACKET ARCO PAREJA BRACKET ARCO
4.1 B3 A1 5.1 B5 A1 6.1 B5 A1
4.2 B3 A2 5.2 B5 A2 6.2 B5 A2
4.3 B3 A3 5.3 B5 A3 6.3 B5 A3
4.4 B3 A4 5.4 B5 A4 6.4 B5 A4
4.5 B3 A5 5.5 B5 A5 6.5 B5 A5
4.6 B3 A6 5.6 B5 A6 6.6 B5 A6
4.7 B3 A7 5.7 B5 A7 6.7 B5 A7
4.8 B3 A8 5.8 B5 A8 6.8 B5 A8
3 Al no disponer de los brackets inoxidables B6 suficientes para completar la probeta, se utilizó otro
bracket inoxidable, B2
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Tabla III.8. Probetas con brackets de Co-Cr y arcos NiTi
PROBETA 7 PRBETA 8 PROBETA 9
PAREJA BRACKET ARCO PAREJA BRACKET ARCO PAREJA BRACKET ARCO
7.1 B4 A1 8.1 B4 A1 9.1 B4 A1
7.2 B4 A2 8.2 B4 A2 9.2 B4 A2
7.3 B4 A3 8.3 B4 A3 9.3 B4 A3
7.4 B4 A4 8.4 B4 A4 9.4 B4 A4
7.5 B4 A5 8.5 B4 A5 9.5 B4 A5
7.6 B4 A6 8.6 B4 A6 9.6 B4 A6
7.7 B4 A7 8.7 B4 A7 9.7 B4 A7
7.8 B4 A8 8.8 B4 A8 9.8 B4 A8
Tabla III.9. Probetas con brackets inoxidables y arcos inoxidables in níquel
PROBETA 10
PAREJA BRACKET ARCO
10.1 B8 A9
10.2 B8 A9
10.3 B8 A9
10.4 B8 A9
10.5 B8 A9
10.6 B8 A9
En la figura Figura III.38, se muestra una imagen de todas las probetas utilizadas en el ensayo.
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Figura III.38. Probetas utilizadas en el estudio
III.7.1 Preparación de las probetas
Las probetas que sirvieron como soporte para los pares arcos-brackets estudiados fueron de
polietileno. Se comprobó que dicho material era apto para una unión bracket-probeta con
pegamento SuperGlue adecuada.
El proceso de construcción de las probetas fue el siguiente:
1. Se limpiaron los soportes de polietileno, brackets y arcos con acetona mediante
inmersión y frotamiento, asegurando un nivel óptimo de limpieza, como se indicó en el
apartado III.4.1.
2. Tras el proceso de limpieza, se procuró una manipulación de los materiales a ensayar a
través de protección en bolsas de plásticos y uso pinzas metálicas y guantes, evitando
en todo momento el contacto con suciedad.
3. Se pegaron los brackets a los soportes con el pegamento SuperGlue.
4. Tras dejar un tiempo suficiente y conseguir la adhesión necesaria del bracket al
soporte, se realizó la ligadura del arco con el elástico con la ayuda de unas pinzas.
5. Tras el ensayo, se procedió a la limpieza de los arcos dentales y brackets ensayados,
mediante los procesos descritos en los apartados III.4.2 y III.4.3, respectivamente.
6. Una vez realizado el proceso de limpieza, las parejas fueron recogidas en viales
independientes, asegurando su preservación frente a daños y suciedad.
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7. Durante la manipulación de arcos y brackets en los ensayos de pesadas y toma de
imágenes, fueron manipulados con pinzas metálicas y guantes, evitando el contacto de
los mismos con cualquier superficie con suciedad.
III.8 . Resultados En este apartado, redactamos los resultados obtenidos en el ensayo para su posterior
discusión en el apartado III.9. Los resultados los agruparemos en cuatro bloques:
- Exploración macroscópica de los arcos de las probetas 1 a 9.
- Exploración macroscópica de los brackets, de las probetas 1 a 9, con signos de
corrosión.
- Exploración macroscópica de los pares de la probeta 10.
- Comparativa de pesadas, antes y tras ensayo, para el estudio de la pérdida de peso.
En la exploración macroscópica se procuró obtener imágenes de la zona de contacto entre los
brackets y arcos.
Como vimos en el apartado III.1 del presente capítulo, propusimos la realización de un ensayo
de pares arcos-brackets, combinando diferentes materiales de un y de otro. A esto, añadimos
una décima probeta, con una combinación especialmente problemática. De ahí, que
realizamos su exploración, análisis y, posterior, discusión de manera separada.
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III.8.1 Exploración macroscópica de los arcos tras el
ensayo
A continuación, mostraremos los resultados de la exploración macroscópica realizada a los
arcos tras el ensayo.
En el capítulo III.7 vimos como en cada probeta existe un tipo de bracket que combinamos con
los diferentes tipos de arcos.
En la exploración que realizamos en el presente capítulo, clasificaremos las imágenes por cada
arco. La justificación de este procedimiento está en la comparación de los diferentes
comportamientos que muestra un mismo arco para distintos tipos de brackets, cuya discusión
abordaremos en el apartado III.9.
Cabe señalar que algunas piezas, en el procedimiento de ensayo, extracción de la probeta y
lavado, se perdieron. Debido a su minúsculo tamaño, resulta difícil la labor de recuperarlos.
Dichos arcos son los pertenecientes a las parejas 1.3, 3.6 y 1.8.
La exploración macroscópica se realizó en búsqueda, fundamentalmente, de defectos
puntuales como picaduras, grietas… dejando constancia de fenómenos globales, si los hubiera,
como la corrosión uniforme. La zona de exploración se centro fundamentalmente en la zona
de contacto entre arco y bracket, que es, aproximadamente el centro de los segmentos de
arcos.
Para utilizar un criterio unificado de discusión de la exploración macroscópica, utilizaremos el
criterio del apartado III.5, mostrado en la tabla Tabla III.5.
Para una posterior comparativa de los tipos y niveles de corrosión, que vemos en la tabla Tabla
III.22, la clasificaremos en corrosión uniforme o localizada, y nivel mínimo, moderado o severo,
con criterio comparativo entre todas las imágenes resultantes.
III.8.1.1 Arco A1 (Titanol)
III.8.1.1.1 Arco A1 (Titanol) con brackets inoxidables (B1, B2 y B6)
Figura III.39. Arco A1 (Titanol) con bracket B1 (inoxidable sin níquel) (pareja 1.1) (a)
Figura III.40. Arco A1 (Titanol) con bracket B1 (inoxidable sin níquel) (pareja 1.1) (b)
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Se muestran las dos zonas claramente diferenciadas, que se muestran en las imágenes
fig.Figura III.9 y fig.Figura III.10. Una superficie que contiene óxido de titanio (color
amarillento) y otra que no. En la primera zona superficial, mostrada en la figura Figura III.39, se
observa una zona de corrosión más generalizada, con aparición de algunos scratch.
En la zona superficial sin presencia aparente de óxido de titanio, como vemos en la figura
Figura III.40, se exhibe una presencia mayoritaria de dimples.
Figura III.41. Arco A1 (Titanol) con bracket
B2 (inoxidable) (pareja 2.1) (a)
Figura III.42. Arco A1 (Titanol) con Bracket
B2 (inoxidable)(pareja 2.1) (b)
El arco A1 en contacto con el bracket B2, no muestra ninguna zona con óxido de titanio. En
ambas imágenes, figuras Figura III.41 y Figura III.42, se muestran zonas con dimples alineados.
En la figura Figura III.42 también podemos observar una fisura tipo scratch.
Figura III.43. Arco A1 (Titanol) con bracket
B6 (inoxidable) (pareja 3.1) (a)
Figura III.44. Arco A1 (Titanol) con bracket
B6(inoxidable) (pareja 3.1) (b)
La combinación del arco A1 (Titanol) con el bracket B6 (inoxidable) muestra la respuesta más
crítica de las tres combinaciones de dicho arco con los brackets inoxidables estudiados. La
imagen Figura III.43 evidencia la aparición de dimples y poros. Pero es la imagen figura Figura
III.44 la que muestra un estado superficial más crítico, con abundante presencia de dimples y
poros. Entre dichas imperfecciones se pueden distinguir zonas con scratch.
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III.8.1.1.2 Arco A1 (Titanol) con brackets de titanio (B3 y B5)
Figura III.45. Arco A1 (Titanol) con bracket
B3 (titanio) (pareja 4.1) (a)
Figura III.46. Arco A1 (Titanol) con bracket
B3 (titanio) (pareja 4.1) (b)
El arco A1 (Titanol) en combinación con el bracket B3 (titanio) no muestra una oxidación del
titanio clara. El color con tendencia amarillenta puede ser debido a la luz del microscopio.
En la Figura III.45 observamos la presencia de dimples y fisuras tipo scratch. En la Figura III.46
podemos apreciar una grieta tipo crack con restos de corrosión. Esta imperfección puede
haberse debido a la manufactura del arco, convirtiéndose en un lugar preferente para la
corrosión.
Figura III.47. Arco A1 (Titanol) con bracket
B5(titanio) (pareja 5.1) (a)
Figura III.48. Arco A1 (Titanol) con bracket
B5 (titanio) (pareja 5.1) (b)
En comparación con las parejas 4.1 y 6.1, la pareja 5.1 es la que denota una presencia de la
corrosión con nivel más severo con la aparición de dimples de gran tamaño, incluso poros.
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Figura III.49. Arco A1 (Titanol) con bracket
B5 (titanio) (pareja 6.1) (a)
Figura III.50. Arco A1 (Titanol) con bracket
B5 (titanio) (pareja 6.1) (b)
La pareja 6.1 exhibe un patrón de secuelas de corrosión tras el ensayo parecido al de la pareja
4.1. Acumulación importante de dimples en la Figura III.50. Aparición de un crack de tamaño
mediano en la Figura III.49.
III.8.1.1.3 Arco A1 (Titanol) con brackets de Co-Cr sin níquel (B4)
Figura III.51. Arco A1 (Titanol) con bracket
B4 (Co-Cr sin níquel) (pareja 7.1) (a)
Figura III.52. Arco A1 (Titanol) con bracket
B4 (Co-Cr sin níquel) (pareja 7.1) (b)
La pareja 7.1 muestra un patrón uniforme de corrosión uniforme con distribución superficial
de dimples y zonas localizadas de aparición de óxido de titanio (color amarillento).
Figura III.53. Arco A1 (Titanol) con bracket
B4 (Co-Cr sin níquel) (pareja 8.1) (a)
Figura III.54. Arco A1 (Titanol) con bracket
B4(Co-Cr sin níquel) (pareja 8.1) (b)
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A diferencia de la pareja 7.1, la pareja 8.1 muestra presencia de corrosión de manera
localizada, con restos de óxidos de titanio y dimples, como vemos en la Figura III.53.
