Avaliação das propriedades mecânicas e da adesão de filmes de óxidos obtidos por anodização em substrato de nióbio

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Pereira, Bruno Leandro
Data de Publicação: 2015
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFPR
Texto Completo: https://hdl.handle.net/1884/38161
Resumo: Orientadora: Neide Kazue Kuromoto
id UFPR_60575eb934c1871c85eae1c6ca955b36
oai_identifier_str oai:acervodigital.ufpr.br:1884/38161
network_acronym_str UFPR
network_name_str Repositório Institucional da UFPR
repository_id_str 308
spelling Lepienski, Carlos Mauricio, 1954-Universidade Federal do Paraná. Setor de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência dos Materiais - PIPEKuromoto, Neide Kazue, 1954-Pereira, Bruno Leandro2024-05-23T12:13:34Z2024-05-23T12:13:34Z2015https://hdl.handle.net/1884/38161Orientadora: Neide Kazue KuromotoCoorientador: Carlos Maurício LepienskiDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência dos Materiais - PIPE. Defesa: Curitiba, 02/03/2015Inclui referências : fls. 121-132Área de concentração: Engenharia e ciência de materiaisResumo: Os materiais desenvolvidos para serem utilizados em implantes ósseos devem apresentar comportamento mecânico adequado, baixo módulo de elasticidade e possuir ótima resistência à corrosão. O nióbio (Nb) possui módulo de elasticidade mais próximo ao do tecido ósseo comparado a outros metais comumente utilizados em implantes. Seu óxido, Nb2O5, é um dos materiais preferidos para recobrimentos de biomateriais devido à alta resistência à corrosão, estabilidade termodinâmica e biocompatibilidade. O objetivo deste trabalho foi obter filmes anódicos enriquecidos com Ca, P ou ambos em substrato de Nb utilizando a técnica de oxidação por plasma eletrolítico. As oxidações ocorreram sob modo potenciostático, com os seguintes eletrólitos: eletrólito P (1mol.l-1H3PO4 + 20%(vol.) H2O2); eletrólito Ca (0,5 mol.l-1 Ca(CH3CO2)2·H2O) e eletrólito Ca+P. Um conjunto de amostras foi oxidado em uma única etapa e outro conjunto, em duas etapas. Nos eletrólitos P e P+Ca utilizou-se uma tensão de 350V/60s e no eletrólito Ca, 170V/60s para a oxidação em uma etapa. Para a oxidação em duas etapas utilizou-se P/250V/60s seguido de Ca/270V/60s; Ca/150V/60s seguido de P/350V/60s; P/250V/60s seguido de P50%+Ca50%/350V/60s e P/250V/60s seguido de Ca75%+P25%/350V/60s. Foi observado por microscopia eletrônica de varredura que todas as amostras apresentaram diferentes morfologias, com poros interconectados e geometrias diferentes. A rugosidade Ra de todas as amostras permaneceu na faixa de ordem sub-micrométricas (100nm ? Ra< 1?m). Pela análise de EDS verificou-se em função do eletrólito e do número de etapas da anodização, a formação de filmes contendo fósforo e/ou cálcio. A técnica de difração de raios X possibilitou a identificação de hidroxiapatita e de pentóxido de nióbio cristalino e amorfo. A formação da hidroxiapatita foi observada em amostras oxidadas em duas etapas, enriquecidas inicialmente com P e depois reoxidadas com Ca ou com a mistura dos eletrólitos. Nos testes de molhabilidade em água, filmes anódicos com pré-camada oxidada no eletrólito P e reoxidada com as misturas dos eletrólito (P+Ca) mostraram-se bastante hidrofílicos. Todos os filmes apresentaram boa adesão ao substrato. As características superficiais obtidas neste trabalho demonstraram que o processo de oxidação em duas etapas em nióbio é simples, viável e pode ser aplicado na área de implantes osseointegráveis.Abstract: The materials developed for load-bearing implants must be mechanically suitable, low elastic modulus, mechanical strength and must be high resistance to corrosion. The Nb has a lower elastic modulus comparing with the other metals usually commercially and Nb2O5 is a preferred coating material due to high corrosion resistance, thermodynamically stable and biocompatible. In this study, niobium plates were modified by anodization process. The anodization was performed using two electrolytes: P electrolyte = phosphoric acid 1 mol.L-1 + 20 %( volume) H2O2, Ca electrolyte = 0.5 mol.L-1 Ca (CH3CO2)2 · H2O, mixes P 50 % (volume) + Ca 50% (volume) and P 25 % (volume) + Ca 75% (volume). The anodic films were obtained under potentiostatic mode with applied potentials in one step (P/350 V/60s; Ca/170 V/60s e P50%+Ca50%/350V/60s) and in two steps (P/250V/60s and after Ca/270V/60s; Ca/150V/60s then P/350V/60s; P/250V/60s then P50%+Ca50%/350V/60s; P/250V/60s then Ca75%+P25%/350V/60s). It was observed by scanning electron microscopy (SEM) that all anodized surfaces presented different morphologies, formation pores and pores uniformly distributed over the surface. The Ra roughness of all samples remained in the submicron range (100nm ? Ra< 1?m). X-rays diffraction results showed the presence of Nb2O5 in all anodic films conditions, except for 350 V using P solution. Hydroxyapatite was found over the two surface anodized in two steps (first in P/250V/60s and after in Ca/270V/60s and other in Ca75%+P25%/350V/60s). The EDS analyses showed the phosphorus incorporation in anodic film anodized in P electrolyte, calcium incorporation in anodic film anodized in Ca electrolyte and calcium