Análise da resistência à fadiga e resistência à corrosão em instrumentos, HyFlex EDM, HyFlex CM e RaCe / Analysis of fatigue resistance and corrosion resistance in instruments, HyFlex EDM, HyFlex CM and RaCe

RESUMO

O objetivo deste trabalho foi avaliar a resistência à fadiga e a resistência à corrosão em instrumentos endodônticos de NiTi dos sistemas HyFlex EDM, Hyflex CM, e RaCe, além de relacionar estes resultados às características físicas, químicas e estruturais destes instrumentos. Para tal, instrumentos 25/.~ do sistema HyFlex EDM (EDM), instrumentos 30/.06 do sistema HyFlex CM (CM) e RaCe (RC) foram utilizados. A composição química foi determinada por espectroscopia dispersiva de raios-X, as fases presentes nos materiais foram determinadas por difratometria de raios-X (DRX) e as temperaturas de transformação de fases por calorimetria exploratória diferencial (DSC). A análise da rugosidade superficial dos instrumentos foi realizada por microscopia de força atômica (AFM) e a caracterização dimensional dos instrumentos foi realizada através da mensuração do diâmetro a 3mm da ponta. Ensaios de fadiga até a ruptura foram realizados nos três grupos (n=10) e o tempo médio até a fratura determinado. Instrumentos novos foram subdivididos em grupos controle e experimental para cada sistema. Os grupos experimentais foram submetidos à ensaios de fadiga, até 3/4 do tempo médio para a ruptura e posteriormente a testes de corrosão (potencial de circuito aberto e polarização). Os grupos controle foram diretamente submetidos aos mesmos testes de corrosão. A análise de Weibull foi aplicada para avaliação da probabilidade de falha em relação ao tempo nos instrumentos testados em fadiga até a ruptura. Análise de variância com índice de significância de 0,05% foi adotada para os resultados de composição química, temperatura de transformação de fases, diâmetro, rugosidade e testes de corrosão. A composição química foi praticamente equiatomica em instrumentos RaCe, com presença de Níquel e Titânio. Já instrumentos EDM e CM apresentaram, além destes elementos, Oxigênio na composição. A caracterização estrutural evidenciou maiores temperaturas de transformação de fase Af (austenite finish) para os grupos tratados termicamente (CM e EDM), este dado foi comprovado pelos resultados da difratometria de raios-X com a presença de fase-R e austenita (fase ß) à temperatura ambiente para ambos. O grupo RC, apresentou menores temperaturas Af (p<.05), além de apenas austenita na análise por DRX. As medidas de diâmetro apresentaram-se sem diferenças estatisticamente significativas entre os grupos CM e RC, ambos significativamente maiores que EDM. Os testes de fadiga flexural apresentaram tempo até a fratura sem diferença entre EDM e CM (p>0,05) e ambos foram superiores em relação à RC (p<0.05). Por outro lado, a análise de Weibull apresentou melhores parâmetros de confiabilidade para RC e CM. Os ensaios de corrosão apresentaram diferenças significativas entre os sistemas analisados, mas não entre instrumentos novos e ciclados. Os grupos CM apresentaram maior resistência à corrosão, seguido de EDM e RC. A rugosidade superficial foi maior em instrumentos CM, seguidos de EDM e RC. De acordo com os resultados a microestrutura dos instrumentos tratados termicamente melhora a resistência à fadiga e resistência à corrosão, independentemente do tipo de usinagem.

ABSTRACT

The aim of this study was to assess the fatigue and corrosion resistance of NiTi endodontic instruments. HyFlex EDM 25 /. ~, HyFlex CM 30/.06 and RaCe 30/.06 were used. Chemical composition was determined by energy-dispersive X-ray spectroscopy, phase constitution by X-ray diffraction and transformation temperatures by differential scanning calorimetry. Surface roughness was analyzed by atomic microscopic force (AFM) and the geometric characterization of the instruments was performed by measuring the diameter at 3mm from the tip. Initially, 10 instruments from each group were tested until rupture in the flexural fatigue bench to obtain the mean time until fracture. Then, new instruments were subdivided into control and experimental groups for each system. Experimental groups were subjected to fatigue tests, up to 3/4 of the mean time to rupture and subsequently to corrosion tests. Control groups were directly subjected to the same corrosion tests. Weibull analysis was applied to assess the reliability in the tested instruments to failure. Analysis of variance with a significance of 0.05% was adopted for the results of chemical composition, phase transformation temperature, diameter, roughness, and corrosion tests. The chemical composition was near equiatomic in RaCe instruments, with the presence of Nickel and Titanium. On the other hand, EDM and CM instruments presented, in addition to these elements, Oxygen in the composition. The structural characterization showed higher Af phase transformation temperatures (austenite finish) for the heat-treated groups (CM and EDM), this data was confirmed by the results of X-ray diffractometry with the presence of R-phase and austenite (phase ß) at room temperature for both. The RC group had lower temperatures Af (p<.05), in addition to only austenite in the XRD analysis. Diameter measurements showed no statistically significant differences between the CM and RC groups, both significantly larger than EDM. Flexural fatigue tests showed time to fracture with no difference between EDM and CM (p>0.05) and both were superior to RC (p<0.05). However, the Weibull analysis showed better reliability parameters for RC and CM. The corrosion tests showed significant differences between the analyzed systems, but not between new and cycled instruments. The CM groups showed greater resistance to corrosion, followed by EDM and RC. Surface roughness was higher in CM instruments, followed by EDM and RC. According to the results, the microstructure of the thermally treated instruments improves fatigue resistance and corrosion resistance, regardless of the type of machining.