Con la imagen Figura III.54, podemos realizar la misma discusión realizada con la Figura III.46.
El crack observado puede haberse originado en el mismo proceso de fabricación del arco
dental. Restos corrosivos también son observados de manera puntual.
Figura III.55. Arco A1 (Titanol) con bracket
B4 (Co-Cr sin níquel) (pareja 9.1) (a)
Figura III.56. Arco A1 (Titanol) con bracket
B4 (Co-Cr sin níquel) (pareja 9.1) (b)
El patrón de presencia corrosiva en la pareja 9.1 es puntual y bastante leve. Se reduce a zonas
puntuales de dimples con restos de corrosión.
III.8.1.2 Arco A2 (Titanol)
III.8.1.2.1 Arco A2 (Titanol) con brackets inoxidables (B1, B2 y B6)
Figura III.57. Arco A2 (Titanol) con bracket B1 (inoxidable sin níquel) (pareja 1.2) (a)
Figura III.58. Arco A2 (Titanol) con bracket B1 (inoxidable sin níquel) (pareja 1.2) (b)
En la pareja 1.2 exhibe una presencia de la corrosión con un patrón uniforme. Acumulación de
dimples con huellas de corrosión que afectan a toda la zona superficial no de manera crítica.
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Figura III.59. Arco A2 (Titanol) con bracket
B2 (inoxidable) (pareja 2.2) (a)
Figura III.60. Arco A2 (Titanol) con bracket
B2 (inoxidable) (pareja 2.2) (b)
Mayoritariamente podría ser considerado, como en el caso de la pareja 1.2, de un patrón de
corrosión uniforme no crítico, pues las imperfecciones superficiales, clasificables como scratch,
que observamos en la Figura III.59, pueden suponerse del proceso de manufactura del
material.
Pero es en esa misma imagen, Figura III.59, donde se puede identificar una zona con presencia
de poros. Por lo que dicho patrón de corrosión puede clasificarse como localizado moderado.
Figura III.61. Arco A2 (Titanol) con bracket
B2 (inoxidable) (pareja 3.2) (a)
Figura III.62. Arco A2 (Titanol )con bracket
B2 (inoxidable) (pareja 3.2) (b)
Ocurre como en el caso anterior, pareja 2.2, en el que el patrón de corrosión puede
considerarse puntualmente leve, ya que no exhibe restos de corrosión profundos ni
considerables.
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Las imperfecciones más destacables, como el pequeño crack que observamos en la Figura
III.62 podemos considerar que se produjo durante la manufactura o manipulación de los
mismos.
III.8.1.2.2 Arco A2 (Titanol) con brackets de titanio (B3 y B5)
Figura III.63. Arco A2 (Titanol) con bracket
B3 (titanio) (pareja 4.2) (a)
Figura III.64. Arco A2 (Titanol) con bracket
B3 (titanio) (pareja 4.2) (b)
En la Figura III.63 se evidencia un claro patrón corrosivo puntualmente severo. Acumulación y
solapamientos de dimples afectando de manera importante la superficie del arco dental.
En la Figura III.64 podemos ver algún resto de imperfecciones típicas de la manufactura, por lo
que no es descartable que la agresión superficial por corrosión sufrida puntualmente se haya
generado ante una superficie con un acabado inadecuado.
Figura III.65. Arco A2 (Titanol) con bracket
B5 (titanio) (pareja 5.2) (a)
Figura III.66. Arco A2 (Titanol) con bracket
B5 (titanio) (pareja 5.2) (b)
Comparando las imágenes obtenidas de la pareja 5.2, fig.Figura III.65 y fig.Figura III.66, con el
arco A2 patrón, figuras Figura III.11 y Figura III.12, no podemos afirmar que existan evidencias
claras de corrosión.
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Figura III.67. Arco A2 (Titanol) con bracket
B5 (titanio) (pareja 6.2) (a)
Figura III.68. Arco A2 (Titanol) con bracket
B5 (titanio) (pareja 6.2) (b)
En la Figura III.67 se evidencia la corrosión del arco dental en forma de óxido de níquel, por su
color verdoso. Puesto en el Figura III.68 no es reseñable ninguna evidencia corrosiva podemos
clasificar la corrosión de esta pareja como puntualmente severa.
III.8.1.2.3 Arco A2 (Titanol) con brackets de Co-Cr sin níquel (B4)
Figura III.69. Arco A2 (Titanol) con bracket
B4 (Co-Cr sin níquel) (pareja 7.2) (a)
Figura III.70. Arco A2 (Titanol) con bracket
B4 (Co-Cr sin níquel) (pareja 7.2) (b)
Si comparamos las imágenes de la pareja 7.2, figuras Figura III.69 y Figura III.70, con el arco A2
patrón, figuras Figura III.11 y Figura III.12, podemos afirmar que la superficie quizás solo
sufriera una corrosión levemente puntual por acumulación de pequeños dimples.
Lo que se evidencia más crítico es un scratch longitudinal al arco con evidencias de corrosión
en el mismo. Quizás lo que fuere un defecto de manufactura por extrusión en su origen,
durante la exposición a los agentes corrosivos se evidencia como lugar proclive a la corrosión.
Para la realización de una comparativa con el resto de parejas Co-Cr sin níquel, clasificaremos
la agresión como localmente moderada con la anotación particular del scratch.
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Figura III.71. Arco A2 (Titanol) con bracket
B4 (Co-Cr sin níquel) (pareja 8.2) (a)
Figura III.72. Arco A2 (Titanol) con bracket
B4 (Co-Cr sin níquel) (pareja 8.2) (b)
Observando las imágenes de la pareja 8.2, figuras Figura III.71 y Figura III.72, no podemos
evidenciar la presencia de corrosión, exceptuando la pequeña alineación de dimples de la
Figura III.71. Esta se debe haber generado durante el proceso de fabricación por extrusión,
convirtiéndose en pequeños lugares para la incubación de corrosión.
Figura III.73. Arco A2 (Titanol) con bracket
B4(Co-Cr sin níquel) (pareja 9.2) (a)
Figura III.74. Arco A2 (Titanol) con bracket
B4(Co-Cr sin níquel) (pareja 9.2) (b)
Todas las imperfecciones superficiales que observamos en las macroscopías de la pareja 9.2,
figuras Figura III.73 y Figura III.74, no pueden atribuirse al efecto de agentes corrosivos.
Probablemente se deban a defectos de manufacturas o de la manipulación del arco dental.
Por lo tanto, descartamos cualquier efecto de la corrosión evidente sobre la pareja 9.2.
III.8.1.3 Arco A3 (NiTi Termoactiva)
Podemos observar en todas las imágenes del arco A3 con los distintos brackets un patrón
común de ralladura en la superficie con presencia de corrosión. La explicación de dicho
fenómeno la encontramos en el proceso de fabricación mediante extrusión. Dicho proceso
debilita el material, como con la aportación de tensiones superficiales, provocando que
presente una resistencia a la corrosión menor.
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III.8.1.3.1 Arco A3 (NiTi Termoactiva) con brackets inoxidables (B2 y B6)
La observación macroscópica de los arcos dentales de las parejas 2.3 y 3.3, figuras Figura III.75,
Figura III.76, Figura III.77 y Figura III.78, no permite la identificación de efectos de la corrosión
destacables debido al ensayo, realizando una comparativa con las imágenes del arco antes del
ensayo, figuras Figura III.13 y Figura III.14.
Podemos considerar una corrosión generalizada en la multitud de imperfecciones superficiales
presentes tras el proceso de fabricación por extrusión.
Figura III.75. Arco A3 (NiTi termoactivo) con
bracket B2 (inoxidable) (pareja 2.3) (a)
Figura III.76. Arco A3 (NiTi termoactivo) con
bracket b2 (inoxidable) (pareja 2.3) (b)
Figura III.77. Arco A3 (NiTi termoactivo) con
bracket B6 (inoxidable) (pareja 3.3) (a)
Figura III.78. Arco A3 (NiTi termoactivo) con
bracket B6 (inoxidable) (pareja 3.3) (b)
III.8.1.3.2 Arco A3 (NiTi Termoactivo) con brackets de titanio (B3 y B5)
El patrón superficial que muestra el arco A3 de NiTi termoactivo con los brackets de titanio B3
y B5, figuras Figura III.79 a Figura III.84, es el mismo que en el caso de los brackets inoxidables
del caso inmediatamente anterior.
Habría que destacar los pequeños restos de corrosión observables en la pareja 5.3, fFigura
III.81, clasificables como puntual.
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Figura III.79. Arco A3 (NiTi termoactivo) con
bracket B3 (titanio) (pareja 4.3) (a)
Figura III.80. Arco A3(NiTi termoactivo) con
bracket B3 (titanio) (pareja 4.3) (b)
Figura III.81. Arco A3 (NiTi termoactivo) con
bracket B5 (titanio) (pareja 5.3) (a)
Figura III.82. Arco A3 (NiTi termoactivo) con
bracket B5 (titanio) (pareja 5.3) (b)
Figura III.83. Arco A3 (NiTi termoactivo) con
bracket B5 (titanio) (pareja 6.3) (a)
Figura III.84. Arco A3 (NiTi termoactivo) con
bracket B5 (titanio) (pareja 6.3) (b)
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III.8.1.3.3 Arco A3 (NiTi Termoactiva) con brackets de Co-Cr sin níquel
(B4)
Figura III.85. Arco A3 (NiTi termoactivo) con bracket B4 (Co-Cr sin níquel) (pareja 7.3) (a)
Figura III.86. Arco A3 (NiTi termoactivo) con bracket B4 (Co-Cr sin níquel) (pareja 7.3) (b)
Las conclusiones que se extraen tras la observación macroscópica de la pareja 7.3, figuras
Figura III.85 y Figura III.86, tras el ensayo, son las mismas que en el caso de los brackets
inoxidables y de titanio: imperfecciones superficiales, posiblemente originadas durante el
proceso de fabricación mediante extrusión, con ataque de los agentes corrosivos, como zonas
más sensibilizadas.
Figura III.87. Arco A3 (NiTi termoactivo) con bracket B4 (Co-Cr sin níquel) (pareja 8.3) (a)
Figura III.88. Arco A3 (NiTi termoactivo) con bracket B4 (Co-Cr sin níquel) (pareja 8.3) (b)
Además de las conclusiones de la pareja 7.3, en la pareja 8.3 podemos destacar dos aspectos
particulares.
En la Figura III.87, podemos observar fisuras superficiales diferentes a las longitudinales, típicas
de procesos de fabricación mediante extrusión. Estas fisuras, cuasi-transversales pueden
haberse originado durante la manipulación de los mismos, debido al uso de pinzas metálicas.
Al igual que en el caso de las longitudinales, son lugares más sensibilizados que favorecen el
ataque de los agentes corrosivos.
En la Figura III.88 podemos observar un fenómeno puntual, lo que podría ser restos de
corrosión. Aún siendo así, no es un hecho destacable.
