Electrochemical assessment of the Mg-Zn-Ca alloy degradation in Hanks’ physiological solution

• Autores: Gloria Acosta, Emmanuel Mena Morcillo, Lucien Veleva
• Localización: Revista de metalurgia, ISSN 0034-8570, Vol. 56, Nº. 4, 2020, págs. 181-181
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Evaluación electroquímica de la degradación de la aleación de Mg-Zn-Ca en la solución fisiológica de Hanks
• Enlaces
  • Texto completo
• Resumen
  • español

    En el presente trabajo se ha investigado el efecto de los elementos aleantes Zn (0,95% en masa) y Ca (0,15% en masa) en el mecanismo de degradación del Mg. Las superficies del Mg puro y de la aleación Mg-Zn-Ca han sido caracterizadas durante su exposición a la solución fisiológica de Hanks (a 37 °C) hasta siete días, utilizando las técnicas SEM-EDS y XPS. La capa formada en la superficie de la aleación contiene Ca10(PO4)6(OH)2, que puede mejorar la compatibilidad ósea. Las partículas intermetálicas compuestas de la fase Mg2Ca, así como la presencia de Zn, han promovido la formación de una capa protectora más uniforme. Las pruebas de EIS y ruido electroquímico (EN) han indicado que la resistencia a la polarización (Rp) del Mg puro es un orden de magnitud menor y la resistencia al ruido de la corriente (Rn) ≈ 5 veces menor, que los de la aleación de Mg-Zn-Ca. Los valores del índice de picadura (PI) de cada material fueron inferiores a 0,6; lo que sugiere que el ataque de corrosión no está altamente localizado. Al final de las pruebas de inmersión, la concentración de iones de Mg liberados durante la degradación ha sido ≈ 4,5 veces mayor para Mg puro (1,63 ± 0,02 mg·cm−2) que para Mg-Zn-Ca (0,35 ± 0,03 mg·cm−2). En consecuencia, la densidad de corriente de corrosión (jcorr) calculada para el Mg puro fue dos veces mayor (1,33 μA·cm−2) que la de la aleación de Mg ZX10 (0,59 μA·cm−2).

  • English

    The effect of Zn (0.95% wt.) and Ca (0.15% wt.) alloying elements on the general degradation mechanism of Mg was investigated in this work. Pure Mg and Mg-Zn-Ca alloy surfaces were characterized during their exposure to Hanks’ physiological solution (at 37 °C) for up to 7 days by SEM-EDS and XPS techniques. The layers formed on the alloy surface contained Ca10(PO4)6(OH)2, which may improve the bone compatibility. The intermetallic particles composed of Mg2Ca-phase, as well as the presence of Zn, promoted the formation of a more uniform protective layer. The EIS and electrochemical noise (EN) tests indicated that the polarization resistance (Rp) of pure Mg is one order of magnitude lower and the current noise resistance (Rn) ≈ 5 times, than those of Mg-Zn-Ca alloy. The pitting index (PI) values of each material were below 0.6, suggesting that the corrosion attack is not highly localized. At the end of the immersion tests, the concentration of Mg-ion released during degradation was ≈ 4.5 times higher for pure Mg (1.63 ± 0.02 mg·cm−2) than that of Mg-Zn-Ca (0.35 ± 0.03 mg·cm−2). Consequently, the calculated corrosion current density (jcorr) for pure Mg was two times higher (1.33 μA·cm−2) than that of ZX10 Mg-alloy (0.59 μA·cm−2).