The purpose of the present thesis is to be a basic and initial contribution to the knowledge about the corrosive behaviour of the archwires commonly used in lingual orthodontics. Once corrosive behaviour is understood, conclusions could be drawn regarding clinical implications both for the progress of the treatment and the patients' safety.The archwires chosen for the study were:1. Respond® 0.0175 inches2. D-Rect® 0.016x0,022 inches3. Stainless Steel 0.016 inches4. Stainless Steel 0.016x0,022 inches5. Ni-Ti® 0.016 inches6. TMA® 0.016 inches7. Copper Ni-Ti® 0.017x0.017 inchesThe objectives of the thesis are:1. To study the as-received microscopical aspect of the lingual orthodontics archwires and the surface structural changes of the archwires after being in contact with a saline preparation for 30 days through scanning electronic microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM)2. To study the basic corrosive properties of the archwires in order to determine the potential of corrosion and the pitting potential for each archwire and also the microscopical effects of corrosion on archwires with SEM and AFM after anodic potentiostatic polarization.3. To study the ionic release of Ni of the Ni containing archwires to evaluate its potential danger for the patient.4. To evaluate the changes that corrosion may have on the martensitic and austenitic phase transformations of the nickel and titanium containing archwires. The highest tendency to general corrosion was seen for Respond archwires followed by D-Rect and 0.016 inch Stainless Steel archwires. Cyclic Voltammetry results showed that Ecorr values were similar for Respond, D-Rect and 0.016x0.022 Stainless Steel archwires being the 0.016 Stainless Steel archwires the most prone to corrosion processes. It was seen that archwires made of Ti alloys were highly resistant to general corrosion processes. The lowest Eb values were obtained for Respond archwires followed by D-Rect and 0.016 Stainless Steel archwires. Higher values were observed for 0.016x0.022 Stainless Steel archwires.AFM enabled an objective characterisation of surface changes by measuring the Roughness Mean Surface (RMS). This value allowed a comparison between archwires immersed in Hank's Balanced Salt Solution for 30 days and a control group. Results show statistically significant differences after immersion for all archwires with the exception of NiTi archwires. Scanning electronic microscopy did not enable to see differences between both groups.Ni release has been seen to be very low and it is far below the limits set by the European Union legislation and the levels known to inflict cell damage. The highest amount of Ni was released by the Stainless Steel archwires followed by Respond and NiTi archwires. The lowest amounts of Ni released were recorded for CuNiTi and D-Rect archwires.With regards to calorimetry, NiTi archwires showed a clear R-phase while none of the CuNiTi archwires did in the new, polarised and immersed groups.Immersion seems to have no impact on the phase transition temperatures of NiTi archwires while some changes observed in CuNiTi arches should be further studied. / Esta tesis pretende realizar un estudio de los arcos diseñados específicamente para la técnica de ortodoncia lingual y contribuir al conocimiento de su comportamiento. Particularmente se centra en los cambios de las propiedades superficiales de los arcos, su desprendimiento iónico, y en los arcos en que corresponde, la variación de propiedades que afectan a la expresión de la memoria de forma.Se estudiaron los siguientes arcos:1. Respond® 0.0175 pulgadas2. D-Rect® 0.016 x 0.022 pulgadas3. Stainless Steel 0.016 pulgadas4. Stainless Steel 0.016 x 0.022 pulgadas5. Ni-Ti® 0.016 pulgadas6. TMA® 0.016 pulgadas7. Copper Ni-Ti® 0.017 x 0.017 pulgadasEn concreto, se han establecido los siguientes objetivos:1. Caracterizar microscópicamente (microscopía electrónica de barrido o SEM) los arcos de ortodoncia lingual tal y como son recibidos del fabricante y comparar los efectos que tiene el contacto durante 30 días de una solución que simula las propiedades de la saliva sobre los arcos, caracterizando los cambios ocurridos con SEM y de fuerzas atómicas (AFM). 2. Caracterizar las propiedades corrosivas básicas de los arcos de ortodoncia lingual para conocer el potencial de corrosión, los potenciales de picadura para cada arco y los efectos que la polarización anódica potenciostática tiene sobre la superficie de los arcos con SEM.3. Determinar el desprendimiento iónico de Ni de los arcos linguales de aleaciones que contienen Ni.4. Evaluar los cambios que la inmersión de los arcos en solución de saliva artificial y los arcos sometidos a corrosión potenciostática tienen sobre las temperaturas de transformación de fase de los arcos de aleaciones NiTi y CuNiTi.La mayor tendencia a la corrosión general se ha visto en los arcos Respond, D-Rect y acero inoxidable 0,016 pulgadas. Los resultados de CV han mostrado que los valores de Ecorr fueron muy similares para los arcos Respond, D-Rect y de acero inoxidable de 0,016x0,022 pulgadas.Los arcos de acero inoxidable de 0,016 pulgadas obtuvieron el valor más bajo de Ecorr, indicando ser el más sensible a los procesos de corrosión. Se observó que los arcos de aleación de Ti son muy resistentes a los