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Figura III.89. Arco A3 (NiTi termoactivo) con bracket B4 (Co-Cr sin níquel) (pareja 9.3) (a)
Figura III.90. Arco A3 (NiTi termoactivo) con bracket B4 (Co-Cr sin níquel) (pareja 9.3) (b)
Al igual que en las parejas 7.3 y 8.3, lo más destacable es los restos del ataque de los agentes
corrosivos, principalmente en las imperfecciones superficiales por fabricación por extrusión.
El defecto superficial que podemos observar en Figura III.89, hoyuelo de tamaño medio, se
haya originado, posiblemente, durante la manipulación del arco mediante pinzas metálicas. En
dicho hoyuelo podría distinguirse lo que serían restos de corrosión. Como ya hemos visto,
cualquier imperfección superficial es proclive a ser atacada por los agentes corrosivos.
III.8.1.4 Arco A4 (Nitinol Classic)
III.8.1.4.1 Arco A4 (Nitinol Classic) con brackets inoxidables (B1, B2 y B6
Figura III.91. Arco A4 (Nitinol Classic) con
bracket B (inox. sin níquel) (pareja 1.4) (a)
Figura III.92. Arco A4 (Nitinol Classic) con
bracket B1 (inox. Sin níquel) (pareja 1.4) (b)
En las imágenes de la observación macroscópica de la pareja 1.4, figuras Figura III.91 y Figura
III.92, distinguimos la corrosión puntual de la primera de ellas, y una pequeña región de
dimples, en la segunda. Por lo que podría clasificarme como pequeña corrosión localizada.
El resto de imperfecciones superficiales tienen una clara dirección preferencial, que se
corresponde, probablemente, con el proceso de manufactura mediante exclusión.
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Figura III.93. Arco A4 (Nitinol Classic) con
bracket B2 (inoxidable) (pareja 2.4) (a)
Figura III.94. Arco A4 (Nitinol Classic) con
bracket B2 (inoxidable) (pareja 2.4) (b)
El patrón superficial de corrosión de la pareja 2.4 es parecido al de la pareja 1.4,
inmediatamente anterior.
En la Figura III.93 puede identificarse una región con dimples acumulados, de un nivel mayor
que en el caso de la pareja 1.4. Por el contrario, en la Figura III.94 se observan dos
imperfecciones puntuales. Probablemente daños realizados durante la manufactura o
manipulación, pues no se puede identificar como corrosión.
Al igual que en el caso de la pareja 1.4, existe una dirección preferencial de imperfecciones
superficiales identificables como scratch, debidos probablemente al proceso de fabricación
mediante extrusión.
Figura III.95. Arco A4 (Nitinol Classic) con
bracket B6 (inoxidable) (pareja 3.4) (a)
Figura III.96. Arco A4 (Nitinol Classic) con
bracket B6 (inoxidable) (pareja 3.4) (b)
En el caso de la pareja 3.4, figuras Figura III.95 y Figura III.96, no se pueden distinguir restos de
corrosión localizada. Se identifica una corrosión generalizada leve, con acumulación de
dimples.
Como en las parejas 1.4 y 2.4, es reseñable la tendencia de imperfecciones superficiales en una
dirección preferencial. Esto, probablemente, debido al proceso de extrusión para su
fabricación.
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III.8.1.4.2 Arco A4 (Nitinol Classic) con brackets de titanio (B3 y B5)
Figura III.97. Arco A4 (Nitinol Classic) con
bracket B3 (titanio) (pareja 4.4) (a)
Figura III.98. Arco A4 (Nitinol Classic) con
bracket B3 (titanio) (pareja 4.4) (b)
El patrón superficial del arco dental de la pareja 4.4 sigue el mismo que en los casos anteriores
del arco A4 con los brackets inoxidables. Una dirección preferencial de fisuras y dimples que
nos indican la dirección de extrusión durante el proceso de fabricación. Todas estas
imperfecciones contienen pequeños restos de oxidación, como corrosión uniforme leve.
En la Figura III.97 es observable una región transversal al arco que podrían ser restos de
corrosión, que con una observación macroscópica no es posible asegurarlo.
Figura III.99. Arco A4 (Nitinol Classic) con
bracket B5 (titanio) (pareja 5.4) (a)
Figura III.100. Arco A4 (Nitinol Classic) con
bracket B5 (titanio) (pareja 5.4) (b)
Figura III.101. Arco A4 con Bracket B5
(pareja 6.4) (a)
Figura III.102. Arco A4 con Bracket B5
(pareja 6.4) (b)
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Las parejas 5.4 y 6.4 comparten un mismo patrón superficial: misma discusión sobre
imperfecciones con dirección preferencial que en la pareja 4.4. Las fisuras o imperfecciones
transversales al arcos puede deberse a la manipulación del mismo con las pinzas metálicas o
proceso de fabricación defectuoso.
Con respecto a la corrosión, solo es posible localizar pequeños restos a lo largo de toda la
superficie, sin a priori importancia destacable.
Es la pareja 6.4 la que destaca por la aparición de restos de corrosión, localizados pero
importantes. Pueden distinguirse como grandes hoyuelos entre los que discurre la misma. Es
posible concluir que pequeñas imperfecciones en forma de hoyuelos de tamaño importante
fueron zonas proclives y debilitadas al efecto de los agentes corrosivos.
III.8.1.4.3 Arco A4 (Nitinol Classic) con brackets de Co-Cr sin níquel (B4)
Figura III.103. Arco A4 (Nitinol Classic) con
bracket B4 (Co-Cr sin níquel) (pareja 7.4) (a)
Figura III.104. Arco A4 (Nitinol Classic) con
bracket B4 (Co-Cr sin níquel) (pareja 7.4) (b)
Figura III.105. Arco A4 (Nitinol Classic) con
bracket B4 (Co-Cr sin níquel) (pareja 8.4) (a)
Figura III.106. Arco A4 (Nitinol Classic) con
bracket B4 (Co-Cr sin níquel) (pareja 8.4) (b)
La principal diferencia entre las probetas 7.4, 8.4 y 9.4, figuras Figura III.103 a Figura III.108,
está en la primera de ellas la existencia de óxido de titanio (color amarillento) en toda la
superficie.
El patrón superficie de las tres probetas es el mismo:
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- Fisuras longitudinales, que como se ha discutido anteriormente, corresponde a
imperfecciones superficiales relacionadas con la extrusión durante la fabricación del arco.
- Fisuras transversales atribuibles a daños durante la manipulación del arco dental o a defectos
de acabado superficial.
- Regiones con la presencia de dimples.
Podría, en resumen, clasificarse la corrosión como uniformemente leve. Reseñando la
proliferación de ésta preferencialmente en las imperfecciones mencionadas.
Figura III.107. Arco A4 con Bracket B4
(pareja 9.4) (a)
Figura III.108. Arco A4 con Bracket B4
(pareja 9.4) (b)
III.8.1.5 Arco A5 (NiTi)
III.8.1.5.1 Arco A5 (NiTi) con brackets inoxidables (B1, B2 y B6)
El comportamiento del arco A5 con los diferentes brackets inoxidable (B1, B2 y B6) es diferente
en cada uno de ellos.
Figura III.109. Arco A5 (NiTi) con bracket B1
(inoxidable sin níquel) (pareja 1.5) (a)
Figura III.110. Arco A5 (NiTi) con bracket B1
(inoxidable sin níquel) (pareja 1.5) (b)
En la figura Figura III.109 podemos observar restos evidentes de una corrosión localizada,
acompañada de una mínima agrupación de dimples con, lo que posiblemente sea, restos de
corrosión.
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En la figura Figura III.110 si es más notable los efectos de corrosión en modo de pequeños pero
numerosos dimples, aunque no a un nivel alto.
Podemos clasificar la corrosión como uniforme moderada, con la puntualización de la
corrosión localizada media.
Figura III.111. Arco A5 (NiTi) con bracket B2
(inoxidable) (pareja 2.5) (a)
Figura III.112. Arco A5 (NiTi) con bracket B2
(inoxidable) (pareja 2.5) (b)
La acción de los agentes corrosivos configura un patrón superficial de corrosión, en el arco A5
de la pareja 2.5, de un nivel moderado importante. Puesto que las fisuras tipo scratch tienen
una dirección preferencial, la de extrusión, podemos afirmar que ciertas imperfecciones ya
estaban en el material antes del ensayo. Dichas zonas, por estar sensibilizadas ante la acción
de la corrosión, muestran signos de la misma en toda la superficie.
Figura III.113. Arco A5 (NiTi) con bracket B6
(inoxidable) (pareja 3.5) (a)
Figura III.114. Arco A5 (NiTi) con bracket B6
(inoxidable) (pareja 3.5) (b)
En la observación macroscópica del arco de la pareja 3.5, figuras Figura III.113 y Figura III.114,
se evidencia una corrosión generalizada leve, a modo de acumulación de dimples.
Se observan defectos superficiales, dimples y fisuras, tipo scratch, debido a un mal acabado o a
la manipulación del arco. También se observa una fisura longitudinal, tipo scratch, y puesta
que tiene como dirección preferencial la de extrusión, podemos atribuirla a la fabricación.
Dichos defectos superficiales contienen pequeños restos de corrosión.
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En la Figura III.114 observamos, de manera localiza, un pequeño resto de corrosión.
III.8.1.5.2 Arco A5 (NiTi) con brackets de titanio (B3 y B5)
Figura III.115. Arco A5 (NiTi) con bracket B3
(titanio) (pareja 4.5) (a)
Figura III.116. Arco A5 (NiTi) con bracket B3
(titanio) (pareja 4.5) (a)
La superficie del arco de la pareja 4.5 muestra dimples repartidos a lo largo de toda la
superficie. Se puede observar también como un scratch, longitudinal al arco, probablemente
producido durante el proceso de extrusión en la fabricación, contiene restos de corrosión.
Figura III.117. Arco A5 (NiTi) con bracket B5
(titanio) (pareja 5.5) (a)
Figura III.118. Arco A5 (NiTi) con bracket B5
(titanio) (pareja 5.5) (b)
Figura III.119. Arco A5 (NiTi) con bracket B5
(titanio) (pareja 6.5) (a)
Figura III.120. Arco A5 (NiTi) con bracket B5
(titanio) (pareja 6.5) (b)
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Estando formadas las parejas 5.5 y 6.5 por el mismo tipo de arco y de bracket, observamos en
las imágenes de la observación macroscópica resultados diferentes.
En la superficie del arco dental de la pareja 5.5, figuras Figura III.117 y Figura III.118, se
evidencian restos de corrosión, relativamente localizado, en zonas donde se intuyen
imperfecciones existentes antes del ensayo, probablemente a un acabado superficial
inadecuado. Dimples repartidos en la superficie también se intuyen con secuelas de corrosión.
