Registro fonte: Influência da rugosidade no comportamento ao desgaste dos aços inoxidáveis nitretados para uso em biomateriais

Influência da rugosidade no comportamento ao desgaste dos aços inoxidáveis nitretados para uso em biomateriais

Stainless steels can be used as biomaterials for the preparation of orthopedic and dental implants. The integration of the metal with the human body occurs on the surface of the material which is also the region of greatest stress, therefore the most susceptible to degradation (TALHA et. al., 2013;...

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Principais autores:	Roxadelli, Francielli, Ramos, Rodrigo Bahls
Formato:	Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação)
Idioma:	Português
Publicado em:	Universidade Tecnológica Federal do Paraná 2020
Assuntos:	Aço inoxidável Biomateriais Nitretação Aspereza de superfície Desgaste mecânico Steel, Stainless Biomaterials Nitriding Surface roughness Mechanical wear CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::METALURGIA FISICA::PROPRIEDADES MECANICAS DOS METAIS E LIGAS
Acesso em linha:	http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/10293
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id	riut-1-10293
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spelling	riut-1-102932020-11-12T18:27:17Z Influência da rugosidade no comportamento ao desgaste dos aços inoxidáveis nitretados para uso em biomateriais Influence of roughness on wear behavior of nitrided stainless steels for use in biomaterials Roxadelli, Francielli Ramos, Rodrigo Bahls Benegra, Marjorie Rovani, Ane Cheila Benegra, Marjorie Bernardelli, Euclides Alexandre Pintaúde, Giuseppe Aço inoxidável Biomateriais Nitretação Aspereza de superfície Desgaste mecânico Steel, Stainless Biomaterials Nitriding Surface roughness Mechanical wear CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::METALURGIA FISICA::PROPRIEDADES MECANICAS DOS METAIS E LIGAS Stainless steels can be used as biomaterials for the preparation of orthopedic and dental implants. The integration of the metal with the human body occurs on the surface of the material which is also the region of greatest stress, therefore the most susceptible to degradation (TALHA et. al., 2013; PARK e LAKES, 2007). Surface treatments of plasma nitriding are usually employed to improve the wear and corrosion resistance of stainless steels, in addition to having a bactericidal effect (CASTELETTI et al; 2010). It is known that implants with rough surfaces favor osseointegration (BRANDÃO, 2010). In order to study the influence of the roughness on the wear resistance of plasma nitrided 304 and 316L stainless steels for biomedical application, surfaces of 304 and 316L stainless steels, having a #400 roughness and polished in diamond solution of up to 9 micrometres were prepared. Subsequently nitrided to plasma with a temperature of 400ºC for 4 hours. The analyzes were done with optical microscopy, scanning electron microscopy, X-ray diffraction, Vickers hardness measurements with 490.3mN and 980.7mN loads, profilometry, scratch tests with load ranging from 2 to 8N and wear tests. Plasma nitriding promoted greater wear resistance and the use of the hot wall reactor was effective to maintain the surface roughness of the samples. However, the samples of 316L steel showed a non-uniform nitrided layer, presenting lower results than the 304 steel. The sanded samples obtained a better performance when compared to the polished samples, presenting a critical load about 30% higher. Aços inoxidáveis podem ser utilizados como biomateriais para confecção de implantes ortopédicos e dentários. A integração do metal com o corpo humano ocorre na superfície do material que é também a região de maior solicitação, portanto a mais susceptível a degradação (TALHA et. al., 2013; PARK e LAKES, 2007). Tratamentos superficiais de nitretação a plasma são usualmente empregados para melhorar a resistência ao desgaste e a corrosão dos aços inoxidáveis, além de exercer efeito bactericida (CASTELETTI et al; 2010). Sabe-se que implantes com superfícies rugosas favorecem a osseointegração (BRANDÃO, 2010). Com objetivo de estudar a influência da rugosidade na resistência ao desgaste dos aços inoxidáveis 304 e 316L nitretados a plasma para aplicação biomédica, foram preparadas superfícies de aços inoxidáveis 304 e 316L, com rugosidade de #400 e polidas em solução de diamante de até 9 µm. Posteriormente nitretadas a plasma com temperatura de 400 ºC por 4 horas. As análises foram feitas com microscopia ótica, microscopia eletrônica de varredura, difração de raios-X, medidas de dureza Vickers com cargas de 490,3 mN e 980,7 mN, perfilometria, ensaios de riscamento com carga variando de 2 a 8 N e ensaios de desgaste. A nitretação a plasma promoveu maior resistência ao desgaste e o uso do reator de parede quente foi eficaz para manter a rugosidade superficial das amostras. Porém, as amostras de aço 316L sofreram efeito de borda apresentando uma camada nitretada não uniforme, apresentando resultados inferiores ao aço 304. As amostras lixadas obtiveram um melhor desempenho quando comparadas às amostras polidas, apresentando uma carga crítica cerca de 30% maior. 2020-11-12T18:27:17Z 2020-11-12T18:27:17Z 2019-06-26 bachelorThesis ROXADELLI, Francielli; RAMOS, Rodrigo Bahls. Influência da rugosidade no comportamento ao desgaste dos aços inoxidáveis nitretados para uso em biomateriais. 2019. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2019. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/10293 por openAccess application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Curitiba Brasil Graduação em Engenharia Mecânica UTFPR
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description	Stainless steels can be used as biomaterials for the preparation of orthopedic and dental implants. The integration of the metal with the human body occurs on the surface of the material which is also the region of greatest stress, therefore the most susceptible to degradation (TALHA et. al., 2013; PARK e LAKES, 2007). Surface treatments of plasma nitriding are usually employed to improve the wear and corrosion resistance of stainless steels, in addition to having a bactericidal effect (CASTELETTI et al; 2010). It is known that implants with rough surfaces favor osseointegration (BRANDÃO, 2010). In order to study the influence of the roughness on the wear resistance of plasma nitrided 304 and 316L stainless steels for biomedical application, surfaces of 304 and 316L stainless steels, having a #400 roughness and polished in diamond solution of up to 9 micrometres were prepared. Subsequently nitrided to plasma with a temperature of 400ºC for 4 hours. The analyzes were done with optical microscopy, scanning electron microscopy, X-ray diffraction, Vickers hardness measurements with 490.3mN and 980.7mN loads, profilometry, scratch tests with load ranging from 2 to 8N and wear tests. Plasma nitriding promoted greater wear resistance and the use of the hot wall reactor was effective to maintain the surface roughness of the samples. However, the samples of 316L steel showed a non-uniform nitrided layer, presenting lower results than the 304 steel. The sanded samples obtained a better performance when compared to the polished samples, presenting a critical load about 30% higher.
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