procesos de corrosión generalLos valores más pequeños de Eb fueron obtenidos para los arcos de Respond, seguidos por los D-Rect y los arcos de acero inoxidable de 0,016 pulgadas. Se observaron valores de Eb en un rango más alto para los arcos de acero inoxidable de 0,016x0,022 pulgadas. La técnica microscópica de AFM ha permitido caracterizar de una forma objetiva la de su rugosidad superficial (RMS). Este valor se ha comparado con los valores de rugosidad en muestras que permanecieron 30 días expuestas al contacto con la solución de Hank. Los resultados obtenidos muestran diferencias estadísticamente significativas excepto para los arcos de NiTi Se ha visto que el desprendimiento de Ni es muy pequeño y que está muy por debajo de los límites establecidos por la regulación vigente en la Unión Europea, y por debajo de los límites conocidos como nocivos para las células.La mayor cantidad de Ni ha sido desprendida por los arcos de acero inoxidable, seguidos por el Respond y los arcos de NiTi. Los arcos de CuNiTi y D-Rect fueron los que desprendieron menores cantidades de Ni al final de la prueba.Por lo que respecta al estudio de calorimetría, no se ha hallado la fase R en los ensayos de calorimetría con los arcos de CuNiTi (nuevos, usados en prueba de inmersión de 30 días y los polarizados), en los de NiTi sí.La inmersión de los arcos de NiTi en solución de Hank parece no tener ningún impacto en las temperaturas de transición de fase.

El objetivo del presente trabajo es el de optimizar las propiedades de la aleación Ti-0.2Pd con la finalidad de que sea una alternativa a las aleaciones de titanio empleadas actualmente en el campo de los biomateriales. Para ello, se han realizado tratamientos térmicos con el propósito de mejorar sus propiedades mecánicas y resistencia a la corrosión, y tratamientos superficiales para incrementar su resistencia al desgaste.En primer lugar se ha realizado la caracterización microestructural (R.X., microscopía óptica, SEM y TEM) de la aleación Ti-0,2Pd, la cual experimenta una transformación de fase alfa (h.c.) beta (c.c.) que se produce en un intervalo de temperaturas entre 750 y 900 ºC (alfa-transus). En función de la temperatura, varían tanto la forma de nucleación de la fase alfa como la cinética del proceso de transformación. Al someter el material a un tratamiento de temple, la fase presenta una transformación martensítica. El porcentaje de fase martensítica (alfa') aumenta con la temperatura del tratamiento, lo cual comporta un aumento de las propiedades mecánicas de la aleación.Por otra parte, se han realizado estudios potenciodinámicos, comprobando como la adición de Paladio facilita el proceso de pasivación respecto al Titanio sin alear, observándose además, que el tratamiento térmico de temple favorece dicho proceso. En las muestras con una estructura bifásica alfa + alfa' la fase martensítica reacciona de forma preferente durante el ataque químico. La aleación Ti-0,2Pd presenta una notable resistencia al proceso de ataque por picaduras en soluciones de cloruros, no existiendo diferencias significativas entre las muestras sometidas a diferentes tratamientos térmicos.Para mejorar la resistencia al desgaste del material se han realizado tratamientos de nitruración gaseosa a diferentes temperaturas y tiempos; el nitrógeno endurece la superficie de la aleación Ti-0,2Pd debido a la formación de los correspondientes nitruros de titanio y por un endurecimiento por solución sólida. Este incremento de las características mecánicas superficiales se traduce en una disminución del valor del coeficiente de fricción, determinado mediante ensayos de Pin on disc, que comportará una mejora de la resistencia al desgaste del material. Por otra parte, mediante un proceso de deposición en fase vapor, se han obtenido recubrimientos de TiN y (Ti,Al)N, los cuales muestran unas propiedades mecánicas superficiales netamente superiores en comparación con la aleación Ti-0,2Pd y menores valores del coeficiente de fricción. Ahora bien, la adherencia de estas capas no es buena, lo cual comporta el repentino desprendimiento del recubrimiento provocando un proceso de desgaste más rápido de lo esperado. La deposición de los recubrimientos de TiN y (Ti,Al)N sobre un sustrato de la aleación Ti-0,2Pd previamente endurecido por nitruración gaseosa permite mejorar la adherencia de dichos recubrimientos.A partir de los resultados obtenidos en este trabajo, puede proponerse la aleación Ti-0,2Pd tratada térmicamente, como una alternativa al Titanio c.p. en el campo de los biomateriales debido a su mejor comportamiento tanto mecánico como químico. Así, puede ser de interés su aplicación en el campo de los implantes dentales y equipamiento odontológico, en el cuales las condiciones medioambientales son altamente agresivas.En aquellas aplicaciones en que se está empleando la aleación Ti-6Al-4V, tendrá que evaluarse si las propiedades mecánicas que presenta la aleación Ti-0,2Pd son suficientes para garantizar su buen comportamiento en servicio, valorando también que su mejor resistencia a la corrosión supone una mayor estabilidad durante largos periodos de tiempo. Se ha de tener en cuenta que en los últimos años se ha desencadenado una cierta controversia sobre la biocompatibilidad del aluminio y el vanadio presentes en dicha aleación.