De las imágenes, figuras Figura III.119 y Figura III.120, del arco de la pareja 6.5 no se evidencian
secuelas de corrosión alguna. Solo en la segunda de ellas, se pueden apreciar imperfecciones
superficiales, probablemente debido a defectos del acabado superficial o a la manipulación del
arco dental.
III.8.1.5.3 Arco A5 (NiTi) con brackets de Co-Cr sin níquel (B4)
Las parejas 7.5, 8.5 y 9.5 tienen la misma combinación de arco NiTi con bracket Co-Cr sin
níquel.
Figura III.121. Arco A5 (NiTi) con bracket B4
(Co-Cr sin níquel) (pareja 7.5) (a)
Figura III.122. Arco A5 (NiTi) con bracket B4
(Co-Cr sin níquel) (pareja 7.5) (b)
El arco de la primera de ellas, figuras Figura III.121 y Figura III.122, muestra una anomalía, que
a priori podría ser restos de suciedad pero que, con una simple observación macroscópica, no
podríamos determinar.
Figura III.123. Arco A5 (NiTi) con bracket B4
(Co-Cr sin níquel) (pareja 8.5) (a)
Figura III.124. Arco A5 (NiTi) con bracket B4
(Co-Cr sin níquel) (pareja 8.5) (b)
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Figura III.125. Arco A5 (NiTi) con bracket B4
(Co-Cr sin níquel) (pareja 9.5) (a)
Figura III.126. Arco A5 (NiTi) con bracket B4
(Co-Cr sin níquel) (pareja 9.5) (b)
Los arcos de las parejas 8.5 y 9.5, Figura III.123 a Figura III.126, muestra un patrón superficial
claro de dimples con restos de corrosión, clasificable como localizada moderada.
En el arco de la pareja 9.5, Figura III.126, manifiesta restos de un ataque selectivo por parte de
agentes corrosivos de importancia considerable.
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III.8.1.6 Arco A6 (NiTi)
III.8.1.6.1 Arco A6 (NiTi) con brackets inoxidables (B1 y B2)
Figura III.127. Arco A6 (NiTi) con bracket B1
(inoxidable sin níquel) (pareja 1.6) (a)
Figura III.128. Arco A6 (NiTi) con bracket B1
(inoxidable sin níquel) (pareja 1.6) (b)
Las parejas de arcos dentales y brackets 1.6, figuras Figura III.127 y Figura III.128, y 2.6, figuras
Figura III.129 y Figura III.130, ofrecen un mismo patrón superficial tras el ensayo, según
podemos observar en las respectivas imágenes.
Por un lado tenemos acumulación de dimples, con restos corrosivos, repartido cuasi-
uniformemente en toda la superficie, moderadamente importante. También se observa
imperfecciones superficiales con dirección preferencial a la de la extrusión, concluyendo como
en parejas anteriores, que fueron originadas durante el proceso de fabricación. Dichas
imperfecciones están sensibilizadas a la acción de los agentes corrosivos.
Figura III.129. Arco A6 (NiTi) con bracket B2
(inoxidable) (pareja 2.6) (a)
Figura III.130. Arco A6 (NiTi) con bracket B2
(inoxidable) (pareja 2.6) (b)
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III.8.1.6.2 Arco A6 (NiTi) con brackets de titanio (B3 y B5)
Figura III.131. Arco A6 (NiTi) con bracket B3
(titanio) (pareja 4.6) (a)
Figura III.132. Arco A6 (NiTi) con bracket B3
(titanio) (pareja 4.6) (b)
En la observación macroscópica del arco de la pareja 4.6, figuras Figura III.131 y Figura III.132, se evidencia la existencia de óxido de titanio (superficie de color amarillento).
A lo largo de toda la superficie se puede distinguir lo que sería una corrosión uniforme de nivel
bajo. En la figura Figura III.131 se distingue una zona con un tipo de corrosión localizada, con
un cierto grado de importancia. El hoyuelo distinguible en la misma estaba originado, con toda
probabilidad, antes del ensayo, por acabado inadecuado o la manipulación del arco.
Figura III.133. Arco A6 (NiTi) con bracket B5
(titanio) (pareja 5.6) (a)
Figura III.134. Arco A6 (NiTi) con bracket B5
(titanio) (pareja 5.6) (b)
Figura III.135. Arco A6 (NiTi) con bracket B5
(titanio) (pareja 6.6) (a)
Figura III.136. Arco A6 (NiTi) con bracket B5
(titanio) (pareja 6.6) (b)
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Las parejas 5.6 y 6.6, que forman la combinación del arco NiTi A6 y el bracket de titanio B5,
presentan un mismo estado superficial tras el ensayo: acumulación y solapamientos de
dimples y fisuras, siempre la dirección de la extrusión como dirección preferencial, con restos
de corrosión.
III.8.1.6.3 Arco A6 (NiTi) con brackets de Co-Cr sin níquel (B4)
Figura III.137. Arco A6 (NiTi) con bracket B4
(Co-Cr sin níquel) (pareja 7.6) (a)
Figura III.138. Arco A6 (NiTi) con bracket B4
(Co-Cr sin níquel) (pareja 7.6) (b)
Figura III.139. Arco A6 (NiTi) con bracket B4
(Co-Cr sin níquel) (pareja 8.6) (a)
Figura III.140. Arco A6 (NiTi) con bracket B4
(Co-Cr sin níquel) (pareja 8.6) (b)
Figura III.141. Arco A6 (NiTi) con bracket B4
(Co-Cr sin níquel) (pareja 9.6) (a)
Figura III.142. Arco A6 (NiTi) con bracket B4
(Co-Cr sin níquel) (pareja 9.6) (b)
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Las parejas 7.6, 8.6 y 9.6, que resultan de la combinación del arco NiTi A6 con el bracket de Co-
Cr sin níquel B4, muestran un patrón superficial parecido, con acumulación de dimples y
scratch con la dirección preferencial de la extrusión.
Es para destacar el evidente estado superficial del arco dental de la pareja 8.6, que vemos en la
Figura III.139. Se puede apreciar lo que posiblemente sean resto de corrosión localizada, pero
comparando la respuesta ante los mismos agentes corrosivos de la misma combinación de
arco y bracket, parejas 7.6 y 9.6, podemos atribuir el deterioro superficial a un acabado
inadecuado o a efectos de la manipulación durante el ensayo. Lo que si podemos afirmar, es
que una superficie con un estado superficial con imperfecciones de ese calibre, estaría más
sensibilizada ante el ataque de la corrosión que una superficie con un acabado adecuado.
III.8.1.7 Arco A7 (NiTi)
III.8.1.7.1 Arco A7 (NiTi) con brackets inoxidables (B1, B2 y B6)
Figura III.143. Arco A7 (NiTi) con bracket B1
(inoxidable sin níquel) (pareja 1.7) (a)
Figura III.144. Arco A7 (NiTi) con bracket B1
(inoxidable sin níquel) (pareja 1.7) (b)
Figura III.145. Arco A7 (NiTi) con bracket B2
(inoxidable) (pareja 2.7) (a)
Figura III.146. Arco A7 (NiTi) con bracket B2
(inoxidable) (pareja 2.7) (b)
Los tres arcos de las parejas 1.7, 2.7 y 3.7 presentan el mismo estado superficial. Se observa
ciertos restos de ataque corrosivo en dimples solapados y scratch, imperfecciones con una
dirección preferencial, la de la extrusión.
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Figura III.147. Arco A7 (NiTi) con bracket B6
(inoxidable) (pareja 3.7) (a)
Figura III.148. Arco A7 (NiTi) con Bracket B6
(inoxidable) (pareja 3.7) (b)
Por el aspecto que presenta, y hasta donde permite llegar una la inspección visual, la
imperfección localizada observable en la figura Figura III.143, parece ser un defecto de mal
acabado o daño superficial generado durante la manipulación del arco.
III.8.1.7.2 Arco A7 (NiTi) con brackets de titanio (B3 y B5)
Figura III.149. Arco A7 (NiTi) con bracket B3
(titanio) (pareja 4.7) (a)
Figura III.150. Arco A7 (NiTi) con bracket B3
(titanio) (pareja 4.7) (b)
Figura III.151. Arco A7 (NiTi) con bracket B5
(titanio) (pareja 5.7) (a)
Figura III.152. Arco A7 (NiTi) con bracket B5
(titanio) (pareja 5.7) (b)
Los tres arcos de las parejas 4.7, 5.7 y 6.7 presentan el mismo estado superficial, como vemos
en las imágenes de la observación macroscópica, figuras Figura III.149 a Figura III.154.
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Podemos observar ciertos restos de ataque corrosivo en dimples solapados y scratch,
imperfecciones con una dirección preferencial, la de la extrusión.
Figura III.153. Arco A7 (NiTi) con bracket B6
(titanio) (pareja 6.7) (a)
Figura III.154. Arco A7 (NiTi) con bracket B6
(titanio) (pareja 6.7) (b)
III.8.1.7.3 Arco A7 (NiTi) con brackets de Co-Cr sin níquel (B4)
Figura III.155. Arco A7 (NiTi) con bracket B4
(Co-Cr sin níquel) (pareja 7.7) (a)
Figura III.156. Arco A7 (NiTi) con bracket B4
(Co-Cr sin níquel) (pareja 7.7) (b)
Figura III.157. Arco A7 (NiTi) con bracket B4
(Co-Cr sin níquel) (pareja 8.7) (a)
Figura III.158. Arco A7 (NiTi) con bracket B4
(Co-Cr sin níquel) (pareja 8.7) (b)
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Figura III.159. Arco A7 (NiTi) con bracket B4
(Co-Cr sin níquel) (pareja 9.7) (a)
Figura III.160. Arco A7 (NiTi) con bracket B4
(Co-Cr sin níquel) (pareja 9.7) (b)
Los tres arcos de las parejas 7.7, 8.7 y 9.7 presentan el mismo estado superficial. Se observa
ciertos restos de ataque corrosivo en dimples solapados y scratch, imperfecciones con una
dirección preferencial, la de la extrusión.
No obstante, en las imágenes figuras Figura III.155, Figura III.158 y Figura III.160, se puede
apreciar zonas de interrupción de dichas marcas de extrusión. En la Figura III.157 se observa lo
que podría ser un defecto superficial localizado, debido a un mal acabado o un daño producido
por la manipulación del mismo.
III.8.1.8 Arco A8 (Cobre-NiTi)
III.8.1.8.1 Arco A8 (Cu-NiTi) con brackets inoxidables (B2 y B6)
Figura III.161. Arco A8 (Cu-NiTi) con bracket
B2 (inoxidable) (pareja 2.8) (a)
Figura III.162. Arco A8 (Cu-NiTi) con bracket
B2 (inoxidable) (pareja 2.8) (b)
En el examen macroscópico del arco de la pareja 2.8, Figura III.161, podemos ver ciertos restos
de ataque corrosivo en dimples solapados y scratch, imperfecciones con una dirección
preferencial, la de la extrusión.
