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Title: Avaliação da aderência de recobrimentos de biomateriais produzidos por aspersão térmica a plasma atmosférico em aço inoxidável AISI 316L utilizando-se ensaio de riscamento e ensaio de tração.
Authors: Alves, Heleno Rocha
metadata.dc.contributor.advisor: Branco, José Roberto Tavares
Keywords: Aspersão térmica
Ensaio de riscamento
Adesão
Aço inoxidável
Hidroxiapatita
Issue Date: 2010
Publisher: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede Temática em Engenharia de Materiais, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto.
Citation: ALVES, H. R. Avaliação da aderência de recobrimentos de biomateriais produzidos por aspersão térmica a plasma atmosférico em aço inoxidável AISI 316L utilizando-se ensaio de riscamento e ensaio de tração. 2010. 280 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2010.
Abstract: Recobrimentos de hidroxiapatita (HA), produzidos por aspersão térmica a plasma atmosférico, são um dos mais importantes biomateriais utilizados atualmente. A hidroxiapatita pura tem sido estudada exaustivamente, mas, a aderência da interface recobrimento/substrato ainda não é bem compreendida. Neste trabalho a aderência e características da interface recobrimento/substrato serão avaliadas utilizando-se o ensaio de riscamento com carregamento constante e progressivo e um penetrador tipo Rockwell C, bem como o ensaio de tração. O ensaio de riscamento pode ser utilizado para avaliação da aderência de recobrimentos produzidos por aspersão térmica, tomando-se o cuidado de realizar ajustes nos parâmetros do ensaio. O recobrimento de fosfato de cálcio bifásico (FCB), onde FCB = HA + βTCP (fosfato de cálcio trifásico na fase β) foi produzido em um substrato de aço inoxidável AISI 316L. Três tipos de materiais foram ensaiados: fosfato de cálcio bifásico puro (FCB), fosfato de cálcio bifásico misturado com zircônia 50% a do volume (FCBZr) e fosfato de cálcio bifásico misturado com PET a 50% do volume (FCBPET). Os recobrimentos de FCB e FCBZr foram divididos em dois grupos: sem e com tratamento térmico a 700ºC por 15min após recobrimento. A espessura dos recobrimentos variou de 13μm a 124μm. Os pinos cirúrgicos de fixação externa de fraturas foram recobertos apenas com FCB e encaminhados para avaliação clínica no Hospital da Baleia. A influência da rugosidade na aderência dos recobrimentos também foi avaliada sem, no entanto, obter resultados conclusivos. Recobrimentos produzidos por aspersão térmica são materiais heterogêneos, formados por lamelas e porosidades variadas. As propriedades mecânicas destes recobrimentos dependem do conteúdo de poros e trincas assim como, tamanho e distribuição de fases. Como resultados pode-se destacar: 1o – observou-se um aumento da aderência dos recobrimentos produzidos com o aumento da espessura dos mesmos. 2o – as adições tanto de PET como de ZrO2 + CaO, sugerem um aumento da aderência dos recobrimentos. 3o – o ensaio de riscamento pode ser viabilizado para caracterização de recobrimentos produzidos por (HEP). 4o – o desempenho clinico dos pinos cirúrgicos de fixação de fraturas recobertos com FCB foi otimizado, quando comparados com os mesmos pinos sem recobrimento.
metadata.dc.description.abstracten: Thermally sprayed Hydroxyapatite (HA) coatings are one of the most important biomaterials used in the world today, however their cost is very high. Hydroxyapatite itsef has been exhaustively studied, but the influence of the coating/substratum interface characteristics on the adherence is not well understood yet. The tribological evaluation of thermally sprayed HA coatings is very important because as a ceramic material, its adherence behavior, especially with metallic substrates, may best be characterized using this tool. In this study, the adherence behavior and characteristics of the HA/Substrate interface were evaluated with the constant load scratch test. The scratch test is a useful tool in the evaluation of adhesion of thermal spray coatings, but careful adjustment of test parameters is very important. The coatings were produced using AISI 316L stainless steel as the substrate, and high energy plasma spray (HEP) for applying the HA coatings. Three classes of materials were tested: pure Hydroxyapatite (FCB), Hydroxyapatite with Zircon at 50 volume % (FCBZr) and Hydroxyapatite with PET 50 volume % (FCBPET). The coating thicknesses were between 13μm and 124μm. The FCB and FCBZr coatings were divided in two groups: with and without a thermal treatment at 700°C for 15 minutes after coating. Surgical pins coated with FCB have gone through mechanical and clinical trials. Thermally sprayed HA coatings are a heterogeneous material with variable porosity content, formed by packing lamellae. The mechanical properties of these layers are dependent on pore and crack contents, and size, percentage and distribution of phases.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/2778
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