La présente thèse doctorale vise à analyser le comportement tribologique, en corrosion et en tribocorrosion des nouveaux aciers inoxydables martensitiques et leurs mécanismes de dégradation pour applications aéronautiques. Pour ce faire, techniques électrochimiques, tribo-électrochimiques et d’analyse de surface ex-situ ont été utilisés. L'usure est affectée par la dureté du matériau et le durcissement lors du glissement de contact. Les aciers inoxydables martensitiques ont montré une augmentation de résistance à la rayure, mais une plus grande perte de matière lors des essais tribologiques à sec par rapport à l'acier inoxydable austénitique. La résistance à la corrosion des aciers inoxydables martensitiques est favorisée par leur passivité, dont la cinétique du film passif peut être décrite par un modèle de type high-field. La vitesse de dissolution passive dépend de la composition chimique de la surface du matériau, ce qui diminue la teneur en Cr dans la couche passive. Les mécanismes de dégradation en tribocorrosion des aciers inoxydables martensitiques comprennent déformation plastique, shakedown et fatigue de de type oligo-cyclique. Les conséquences de ces mécanismes impliqués dépendent des conditions électrochimiques qui prévalent. / The present Doctoral Thesis aimed to analyze the tribological, corrosion and tribocorrosion behavior of new martensitic stainless steels and their degradation mechanisms for aeronautical applications. For this, electrochemical, tribo-electrochemical and ex-situ surface analysis techniques were used. Wear damage was found to be critically affected by the hardness of the material and its hardening during sliding. Martensitic stainless steels showed higher scratch wear resistance but higher wear material loss when compared to the austenitic stainless steel. Corrosion resistance of martensitic stainless steels is driven by their passivity, whose kinetics can be described through a high field conduction model. Passive dissolution rate depends on the surface chemistry of the material, thus decreasing with the Cr content in the passive film. Degradation mechanisms involved in tribocorrosion of martensitic stainless steels included plastic deformation, shakedown and low-cycle fatigue. The consequences of those involved mechanisms depended on the prevailing electrochemical conditions. / La presente Tesis Doctoral tiene como objetivo analizar el comportamiento tribológico, frente a la corrosión y a la tribocorrosión de nuevos aceros inoxidables martensíticos y sus mecanismos de degradación en aplicaciones aeronáuticas. Para ello, se han utilizado técnicas electroquímicas, tribo-electroquímicas y de análisis de superficie ex-situ. El desgaste depende de la dureza del material y de su endurecimiento durante el deslizamiento. Los aceros inoxidables martensíticos mostraron una mayor resistencia al rallado pero una mayor pérdida de material en el ensayo tribológico de desgaste si se compara con el acero inoxidable austenítico. La resistencia a la corrosión de los aceros inoxidables martensíticos es promovida por su pasividad, cuya cinética puede ser descrita a través de un modelo de tipo high field. La velocidad de disolución pasiva depende de la química de la superficie del material, disminuyendo por lo tanto con el contenido de Cr en la película pasiva. Los mecanismos de degradación en tribocorrosión de los aceros inoxidables martensíticos incluyen deformación plástica, shakedown y fatiga de bajo ciclo. Las consecuencias de esos mecanismos dependen de las condiciones electroquímicas del sistema. / La present Tesi Doctoral té com a objectiu analitzar el comportament tribològic, front a la corrosió i a la tribocorrosió de nous acers inoxidables martensítics i els seus mecanismes de degradació en aplicacions aeronàutiques. Per tot això, s'han utilitzat tècniques electroquímiques, tribo-electroquímiques i d'anàlisi de superfície ex-situ. El desgast depen de la duresa del material i del seu enduriment durant el lliscament. Els acers inoxidables martensítics van mostrar una major resistència al ratllat però una major pèrdua de material en l'assaig tribològic de desgast si es compara amb l'acer inoxidable austenític. La resistència a la corrosió dels acers inoxidables martensítics és promoguda per la seva passivitat, i la seua la cinètica pot ser descrita a través d'un model de tipus high field. La velocitat de dissolució passiva depen de la química de la superfície del material, disminuint per tant amb el contingut de Cr en la pel·lícula passiva. Els mecanismes de degradació en tribocorrosió dels acers inoxidables martensítics inclouen deformació plàstica, shakedown i fatiga de baix cicle. Les conseqüències d'aquests mecanismes depenen de les condicions electroquímiques del sistema.