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Figura III.163. Arco A8 (Cu-NiTi) con bracket
B6 (inoxidable) (pareja 3.8) (a)
Figura III.164. Arco A8 (Cu-NiTi) con bracket
B6 (inoxidable) (pareja 3.8) (b)
El arco de la pareja 3.8, figuras Figura III.163 y Figura III.164, ofrece un aspecto basado en
dimples y scratch con pequeños restos de corrosión, menor de manera uniforme y algo
mayores de manera localizados.
III.8.1.8.2 Arco A8 (cobre-NiTi) con brackets de titanio (B3 y B5)
Figura III.165. Arco A8 (Cu-NiTi) con bracket
B3 (titanio) (pareja 4.8) (a)
Figura III.166. Arco A8 (Cu-NiTi) con bracket
B3 (titanio) (pareja 4.8) (b)
Figura III.167. Arco A8 (Cu-NiTi) con bracket
B5 (titanio) (pareja 5.8) (a)
Figura III.168 . Arco A8 (Cu-Niti) con bracket
B5 (titanio) (pareja 5.8) (b)
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Figura III.169. Arco A8 (Cu-NiTi) con bracket
B5 (titanio) (pareja 6.8) (a)
Figura III.170. Arco A8 (Cu-NiTi con bracket
B5 (titanio) (pareja 6.8) (b)
Las imágenes del arco dental A8 en combinación con los brackets de titanio B3 y B5 ofrecen un
patrón superficial que combina de manera uniforme marcas de fabricación por extrusión con
hoyuelos tipo dimples más localizados.
III.8.1.8.3 Arco A8 (cobre-NiTi) con brackets de Co-Cr sin níquel (B4)
Figura III.171. Arco A8 (Cu-NiTi) con bracket
B4 (Co-Cr sin níquel) (pareja 7.8) (a)
Figura III.172. Arco A8 (Cu-NiTi) con bracket
B4 (Co-Cr sin níquel) (pareja 7.8) (b)
Figura III.173. Arco A8 (Cu-NiTi) con bracket
B4 (Co-Cr sin níquel) (pareja 8.8) (a)
Figura III.174. Arco A8 (Cu-NiTi) con bracket
B4 (Co-Cr sin níquel) (pareja 8.8) (b)
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Figura III.175. Arco A8 (Cu-NiTi) con bracket
B4 (Co-Cr sin níquel) (pareja 9.8) (a)
Figura III.176. Arco A8 (Cu-NiTi) con bracket
B4 (Co-Cr sin níquel) (pareja 9.8) (b)
La discusión sobre la observación macroscópica de las parejas 7.8, 8.8 y 9.8 sería la misma que
con las parejas 4.7, 5.7 y 6.7, con la puntualización que el deterioro generalizado de la
superficie se haya más acentuado, destacando el localizado de la pareja 7.8, figuras Figura
III.171 y Figura III.172.
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III.8.2 Exploración macroscópica de los brackets
tras el ensayo
En este apartado aparecerán exclusivamente los brackets que tras haber sido explorado
macroscópicamente presentan signos de corrosión.
Hay que reseñar la necesidad de contacto entre dos materiales metálicos para que se
desencadene la reacción redox (reducción – oxidación), causante de la corrosión galvánica. En
las distintas discusiones, a continuación, se intentará diferenciar entre la huella corrosiva
consecuencia de una corrosión galvánica y otro tipo de corrosión.
III.8.2.1 Bracket B1 (Inoxidable sin níquel) (Probeta 1)
Presenta signos de corrosión solamente con el arco A8 (pareja 1.8)
III.8.2.1.1 Bracket B1 (inoxidable sin níquel) con Arco A8 (Cu-NiTi)
Figura III.177. Bracket B1 (inoxidable sin
níquel) con arco A8 (Cu-NiTi) (pareja 1.8) (a)
Figura III.178. Bracket B1 (inoxidable sin
níquel) con arco A8 (Cu-NiTi) (pareja 1.8) (b)
Figura III.179. Bracket B1 (inoxidable sin
níquel) con arco A8 (Cu-NiTi) (pareja 1.8) (c)
En las imágenes, Figura III.77, Figura III.78 y Figura III.79, relativas al bracket B1 (inoxidable sin
níquel) en contacto con el arco A8 (Cu-NiTi) podemos apreciar cuatro localizaciones con
presencia de corrosión. Solo la zona próxima a la ranura donde se sitúa el arco, en la Figura
III.179, podría atribuirse a un mecanismo relacionado con la corrosión galvánica.
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III.8.2.2 Bracket B2 (Inoxidable) (Probeta 2)
Presenta signos de corrosión en combinaciones con los siguientes arcos: A3 (pareja 2.3), A4
(pareja 2.4), A5 (pareja 2.5), A6 (pareja 2.6), A7 (pareja 2.7), A8 (pareja 2.8).
III.8.2.2.1 Bracket B2 (inoxidable) con Arco A3 (NiTi Termoactiva)
Figura III.180. Bracket B2 (inoxidable) con arco A3 (NiTi Termoactiva) (pareja 2.3) (a)
Figura III.181. Bracket B2 (inoxidable) con Arco A3(NiTi Termoactiva) (pareja 2.3) (b)
En la observación macroscópica del bracket B2 (inoxidable) en contacto con el arco A3 (NiTi
Termoactiva), figuras Figura III.181 y Figura III.182, se revelan tres localizaciones de corrosión.
Por su situación, lejanos del contacto metálico arco dental – bracket, podríamos descartar la
influencia del mismo en el desencadenante de la corrosión en dichas localizaciones.
III.8.2.2.2 Bracket B2 (inoxidable) con Arco A4 (Nitinol Classic)
Figura III.182. Bracket B2 (inoxidable) con
arco A4 (Nitinol Classic) (pareja 2.4)
En la figura Figura III.182 podemos observar ciertos restos de corrosión en el bracket B2
(inoxidable) que ha sido ensayado en contacto con el arco A4 (Nitinol Classic). Por ser mínima y
alejada de la zona para ser considerada consecuencia del contacto entre los dos metales, no es
considerada en el presente estudio.
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III.8.2.2.3 Bracket B2 (inoxidable) con Arco A5 (NiTi)
Figura III.183. Bracket B2 (inoxidable) con
arco A5 (NiTi) (pareja 2.5) (a)
Figura III.184. Bracket B2 (inoxidable) con
arco A5 (NiTi) (pareja 2.5) (b)
Figura III.185 Bracket B2 (inoxidable) con
arco A5 (NiTi) (pareja 2.5) (c)
Cuatro localizaciones de corrosión se evidencian en el bracket B2 (inoxidable) en contacto con
el arco A5 (NiTi), figuras Figura III.183, Figura III.184 y Figura III.185. Ninguna de ellas se halla
en la zona de contacto entre el arco dental y el bracket, por lo que no pueden ser atribuibles a
un mecanismo de corrosión galvánica.
III.8.2.2.4 Bracket B2 (inoxidable) con Arco A6 (NiTi)
Figura III.186. Bracket B2 (inoxidable) con
arco A6 (NiTi) (pareja 2.6)
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En la imagen obtenida del bracket B2 (inoxidable) que ha estado en contacto con el arco A6
(NiTi), Figura III.186, podemos observar ciertos restos de corrosión mínimos y alejados de la
zona para ser considerada consecuencia del contacto entre los dos metales. Por ello, no es
considerada en el presente estudio, centrado en la corrosión galvánica.
III.8.2.2.5 Bracket B2 (inoxidable) con Arco A7 (NiTi)
Figura III.187. Bracket B2 (inoxidable) con
arco A7 (NiTi) (pareja 2.7) (a)
Figura III.188. Bracket B2 (inoxidable) con
Arco A7 (NiTi) (pareja 2.7) (b)
Las imágenes, figuras Figura III.187 y Figura III.188, del bracket B2 (inoxidable) en contacto con
el arco A7 (NiTi), permiten reconocer tres zonas de corrosión. Ninguna de las tres se hallan en
la zona de contacto entre el arco con el bracket, por lo que no pueden relacionarse con
mecanismos de corrosión galvánica.
III.8.2.2.6 Bracket B2 (inoxidable) con Arco A8 (Cu-NiTi)
Figura III.189. Bracket B2 (inoxidable) con
arco A8 (Cu-NiTi) (pareja 2.8)
La pequeña marca de corrosión que podemos observar en el bracket B2 (inoxidable), habiendo
estado en contacto con el arco A8 (Cu-NiTi), que observamos en la Figura III.189, se halla
dentro del ámbito de la zona de contacto entre el bracket y el arco, por lo que si podemos
incluirlo en el grupo de posible corrosión galvánica.
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III.8.2.3 Bracket B6 (Inoxidable) (probeta 3)
Presenta signos de corrosión en combinaciones con los siguientes arcos: A2 (pareja 3.2) y A3
(pareja 3.3).
III.8.2.3.1 Bracket B6 (inoxidable) con Arco A2 (Titanol)
Figura III.190. Bracket B6 (inoxidable) con arco A2
(Titanol) (pareja 3.2)
En la Figura III.190 se pueden observar dos marcas mínimas de corrosión en la parte superior
del bracket, despreciables y fuera de la zona de contacto entre el bracket con el arco dental,
por lo que no será tenida en cuenta en el presente estudio.
III.8.2.3.2 Bracket B6 (inoxidable) con Arco A3 (NiTi Termoactiva)
Figura III.191. Bracket B6 (inoxidable) con arco
A2 (NiTi Termoactiva) (pareja 3.3)
En la Figura III.191 se evidencian pequeñas marcas mínimas de corrosión en la base del
bracket, fuera de la zona de contacto entre el bracket con el arco dental, hecho que hace
descartar el mecanismo de corrosión galvánica como explicación de su formación.
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III.8.2.4 Bracket B5 (Titanio) (probetas 5 y 6)
Presenta signos de corrosión en combinaciones con los siguientes arcos: A5 (pareja 5.5), A8
(pareja 6.8).
III.8.2.4.1 Bracket B5 (titanio) con Arco A5 (NiTi)
Figura III.192. Bracket B5 (titanio) con arco
A5 (NiTi) (pareja 5.5)
En la Figura III.192 se puede distinguir en el borde inferior de la base del bracket B5 (titanio),
habiendo estado en contacto con el arco A5 (NiTi), marcas de corrosión. Esta zona se haya
completamente alejada del contacto entre el arco y el bracket, por lo que no entra dentro del
ámbito de la corrosión galvánica por el contacto de los mismos y, por ende, del presente
estudio.
Reseñar de la zona donde se identifica la corrosión es que esta zona del bracket está en
contacto con el diente del paciente.