and phosphorus in anodic film using the Ca and P electrolyte mixtures. The wettability test showed high hydrophilicity for the films anodized in two steps (first in P/250V/60s and after in Ca50%+P50%/350V/60s and other in Ca75%+P25%/350V/60s). Analysis using scratch test showed that all the anodic films obtained in different conditions were well adhered on the Nb substrate. The surface characteristics obtained in this study showed that the Two-step Oxidation process in niobium can be a great option for use in osseointegrable implants.132 f. : il. algumas color.application/pdfDisponível em formato digitalEngenharia de Materiais e MetalurgiaNiobioOxidosImplantes ortopédicosOxidaçãoAvaliação das propriedades mecânicas e da adesão de filmes de óxidos obtidos por anodização em substrato de nióbioinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisporreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessTHUMBNAILR - D - BRUNO LEANDRO PEREIRA.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1225https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/38161/1/R%20-%20D%20-%20BRUNO%20LEANDRO%20PEREIRA.pdf.jpg6edeb328c30e08402e86d834c194202cMD51open accessTEXTR - D - BRUNO LEANDRO PEREIRA.pdf.txtExtracted Texttext/plain222323https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/38161/2/R%20-%20D%20-%20BRUNO%20LEANDRO%20PEREIRA.pdf.txtdf64f2641aadf27a78e98be3b4982fd4MD52open accessORIGINALR - D - BRUNO LEANDRO PEREIRA.pdfapplication/pdf6180380https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/38161/3/R%20-%20D%20-%20BRUNO%20LEANDRO%20PEREIRA.pdfef726411d43f3f9773439aa07a8e4ed6MD53open access1884/381612024-05-23 09:13:34.726open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/38161Repositório de PublicaçõesPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestopendoar:3082024-05-23T12:13:34Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false
dc.title.pt_BR.fl_str_mv Avaliação das propriedades mecânicas e da adesão de filmes de óxidos obtidos por anodização em substrato de nióbio
title Avaliação das propriedades mecânicas e da adesão de filmes de óxidos obtidos por anodização em substrato de nióbio
spellingShingle Avaliação das propriedades mecânicas e da adesão de filmes de óxidos obtidos por anodização em substrato de nióbio
Pereira, Bruno Leandro
Engenharia de Materiais e Metalurgia
Niobio
Oxidos
Implantes ortopédicos
Oxidação
title_short Avaliação das propriedades mecânicas e da adesão de filmes de óxidos obtidos por anodização em substrato de nióbio
title_full Avaliação das propriedades mecânicas e da adesão de filmes de óxidos obtidos por anodização em substrato de nióbio
title_fullStr Avaliação das propriedades mecânicas e da adesão de filmes de óxidos obtidos por anodização em substrato de nióbio
title_full_unstemmed Avaliação das propriedades mecânicas e da adesão de filmes de óxidos obtidos por anodização em substrato de nióbio
title_sort Avaliação das propriedades mecânicas e da adesão de filmes de óxidos obtidos por anodização em substrato de nióbio
author Pereira, Bruno Leandro
author_facet Pereira, Bruno Leandro
author_role author
dc.contributor.other.pt_BR.fl_str_mv Lepienski, Carlos Mauricio, 1954-
Universidade Federal do Paraná. Setor de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência dos Materiais - PIPE
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Kuromoto, Neide Kazue, 1954-
dc.contributor.author.fl_str_mv Pereira, Bruno Leandro
contributor_str_mv Kuromoto, Neide Kazue, 1954-
dc.subject.por.fl_str_mv Engenharia de Materiais e Metalurgia
Niobio
Oxidos
Implantes ortopédicos
Oxidação
topic Engenharia de Materiais e Metalurgia
Niobio
Oxidos
Implantes ortopédicos
Oxidação
description Orientadora: Neide Kazue Kuromoto
publishDate 2015
dc.date.issued.fl_str_mv 2015
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2024-05-23T12:13:34Z
dc.date.available.fl_str_mv 2024-05-23T12:13:34Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://hdl.handle.net/1884/38161
url https://hdl.handle.net/1884/38161
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.relation.pt_BR.fl_str_mv Disponível em formato digital
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv 132 f. : il. algumas color.
application/pdf
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFPR
instname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)
instacron:UFPR
instname_str Universidade Federal do Paraná (UFPR)
instacron_str UFPR
institution UFPR
reponame_str Repositório Institucional da UFPR
collection Repositório Institucional da UFPR
bitstream.url.fl_str_mv https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/38161/1/R%20-%20D%20-%20BRUNO%20LEANDRO%20PEREIRA.pdf.jpg
https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/38161/2/R%20-%20D%20-%20BRUNO%20LEANDRO%20PEREIRA.pdf.txt
https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/38161/3/R%20-%20D%20-%20BRUNO%20LEANDRO%20PEREIRA.pdf
bitstream.checksum.fl_str_mv 6edeb328c30e08402e86d834c194202c
df64f2641aadf27a78e98be3b4982fd4
ef726411d43f3f9773439aa07a8e4ed6
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
MD5
MD5
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1801860176888725504

Registros relacionados