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https://tedebc.ufma.br/jspui/handle/tede/tede/4970
Tipo do documento: | Dissertação |
Título: | Síntese e caracterização das ligas Co63Cr28W9-xTax (x = 0, 2, 4, 6 e 9%p) para uso como biomateriais |
Título(s) alternativo(s): | Synthesis and characterization of Co63Cr28W9-xTax alloys (x = 0, 2, 4, 6 and 9%wt) for use as biomaterials |
Autor: | BATISTA, Beatriz da Silva |
Primeiro orientador: | ALENCAR, Luciana Magalhães Rebêlo |
Primeiro coorientador: | SILVA, Luzeli Moreira da |
Primeiro membro da banca: | ALENCAR, Luciana Magalhães Rebêlo |
Segundo membro da banca: | SILVA, Luzeli Moreira da |
Terceiro membro da banca: | CARVALHO, Rossano Lang |
Resumo: | Ligas a base de cobalto (Co) e cromo (Cr) são utilizadas na área biomédica por apresentarem excelente biocompatibilidade, resistência a corrosão e propriedades mecânicas adequadas. Contudo, não são materiais bioativos, isto é, não formam uma camada superficial de hidroxiapatita (HA) quando em contato com o sistema biológico, responsável pela ligação entre o material artificial e o osso vivo. Usualmente, a adição de elementos liga pode melhorar as propriedades da liga, nesse sentido esperase que a adição de um elemento bioativo como o Ta possa bioativar as ligas de CoCr. Neste estudo, sintetizouse uma série de ligas Co63Cr28W9−xTax (x = 0, 2, 4, 6 e 9 % em peso), a fim de investigar a influência do Ta nas propriedades estrutural, física, mecânica e bioativa dessas ligas a base de CoCr. As amostras foram caracterizadas por Difração de raios X (DRX), Densidade Volumétrica, Microdureza Vickers (HV), Microscopia de Força Atômica (AFM), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Espectroscopia de Raios X por Dispersão em Energia (EDS). As ligas Co63Cr28W9−xTax apresentaram a formação das fases ϵCo, αCo e τCoTa, mostrando que o Cr e o W se distribuem na matriz do Co enquanto o Ta, a partir de 4% em peso, promove uma nova fase (τCoTa). A densidade volumétrica mostra uma tendência decrescente com o aumento da concentração de Ta devido à diferença entre a densidade Ta e W. Foi observado um aumento da quantidade de HV na superfície das amostras à medida que x aumenta, indicando que a fase τCoTa contribuiu para o crescimento de HV. Para identificar o crescimento de HA, as amostras, sem e com tratamento termoquímico da superfície, foram imersas em Simulated Body Fluid (SBF) por 28 dias. Medidas de DRX e AFM, realizadas nas amostras antes da imersão em SBF, indicaram a formação de óxidos de Ta em formato de cristais adesivos na superfície das amostras com tratamento termoquímico, aumentando a rugosidade dessas superfícies. Medidas de DRX e MEV/EDS, realizadas nas amostras após a imersão em SBF, comprovam a nucleação de HA nas amostras x = 2 a x = 9 tratadas termoquímicamente, em consequência da formação de grupos TaOH. A substituição de W por Ta nas ligas de CoCrW foi eficiente em promover ligas dentro dos padrões do setor biomédico, com destaque para a liga x = 9. Além disto, o tratamento termoquímico foi fundamental em bioativar as ligas, por meio da oxidação do Ta. |
Abstract: | Cobalt (Co) chrome (Cr) based alloys have been used for biomedical applications due to the excellent biocompatibility, corrosion resistance as well as mechanical properties. However, these alloys are not considered bioactive materials, e. i. they don’t form a surface hydroxyapatite (HA) layer when in contact with the biological system which is responsible for the connection between artificial material and living bone. Usually, the alloying elements addition can improve the alloy properties, in this sense it is expected that the addition of a bioactive element such as Ta can improve the bioactivity properties of CoCr alloys. In this study Co63Cr28W9−xTax (x = 0, 2, 4, 6 and 9%p) series of compounds was synthesized aiming to investigate the influence of Ta on the structural, physical, mechanical and bioactive properties of these alloys. Xray Diffraction (XRD), Volumetric Density, Vickers Microhardness (HV), Atomic Force Microscopy (AFM), Scanning Electron Microscopy (SEM) and Energy Dispersion XRay Spectroscopy (EDS) were are used to characterize the samples. The results indicate that Co63Cr28W9−xTax alloys crystallize ϵCo, αCo and τCoTa phases. Cr and W are distributed in the Co matrix while the Ta addition amount hight than, 4%p, promotes an extra phase (τCoTa) formation. The volumetric density shows a downward trend with the increase of Ta concentration due to the difference between Ta and W density. It was observed an increase in the HV amount in the surface of samples as x increase, indicating that the τCoTa phase contributed to the HV growth. The growth of HA, the samples, after and before thermochemical surface treatment, was evaluated by immersion in Simulated Body Fluid (SBF) for 28 days. XRD and AFM measurements, performed before samples immersion in SBF, indicated the presence of Ta oxides adhesive crystals on the samples surface submitted to thermochemical treatment, which increase the sample surface roughness. XRD and SEM/EDS measurements, performed after sample SBF immersion, indicate the HA growth for the samples with x = 2 to x = 9 submitted to thermochemical treatment, due to the TaOH groups presence. The Ta substitution by W in the CoCrW alloys was efficient to produce alloys within the biomedical standards, with emphasis on the alloy x = 9. In addition, thermochemical treatment was fundamental in alloys bioactivation, through the oxidation of Ta. |
Palavras-chave: | Bioligas; Cobaltocromo; Tântalo Bioalloys; Cobaltchromium; Tantalum |
Área(s) do CNPq: | Biomateriais e Materiais Biocompatíveis |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Instituição: | Universidade Federal do Maranhão |
Sigla da instituição: | UFMA |
Departamento: | DEPARTAMENTO DE FÍSICA/CCET |
Programa: | PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DOS MATERIAIS/CCSST |
Citação: | BATISTA, Beatriz da Silva. Síntese e caracterização das ligas Co63Cr28W9-xTax (x = 0, 2, 4, 6 e 9%p) para uso como biomateriais. 2020.111 f. Dissertação( Programa de Pós-graduação em Ciência dos Materiais/CCSST) - Universidade Federal do Maranhão, Imperatriz, 2020. |
Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
URI: | https://tedebc.ufma.br/jspui/handle/tede/tede/4970 |
Data de defesa: | 29-Dez-2020 |
Aparece nas coleções: | DISSERTAÇÃO DE MESTRADO - PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DOS MATERIAIS/CCSST |
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Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
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Beatriz da Silva Batistavec.pdf | Dissertação de Mestrado | 55,62 MB | Adobe PDF | Baixar/Abrir Pré-Visualizar |
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