III.8.2.4.2 Bracket B5 (titanio) con Arco A8 (Cu-NiTi)
Figura III.193. Bracket B5 (titanio) con Arco
A5 (Cu-NiTi) (pareja 6.8)
La discusión es idéntica a la realizada inmediatamente anterior, con la excepción que el
contacto se produce entre el mismo bracket B5 (titanio), pero, en este caso, con el arco dental
A5 (Cu-NiTi).
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III.8.3 Exploración macroscópica de la combinación
del arco A9 (inoxidable sin níquel) con el bracket
B8 (inoxidable)
A continuación podemos realizar una observación macroscópica a partir de las imágenes
tomadas con el microscopio óptico. La pareja arco-bracket 10.6, es la única que mostró signos
de corrosión en el bracket.
III.8.3.1 Pareja 10.1
Figura III.194. Arco A9 (inox. sin níquel) con
bracket B8 (inoxidable) (pareja 10.1) (a)
Figura III.195. Arco A9 (inox. sin níquel) con
bracket B8 (inoxidable) (pareja 10.2) (b)
III.8.3.2 Pareja 10.2
Figura III.196. Arco A9 (inox. sin níquel) con
bracket B8 (inoxidable) (pareja 10.2) (a)
Figura III.197. Arco A9 (inox. sin níquel) con
bracket B8 (inoxidable) (pareja 10.2) (b)
En las imágenes de los arcos dentales de las parejas 10.1 y 10.2, figuras Figura III.194, Figura
III.195, Figura III.196 y Figura III.197, se evidencia un patrón superficial el cual se revelan unas
marcas longitudinales con una dirección preferencial, interpretables como marcas del proceso
de manufactura mediante extrusión.
Destacable son los signos de corrosión, puntuales y mínimos, observables en la pareja 10.1.
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III.8.3.3 Pareja 10.3
Figura III.198. Arco A9 (inox. sin níquel) con
bracket B8 (inoxidable) (pareja 10.3) (a)
Figura III.199. Arco A9 (inox. sin níquel) con
bracket B8 (inoxidable) (pareja 10.3) (b)
En la observación macroscópica del arco dental de la pareja 10.3, figuras Figura III.198 y Figura
III.199, se evidencian importantes huellas localizadas de corrosión en la superficie del arco A9
(inoxidable sin níquel)
III.8.3.4 Pareja 10.4
Figura III.200. Arco A9 (inox. sin níquel) con
bracket B8 (inoxidable) (pareja 10.4) (a)
Figura III.201. Arco A9 (inox. sin níquel) con
bracket B8 (inoxidable) (pareja 10.4) (b)
En la superficie del arco dental de la pareja 10.4, se observan marcas puntuales, pero
distribuidos en la superficie, de marcas de corrosión. También observamos como dichas
marcas tienden hacia un patrón con dirección preferencial, la de extrusión del proceso de
fabricación.
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III.8.3.5 Pareja 10.5
Figura III.202. Arco A9 (inox. sin níquel) con
bracket B8 (inoxidable) (pareja 10.5) (a)
Figura III.203. Arco A9 (inox. sin níquel) con
bracket B8 (inoxidable) (pareja 10.5) (b)
Realizando una observación macroscópica superficial del arco A9 de la pareja 10.5, podemos
distinguir leves marcas de corrosión puntual pero distribuida en la superficie. También se
revelan imperfecciones lineales con una dirección preferencial. Dicha dirección es atribuible al
proceso de manufactura por extrusión.
III.8.3.6 Pareja 10.6
Figura III.204. Bracket B8 (inoxidable) con arco A9 (inox. sin níquel) (pareja 10.6) (a)
Figura III.205. Bracket B8 (inoxidable) con arco A9 (inox. sin níquel) (pareja 10.6) (a)
Los resultados del ensayo sobre la pareja 10.6 revelan corrosión en el bracket, a diferencia del
resto de parejas estudiadas. En dicho bracket, Figura III.204 y Figura III.205, se pueden
observar restos de corrosión en el interior del bracket.
En el arco de la pareja 10.6, se revela el crecimiento de una fisura tipo scratch en dirección
longitudinal a la del arco, coincidente con la dirección de la extrusión de la fabricación del arco
dental.
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Figura III.206. Arco A9 (inox. sin níquel) con
bracket B8 (inoxidable) (pareja 10.6) (a)
Figura III.207. Arco A9 (inox. sin níquel) con
bracket B8 (inoxidable) (pareja 10.6) (b)
III.8.4 Comparación de pesos antes y después del
ensayo
Para la realización de las pesadas se utilizó una balanza de precisión de 4 decimales de gramos.
Importante señalar dicha resolución del aparato de medida, pues cierta importancia
trascendental en el análisis, como veremos en el apartado III.9.1.
En las tablas Tabla III.10 y Tabla III.19 podemos observar un estudio de la pérdida de peso de
las muestras tras la limpieza con respecto antes del ensayo.
En dichas tablas podemos ver una última columna relativa a la corrosión del bracket. En ella
deja constancia si el bracket del par del arco correspondiente, ha presentado signos de
corrosión alguno. De esta manera facilitará el análisis relativo del arco frente al bracket, que
discutiremos en el apartado III.9.
Tabla III.10. Probeta 1. Pesadas de brackets (B1) y arcos antes y después del ensayo
PAREJA MEDIDAS ANTES DEL ENSAYO (g)
MEDIDA TRAS EL ENSAYO (g)
PERDIDA DE PESO (g) ¿BRACKET CON
CORROSIÓN?
BRACKET ARCO BRACKET ARCO BRACKET ARCO
1.1 0,0745 0,0125 0,0745 0,0125 0,0000 0,0000 No
1.2 0,0744 0,01 0,0744 0,0101 0,0000 -0,0001 No
1.3 0,0735 0,01 0,0737 0,0085 -0,0002 -0,0001 No
1.4 0,0743 0,0084 0,0742 0,0137 0,0001 -0,0001 No
1.5 0,074 0,0136 0,0730 0,0159 0,0010 -0,0002 No
1.6 0,0741 0,0157 0,0740 0,0141 0,0001 -0,0003 No
1.7 0,0741 0,0138 0,0742 0,0127 -0,0001 -0,0001 No
1.8 0,0737 0,0126 0,0738 0,0140 -0,0001 -0,0001 Si
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Tabla III.11. Probeta 2. Pesadas de brackets (B2) y arcos antes y después del ensayo
PAREJA MEDIDAS ANTES DEL ENSAYO (g)
MEDIDA TRAS EL ENSAYO (g)
PERDIDA DE PESO (g) ¿BRACKET CON
CORROSIÓN?
BRACKET ARCO BRACKET ARCO BRACKET ARCO
2.1 0,0723 0,0118 0,0726 0,0118 -0,0003 0,0000 No
2.2 0,0723 0,0084 0,0722 0,0085 0,0001 -0,0001 No
2.3 0,0720 0,0098 0,0717 0,0098 0,0003 0,0000 Sí
2.4 0,0725 0,0124 0,0722 0,0123 0,0003 0,0001 Sí
2.5 0,0729 0,0122 0,0725 0,0122 0,0004 0,0000 Sí
2.6 0,0726 0,0090 0,0722 0,0093 0,0004 -0,0003 Sí
2.7 0,0724 0,0106 0,0718 0,0105 0,0006 0,0001 Sí
2.8 0,0724 0,0148 0,0723 0,0150 0,0001 -0,0002 Sí
Tabla III.12. Probeta 3. Pesadas de brackets (B6)4 y arcos antes y después del ensayo
PAREJA MEDIDAS ANTES DEL ENSAYO (g)
MEDIDA TRAS EL ENSAYO (g)
PERDIDA DE PESO (g) ¿BRACKET CON
CORROSIÓN?
BRACKET ARCO BRACKET ARCO BRACKET ARCO
3.1 0,0517 0,0108 0,0515 0,0109 0,0002 -0,0001 No
3.2 0,0530 0,0092 0,0527 0,0094 0,0003 -0,0002 Si
3.3 0,0513 0,0095 0,0519 0,0096 -0,0006 -0,0001 Si
3.4 0,0518 0,0129 0,0519 0,0129 -0,0001 0,0000 No
3.5 0,0514 0,0119 0,0514 0,0117 0,0000 0,0002 No
3.6 0,0513 0,0104 0,0513 0,0105 0,0000 -0,0001 No
3.74 0,0725 0,0116 - 0,0115 - 0,0001 No
3.8 0,0512 0,0130 0,0512 0,0131 0,0000 -0,0001 No
Tabla III.13. Probeta 4. Pesadas de brackets (B3) y arcos antes y después del ensayo
PAREJA MEDIDAS ANTES DEL ENSAYO (g)
MEDIDA TRAS EL ENSAYO (g)
PERDIDA DE PESO (g) ¿BRACKET CON
CORROSIÓN?
BRACKET ARCO BRACKET ARCO BRACKET ARCO
4.1 0,0295 0,0125 0,0294 0,0126 0,0001 -0,0001 No
4.2 0,0295 0,0090 0,0294 0,0091 0,0001 -0,0001 No
4.3 0,0296 0,0113 0,0296 0,0110 0,0000 0,0003 No
4.4 0,0296 0,0134 0,0291 0,0133 0,0005 0,0001 No
4.5 0,0297 0,0118 0,0297 0,0118 0,0000 0,0000 No
4.6 0,0295 0,0108 0,0294 0,0110 0,0001 -0,0002 No
4.7 0,0297 0,0116 0,0296 0,0110 0,0001 0,0006 No
4.8 0,0296 0,0128 0,0297 0,0129 -0,0001 -0,0001 No
4 Como se vio en el apartado III.7, en la pareja 3.7 se utilizó un bracket B2 en lugar de B6, por no
disponer de suficientes unidades, siendo B2 y B6 del tipo inoxidable.
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Tabla III.14. Probeta 5. Pesadas de brackets (B5) y arcos antes y después del ensayo
PAREJA MEDIDAS ANTES DEL ENSAYO (g)
MEDIDA TRAS EL ENSAYO (g)
PERDIDA DE PESO (g) ¿BRACKET CON
CORROSIÓN?
BRACKET ARCO BRACKET ARCO BRACKET ARCO
5.1 0,0434 0,0116 0,0434 0,0117 0,0000 -0,0001 No
5.2 0,0436 0,0095 0,0436 0,0095 0,0000 0,0000 No
5.3 0,0437 0,0101 0,0437 0,0101 0,0000 0,0000 No
5.4 0,0433 0,0132 0,0433 0,0129 0,0000 0,0003 No
5.5 0,0436 0,0119 0,0436 0,0124 0,0000 -0,0005 Sí
5.6 0,0435 0,0114 0,0435 0,0117 0,0000 -0,0003 No
5.7 0,0436 0,0116 0,0436 0,0116 0,0000 0,0000 No
5.8 0,0436 0,0159 0,0436 0,0160 0,0000 -0,0001 Sí
Tabla III.15. Probeta 6. Pesadas de brackets (B5) y arcos antes y después del ensayo
PAREJA MEDIDAS ANTES DEL ENSAYO (g)
MEDIDA TRAS EL ENSAYO (g)
PERDIDA DE PESO (g) ¿BRACKET CON
CORROSIÓN?
