Leghe di titanio utilizzate biomedicalmente

Le leghe di titanio sono state ampiamente utilizzate per la produzione di protesi metalliche ortopediche e interventi chirurgici sulle placche ossee. Normalmente vengono prodotti da stock di barre lavorate o gettate mediante CNC, lavorazioni CAD o produzione di metallurgia delle polveri. Ognuna di queste tecniche ha vantaggi e svantaggi intrinseci. I prodotti lavorati presentano una notevole perdita di materiale durante la lavorazione nella forma finale del prodotto e per i campioni colati l'acquisizione di un prodotto nella sua forma finale limita in qualche modo ulteriori lavorazioni e trattamenti (ad esempio indurimento per precipitazione), tuttavia la fusione è più efficace. I metodi tradizionali di metallurgia delle polveri sono anche più efficienti dal punto di vista dei materiali, ma l'acquisizione di prodotti completamente densi può essere un problema comune.

Con l'emergere della fabbricazione a mano libera solida (stampa 3D) è stata realizzata la possibilità di produrre impianti biomedici progettati su misura (ad esempio giunti d'anca). Sebbene non sia applicato attualmente su una scala più ampia, i metodi di fabbricazione a mano libera offrono la capacità di riciclare i rifiuti in polvere (dal processo di fabbricazione) e fanno la selettività adattando le proprietà desiderabili e quindi le prestazioni dell'impianto. La fusione del fascio di elettroni (EBM) e la fusione laser selettiva (SLM) sono due metodi applicabili alla fabbricazione a mano libera delle leghe di Ti. I parametri di produzione influenzano notevolmente la microstruttura del prodotto, dove ad es. una velocità di raffreddamento rapida in combinazione con un basso grado di fusione in SLM porta alla formazione predominante della fase alfa-prime martensitica, dando un prodotto molto duro.

Ti-6Al-4V

Questa lega ha una buona biocompatibilità e non è né citotossica né genotossica. Il Ti-6Al-4V soffre di scarsa resistenza al taglio e di scarsa usura superficiale in determinate condizioni di carico:

Compatibilità biologica: eccellente, specialmente quando è richiesto il contatto diretto con tessuto o osso. La scarsa resistenza al taglio di Ti-6Al-4V lo rende indesiderabile per viti o piastre ossee. Ha anche scarse proprietà di usura superficiale e tende a gripparsi quando entra in contatto con se stesso e altri metalli. Trattamenti superficiali come nitrurazione e ossidazione possono migliorare le proprietà di usura superficiale.

Ti-6Al-7NB

Questa lega è stata sviluppata come sostituto biomedico per Ti-6Al-4V, perché Ti-6Al-4V contiene vanadio, un elemento che ha dimostrato esiti citotossici quando isolato. Ti-6Al-7Nb contiene il 6% di alluminio e il 7% di niobio.

Ti6Al7Nb è una lega di titanio ad alta resistenza dedicata con un'eccellente biocompatibilità per gli impianti chirurgici. Utilizzato per le articolazioni dell'anca di ricambio, è stato utilizzato clinicamente dall'inizio del 1986.