BRACKET ARCO BRACKET ARCO BRACKET ARCO
6.1 0,0437 0,0136 0,0437 0,0133 0,0000 0,0003 No
6.2 0,0431 0,0100 0,0433 0,0094 -0,0002 0,0006 No
6.3 0,0435 0,0089 0,0435 0,0089 0,0000 0,0000 No
6.4 0,0438 0,0135 0,0438 0,0135 0,0000 0,0000 No
6.5 0,0437 0,0123 0,0437 0,0124 0,0000 -0,0001 No
6.6 0,0437 0,0095 0,0438 0,0097 -0,0001 -0,0002 No
6.7 0,0436 0,0173 0,0436 0,0174 0,0000 -0,0001 No
6.8 0,0434 0,0147 0,0435 0,0147 -0,0001 0,0000 No
Tabla III.16. Probeta 7. Pesadas de brackets (B4) y arcos antes y después del ensayo
PAREJA MEDIDAS ANTES DEL ENSAYO (g)
MEDIDA TRAS EL ENSAYO (g)
PERDIDA DE PESO (g) ¿BRACKET CON
CORROSIÓN?
BRACKET ARCO BRACKET ARCO BRACKET ARCO
7.1 0,0938 0,0129 0,0941 0,0128 -0,0003 0,0001 No
7.2 0,0944 0,0094 0,0945 0,0095 -0,0001 -0,0001 No
7.3 0,0938 0,0101 0,0944 0,0100 -0,0006 0,0001 No
7.4 0,0927 0,0140 0,0929 0,0141 -0,0002 -0,0001 No
7.5 0,0945 0,0100 0,0951 0,0103 -0,0006 -0,0003 No
7.6 0,0921 0,0104 0,0924 0,0104 -0,0003 0,0000 No
7.7 0,0920 0,0163 0,0927 0,0163 -0,0007 0,0000 No
7.8 0,0931 0,0086 0,0940 0,0081 -0,0009 0,0005 No
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Tabla III.17. Probeta 8. Pesadas de brackets (B4) y arcos antes y después del ensayo
PAREJA MEDIDAS ANTES DEL ENSAYO (g)
MEDIDA TRAS EL ENSAYO (g)
PERDIDA DE PESO (g) ¿BRACKET CON
CORROSIÓN?
BRACKET ARCO BRACKET ARCO BRACKET ARCO
8.1 0,0942 0,0102 0,0949 0,0101 -0,0007 0,0001 No
8.2 0,0924 0,0091 0,0933 0,0099 -0,0009 -0,0008 No
8.3 0,0922 0,0113 0,0927 0,0113 -0,0005 0,0000 No
8.4 0,0943 0,0108 0,0946 0,0108 -0,0003 0,0000 No
8.5 0,0939 0,0107 0,0945 0,0107 -0,0006 0,0000 No
8.6 0,0925 0,0087 0,0925 0,0088 0,0000 -0,0001 No
8.7 0,0938 0,0120 0,0944 0,0125 -0,0006 -0,0005 No
8.8 0,0943 0,0155 0,0948 0,0155 -0,0005 0,0000 No
Tabla III.18. Probeta 9. Pesadas de brackets (B4) y arcos antes y después del ensayo
PAREJA MEDIDAS ANTES DEL ENSAYO (g)
MEDIDA TRAS EL ENSAYO (g)
PERDIDA DE PESO (g) ¿BRACKET CON
CORROSIÓN?
BRACKET ARCO BRACKET ARCO BRACKET ARCO
9.1 0,0929 0,0136 0,0931 0,0136 -0,0002 0,0000 No
9.2 0,0938 0,0098 0,0938 0,0098 0,0000 0,0000 No
9.3 0,0938 0,0105 0,0949 0,0105 -0,0011 0,0000 No
9.4 0,0938 0,0130 0,0942 0,0131 -0,0004 -0,0001 No
9.5 0,0939 0,0103 0,0939 0,0105 0,0000 -0,0002 No
9.6 0,0940 0,0076 0,0945 0,0077 -0,0005 -0,0001 No
9.7 0,0938 0,0171 0,0944 0,0171 -0,0006 0,0000 No
9.8 0,0939 0,0117 0,0940 0,0117 -0,0001 0,0000 No
Tabla III.19. Probeta 10. Pesadas de brackets (B8) y arcos antes y después del ensayo
PAREJA MEDIDAS ANTES DEL ENSAYO (g)
MEDIDA TRAS EL ENSAYO (g)
PERDIDA DE PESO (g) ¿BRACKET CON
CORROSIÓN?
BRACKET ARCO BRACKET ARCO BRACKET ARCO
10.1 0,0863 0,0157 0,0864 0,0157 -0,0001 0,0000 No
10.2 0,0865 0,0174 0,0866 0,0177 -0,0001 -0,0003 No
10.3 0,0863 0,0170 0,0877 0,0171 -0,0014 -0,0001 No
10.4 0,0862 0,0145 0,0866 0,0145 -0,0004 0,0000 No
10.5 0,0863 0,0121 0,0864 0,0120 -0,0001 0,0001 Sí
10.6 0,0866 0,0131 0,0866 0,0130 0,0000 0,0001 No
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III.9 Resumen y discusión de resultados
Como vimos en el apartado III.1, el ensayo tentativo incluyó dos estudios: un estudio de la
corrosión galvánica de tres tipos de brackets diferentes con ocho tipos de arcos y una
combinación específica de arco inoxidable con arcos inoxidables sin níquel. Por ello
realizaremos dos discusiones diferenciadas.
III.9.1 Probetas 1 a 9 (brackets inoxidable, titanio y
Co-Cr)
Comenzando con la primera discusión, calculamos las medias de las medidas obtenidas de las,
por cada mismo tipo de bracket: inoxidable, titanio y Co-Cr, pesadas para obtener un valor
relativamente representativo. Dichos valores de las medias están recogidos en la Tabla III.20.
Tabla III.20. Medias de las medidas de las pesadas en términos de pérdida de peso
ARCO
A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8
Bra
cket
Inox5 Bracket 0 0,0001 -0,0002 0,0001 0,0005 0,0002 0,0003 0
Arco 0 -0,0001 -0,0001 0 0 -0,0002 0 -0,0001
Titanio Bracket 0 0 0 0,0002 0 0 0 -0,0001
Arco 0,0000 0,0002 0,0001 0,0001 -0,0002 -0,0002 0,0002 -0,0001
Co-Cr Bracket -0,0004 -0,0003 -0,0007 -0,0003 -0,0004 -0,0003 -0,0006 -0,0005
Arco 0,0001 -0,0003 0 -0,0001 -0,0002 -0,0001 -0,0002 0,0002
En el estudio de las pesadas tenemos que considerar dos aspectos. El primero está relacionado
con la resolución de la balanza utilizada y la incertidumbre relacionada. Según la GUM(42), la
incertidumbre de medición aportada por la resolución de 0.0001g (a = 0.0001) del aparato de
medida es la expresada en la Ecuación III.1.
√
√
Ecuación III.1. Incertidumbre con una confianza del 95% de la balanza
Si observamos los resultados obtenidos en la Tabla III.20, tanto en brackets como en arcos,
vemos que el valor representativo coincide, en magnitud, con la incertidumbre. Esto hace
imposible establecer una relación entre el sobrepeso de uno y la pérdida del otro, como
correspondería en la corrosión galvánica del segundo, y la deposición del material desprendido
sobre el primero. Es decir, el método seguido de la medida de la pérdida de peso, con el
aparellaje empleado, no puede ser utilizado como representativo en el estudio
Cuando realizamos el cálculo de la media de las pesadas de tres brackets diferentes del mismo
material, estamos descartando la posibilidad de que hayan sido sometidos a tratamientos
superficiales diferentes como los vistos en el apartado I.7.5.
5 Inoxidable
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Estudiando los resultados del análisis visual, podemos ver en la Tabla III.21 cuáles son los
brackets que presentaron alguna presencia evidente de corrosión.
La nomenclatura de dicha Tabla III.21 es: zona con evidencias de corrosión pero que no están
relacionada con el mecanismo de corrosión galvánica (N) y zonas con evidencias de corrosión
relacionadas con dicho mecanismo (S).
Tabla III.21. Brackets con signos de corrosión tras el ensayo
PAREJAS (FILA.COLUMNA)
ARCO
A1
Titanol A2
Titanol
A3
NiTi Termoac.
A4
Nitinol Classic
A5
NiTi A6
NiTi A7
NiTi A8
Cu-NiTi
Bra
cket
Inox6
B1 N, N, S
B2 N, N N N, N, N, N N N, N, N S
B6 N, N N
Titanio
B3
B5 N
B5 N
Co-Cr
B4
B4
B4
El análisis visual se realizó tras someter a los materiales a un proceso de limpieza, que vimos
en el apartado III.4.3 eliminando la posibilidad de encontrar restos de suciedad.
En cuanto al análisis visual de los arcos, en primer lugar es interesante hacer una
diferenciación entre tipo de agresión sufrida, que diferenciaremos como corrosión uniforme
(U), localizada (L) y/o nula o despreciable (N), que anotamos en la Tabla III.22.
Tabla III.22. Presencia y severidad de corrosión en arcos tras el ensayo
PAREJAS (FILA.COLUMNA)
ARCO
A1
Titanol A2
Titanol
A3
NiTi Termoac.
A4
Nitinol Classic
A5
NiTi A6
NiTi A7
NiTi A8
Cu-NiTi
Bra
cket
Inox7
B1 LM U ----- LP UM, LM UM UM -----
B2 LP LM UM LM UM UM UM UM
B6 LS LP UM U U, LP ----- UM U, LP
Titanio
B3 LM U, LS UM U UM U, LM UM U, LP
B5 LS N LP U U, LP UM UM U
B5 LM LS UM U, LS N UM UM U, LP
Co-Cr
B4 UM LM UM U ¿? UM UM UM, LP
B4 LM LP UM U LM UM, LS UM UM
B4 LP N UM U LS UM UM UM
U: Corrosión uniforme UM: Corrosión uniforme moderada US: Corrosión uniforme severa LP: Corrosión localizada puntual /mínima
LM: Corrosión localizada moderada LS: Corrosión localizada severa N: Ningún defecto apreciable o considerable ----: Bracket / Arco perdido
6 Inoxidable
7 Inoxidable
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Las definiciones de las distintas categorías en la clasificación de la corrosión realizada en la
tabla IV.3, no son absolutas, sino comparativas. En definitiva, una manera de establecer una
jerarquía según el nivel de corrosión.
Según los resultados mostrados en la Tabla III.22, no es posible sacar un patrón sobre la
corrosión según las combinaciones de arcos dentales y brackets. Como queda reflejado en el
capítulo siguiente, conclusiones, estudiando en conjunto las tablas Tabla III.21 y Tabla III.22 no
es posible concluir nada desde el punto de vista de la corrosión galvánica.
Habría que reseñar que el bracket de titanio B5, particularmente en combinación con los arcos
A5 (NiTi) y A8 (Cu-NiTi), como observamos en las imágenes Figura III.192 y Figura III.193,
evidencian restos de corrosión en la base del bracket. Esto debería ser considerado en
posteriores estudios, ya que es una zona en contacto con el paciente.
III.9.2 Probeta 10 (Brackets inoxidables con arcos
inoxidables sin níquel)
La motivación del estudio de este par arco-bracket en concreto, como vimos en el apartado
III.1, fue la presentación del problema por parte de expertos de la ortodoncia: rotura del arco
por un punto durante el tratamiento.
Bajo esta perspectiva realizamos la inspección visual de las figuras Figura III.194 a Figura
III.207. De dicha inspección no podemos obtener ninguna conclusión relacionada con la
problemática presentada.
Podemos subrayar, para que pueda ser profundizado en posteriores estudios, es que el arco de
la pareja la cual presenta signos de corrosión en el bracket, como es la 10.6, muestra una
grieta longitudinal al arco. Dicho fenómeno constará en el punto 0, para que pueda ser
estudiado en el futuro.
Realizando una inspección visual, vemos como es en la pareja 10.6, figuras Figura III.204 y
Figura III.205, donde encontramos signos de corrosión en el bracket. Ya que todas las parejas
de la probeta 10 son del mismo arco y mismo tipo de bracket, podemos plantear dos posibles
situaciones: el bracket de la pareja 10.6 sufrió una corrosión circunstancial, que las otras
parejas de la misma probeta no sufrieron. Otra posibilidad sería que, ya que la corrosión se
presentó en el interior del orificio del bracket, no alcanzáramos a ver la corrosión en las otras
parejas aun existiendo.
El mecanismo de dicha corrosión podríamos encontrarlo en el apartado I.7.4.3, problemas con
la diferencias de aireación superficial.
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IV. Conclusiones
Estudio de la corrosión galvánica en materiales de ortodoncia. Par arco-bracket Conclusiones
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IV. Conclusiones
IV.1 Generales
1. En el apartado III.2.2 se establecen unas condiciones de ensayo, relativamente
constantes a lo largo del ensayo. Como vimos en el apartado I.3, ni las condiciones del
medio bucal son constantes ni universales. Una persona evoluciona a lo largo del
tiempo sus condiciones vitales, por lo que se debe entender el medio bucal como un
medio dinámico. Cada persona mantiene un tipo de dieta, según zona, estación,
cultura…por lo que no hay valores universales, como el de la acidez.
2. Sin olvidar los factores presentados en la conclusión anterior, podemos afirmar que el
uso de la cámara de la niebla salina supone un avance respecto a la representatividad
de la realidad, frente a los ensayos de inmersión ampliamente utilizados en los
artículos consultados en la bibliografía.
3. Una balanza de cuatro dígitos, debido a la incertidumbre que aporta frente a la
medición, genera unos resultados que no pueden ser considerados como
representativos, como discutimos en el apartado III.9.1.
IV.2 Probetas 1 a 9 (brackets inoxidable, titanio y Co-Cr)
1. En el análisis visual de algunos defectos superficiales, es complicado averiguar si el
defecto se debe a un estado superficial defectuoso previo o al efecto de la corrosión.
Merecería un estudio más detallado de los casos concretos, ya que debido a la
cantidad de muestra, el muestreo previo al ensayo no recogió ninguno de estos
defectos.
2. El objetivo del presente proyecto es el análisis de corrosión galvánica de los pares
arcos dentales – brackets. Dicha corrosión, descrita en el capítulo II, tiene una
morfología particularmente localizada, debida a su mecanismo. En las tablas Tabla
III.21 y Tabla III.22 estudiamos las distintas evidencias de corrosión en arcos y brackets.
De dicho estudio, no se puede establecer un patrón evidente de corrosión galvánica,
tampoco esperábamos resultados más clarificadores tratándose de un ensayo
tentativo, por lo que no se puede llegar a ninguna conclusión al respecto, más que
establecer una investigación más exigente. Por todo ello, en el apartado 0 exponemos
una serie de líneas para investigaciones futuras. Se trata de ir sofisticando el estudio
desde una doble perspectiva: desde el punto de vista analítico, con el objetivo de sacar
conclusiones más objetivas y cuantificadoras. Y, desde la perspectiva de realizar el
ensayo con unas condiciones lo más próximo a la realidad.
3. Aunque no es una corrosión atribuible a un mecanismo galvánico, si que podemos
concluir, según se recoge en la Tabla III.21, que los brackets más vulnerable ante
agentes corrosivos son los de aceros inoxidables, especialmente el B2.
Estudio de la corrosión galvánica en materiales de ortodoncia. Par arco-bracket Conclusiones
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4. Como estudiamos en el apartado introductorio sobre las condiciones bucales y
estructurales, I.3, y posteriormente, comentamos al plantear las condiciones del
ensayo, apartado III.2.2, las condiciones ambientes bucales no pueden interpretarse
como estáticas y/o universales. Por ello, para acercarse a las condiciones reales que
hacen frente los aparatos ortodóncicos, habría que incorporar a futuros ensayos
consideraciones mecánicas (tensiones, deformaciones…) y ambientales (acidez,
temperatura…). No olvidemos que los aparatos cumplen su funcionalidad ejerciendo
tensiones que conlleven desplazamientos y resisten un ambiente dinámico debido a la
ingesta de alimentos, principalmente.
5. Aunque la presente investigación tiene como objetivo el estudio de la corrosión
galvánica, es identificable, en la observación macroscópica, otros mecanismos de
corrosión: una calificable como generalizada, produciéndose en toda la superficie, y
otras puntuales, atribuibles a fenómenos como el de acumulación de líquidos en
regiones localizadas.
IV.3 Probeta 10 (Brackets inoxidables con arcos
inoxidables sin níquel)
1. Debido a la disparidad de resultados de la observación macroscópica de la probeta 10,
apartado III.8.3, no es posible obtener un diagnóstico del problema presentado en la
introducción del ensayo, apartado III.1.
2. Destacar el comportamiento presentado por la probeta 10.6, figuras Figura III.204,
Figura III.205, Figura III.206 y Figura III.207, diferenciándose del resto de probetas:
brackets con restos de corrosión, cuya explicación puede darse desde el mecanismo de
corrosión por aireación superficial, apartado I.7.4.3, y arcos, en cuya superficie, se
muestra cierto crecimiento de una fisura tipo scratch, la cual, podría llegar a provocar
una fractura.
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V. Líneas de investigación
para el futuro
Estudio de la corrosión galvánica en materiales de ortodoncia. Par arco-bracket Líneas de investigación para el futuro
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V. Líneas de investigación para el futuro
1. Por los problemas generados por la incertidumbre de las medidas por la resolución del aparato, se debería reflexionar sobre la utilización de una balanza con mayor resolución o mayor tiempo de exposición de las muestras, como alternativas principales. La segunda alternativa presentada, en principio, quedaría descartada ya que las conclusiones de los artículos consultados de la bibliografía afirman una estabilización de los procesos corrosivos a lo largo del tiempo, por lo que en un principio, mucho mayor tiempo no implicaría mucha mayor pérdida de material. Aun así, dichas investigaciones se realizaron bajo procesos de inmersión, por lo que habría que estudiar si esos mismos ensayos en la cámara de niebla donde el efecto de saturación no existe, conducirían a los mismos resultados.
2. Para brackets diferentes, aun siendo del mismo material, se debería realizar una caracterización más precisa de los mismos, como análisis de la composición química o microscópica, pudiendo determinar, fundamentalmente el estado superficial del bracket. De esta manera, se podría determinar si sufrieron algún tipo de tratamiento superficial y como éste, influye en la corrosión.
3. Una de las discusiones que se realizaron en el apartado III.9.1 fue la aparición de corrosión en la base del bracket, zona en contacto con el paciente. Podría realizarse una línea de investigación que abarcara la localización de las zonas afectadas y si repercuten, o no, en la salud del paciente.
4. Al igual que en el caso de los brackets, en posteriores investigaciones se deberían
realizar caracterizaciones más precisas como el análisis de su composición química y
superficial.
5. Tratándose de reacciones redox las que se producen con la corrosión galvánica, el
análisis de la corriente eléctrica y/o de la diferencia de potencial que pudiera
establecerse entre los dos materiales, podría suponer una cuantificación más
específica del tipo de corrosión galvánica en el par arco-bracket. De esta manera, se
eliminaría del análisis y de los resultados la presencia de otro tipo de corrosión.
6. Las condiciones ambientales deberían ser más exigentes. En el presente estudio se
propuso unas condiciones con una saliva artificial neutra, temperatura estable y sin
tensiones. Como vimos en el apartado I.3, sobre la caracterización del medio bucal, las
condiciones reales son más exigentes: uso de productos higiénicos que generan la
presencian de fluoruros, variación de la acidez con la ingesta de comidas, tensión
debida al tratamiento… Dichas condiciones provocan que el ambiente sea mucho más
exigente sobre los materiales, agudizando el nivel de agresividad de la corrosión.
7. Investigar el por qué zonas de con un color dorado en los brackets y su influencia en el
comportamiento a la corrosión: zonas con composición química diferente, pintura,
recubrimiento…
Estudio de la corrosión galvánica en materiales de ortodoncia. Par arco-bracket
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8. El par bracket inoxidable-arco inoxidable sin níquel, que presentaba una problemática
específica, que vimos en el apartado III.1, presentó en la pareja 10.6 el bracket con
signos de corrosión y el arco con una grieta longitudinal. El origen de ésta y el por qué
no lo presentaron las otras parejas con el mismo par, tendría que ser solucionado con
métodos analíticos más precisos.
9. Con respecto al estudio incluido en la presente investigación del problema planteado
por los expertos ortodóncicos sobre una combinación específica de brackets
inoxidables con arcos inoxidables sin níquel, cuya patología presentada es la de la
rotura por un punto tras un periodo de tratamiento, se precisaría de concretar más y
aproximar más las condiciones de ensayo a las reales con inspecciones más especificar,
con el fin de hallar un diagnóstico claro.
Estudio de la corrosión galvánica en materiales de ortodoncia. Par arco-bracket
128 Aarón Rosales Pérez | Escuela Técnica Superior de Ingeniería - Universidad de Sevilla
VI. Referencias bibliográficas
Estudio de la corrosión galvánica en materiales de ortodoncia. Par arco-bracket Referencias Bibliográficas
Escuela Técnica Superior de Ingeniería - Universidad de Sevilla | Aarón Rosales Pérez 129
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