Produção e caracterização de recobrimentos de ligas Ti-Nb-Mo depositados por pulverização magneto-catódica sobre aço inoxidável

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2024
Autor(a) principal: Aquino, Bruno Barbosa de
Orientador(a): Nascente, Pedro Augusto de Paula lattes
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de São Carlos
Câmpus São Carlos
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEM
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Área do conhecimento CNPq:
Link de acesso: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/21201
Resumo: With the increase in demand from the health sector for the production of more resistant and quality materials due to the increase in the population's longevity, new studies of implants and prostheses must emerge to meet this market need. Ti-6Al-4V alloys are widely used in this area, however these alloys can release ions with cytotoxic potential to the body. Stainless steels are also commonly used as implants and prosthetics; however, their mechanical properties of modulus of elasticity and hardness can be improved in biomedical applications. One possibility to meet these needs is the use of β-Ti (body-centered cubic – bcc phase) alloys in coatings, as they have high biocompatibility. The β phase can be obtained with the addition of alloying elements such as Nb and Mo. One way of obtaining metallic coatings is by means of the magnetron sputtering technique, which has been used in recent years to process thin films with broad potential for improving the surfaces in the biomaterials field. Therefore, the present study aims to produce Ti-Nb-Mo coatings on a 316L stainless steel substrate, via the magnetron sputtering technique. Mechanical characterizations by nanoindentation and chemical and structural analyses by grazing incidence X-ray diffraction (GIXRD), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), X-ray fluorescence spectroscopy (XRFS), and scanning electron microscopy (SEM) were used to carry out a performance evaluation of the coating.
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Ti-6Al-4V alloys are widely used in this area, however these alloys can release ions with cytotoxic potential to the body. Stainless steels are also commonly used as implants and prosthetics; however, their mechanical properties of modulus of elasticity and hardness can be improved in biomedical applications. One possibility to meet these needs is the use of β-Ti (body-centered cubic – bcc phase) alloys in coatings, as they have high biocompatibility. The β phase can be obtained with the addition of alloying elements such as Nb and Mo. One way of obtaining metallic coatings is by means of the magnetron sputtering technique, which has been used in recent years to process thin films with broad potential for improving the surfaces in the biomaterials field. Therefore, the present study aims to produce Ti-Nb-Mo coatings on a 316L stainless steel substrate, via the magnetron sputtering technique. Mechanical characterizations by nanoindentation and chemical and structural analyses by grazing incidence X-ray diffraction (GIXRD), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), X-ray fluorescence spectroscopy (XRFS), and scanning electron microscopy (SEM) were used to carry out a performance evaluation of the coating.Com o aumento da demanda por parte da área da saúde para a produção de materiais mais resistentes e de qualidade devido ao aumento da longevidade da população, novos estudos de implantes e próteses devem surgir para suprir essa necessidade de mercado. Ligas de Ti-6Al-4V são muito utilizadas nessa área, entretanto essas ligas podem liberar íons de potencial citotóxico ao corpo. Aços inoxidáveis 316L também são comumente utilizados como implantes e próteses, entretanto suas propriedades mecânicas de módulo de elasticidade e dureza podem ser melhoradas em aplicações biomédicas. Uma possibilidade de suprir essas necessidades é a utilização de ligas tipo β de titânio (Ti-β) (fase cúbica de corpo centrado - CCC) em formas de recobrimentos, por possuírem alta biocompatibilidade. A fase Ti-β pode ser obtida com adição de elementos de liga como Nb e Mo. Uma forma de obtenção de recobrimentos metálicos é através da técnica de pulverização magneto-catódica (magnetron sputtering), que vem sendo utilizada nos últimos anos para processamento de filmes finos de amplo potencial para melhorias de superfícies na área de biomateriais. Dessa forma, o presente estudo tem o objetivo de produzir recobrimentos de Ti-Nb-Mo em substrato de aço inox 316L, via técnica de pulverização magneto-catódica. Caracterizações mecânicas, através de ensaio de nanoindentação, e caracterizações químicas e estruturais de difração de raios X com incidência rasante (GIXRD), espectroscopia de raios X por dispersão em energia (EDS), espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS), espectroscopia de fluorescência de raios X (XRFS) e microscopia eletrônica de varredura (SEM) foram utilizadas para proceder uma avaliação de desempenho dos recobrimentos.Não recebi financiamentoporUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEMUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessBiomateriaisTitânioRecobrimentosPulverização magneto-catódicaENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICAProdução e caracterização de recobrimentos de ligas Ti-Nb-Mo depositados por pulverização magneto-catódica sobre aço inoxidávelProduction and characterization of Ti-Nb-Mo alloy coatings deposited by magnetron sputtering on stainless steelinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisreponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARTEXTBruno Barbosa de Aquino - Dissertação .pdf.txtBruno Barbosa de Aquino - Dissertação .pdf.txtExtracted texttext/plain102934https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/db0b00c0-ddf9-4f9d-ae36-70688c56d128/downloada7ae13d427512ff910f26fd112c9ddd1MD53falseAnonymousREADTHUMBNAILBruno Barbosa de Aquino - Dissertação .pdf.jpgBruno Barbosa de Aquino - Dissertação .pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg4010https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/d552326d-e17c-4908-bcee-c93a820fad47/downloadbd866474806d51a2d708f2509831d4bfMD54falseAnonymousREADORIGINALBruno Barbosa de Aquino - Dissertação .pdfBruno Barbosa de Aquino - Dissertação .pdfDissertação de Mestradoapplication/pdf4904727https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/07fb2ded-351d-4548-b7fd-2037c279f9da/downloadfc96743709bad0c709bfc1a33e5e8454MD51trueAnonymousREADCC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8810https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/de74261c-c2aa-46fc-88b4-e228c7f574ea/downloadf337d95da1fce0a22c77480e5e9a7aecMD52falseAnonymousREAD20.500.14289/212012025-02-06 04:37:20.731http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilopen.accessoai:repositorio.ufscar.br:20.500.14289/21201https://repositorio.ufscar.brRepositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestrepositorio.sibi@ufscar.bropendoar:43222025-02-06T07:37:20Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false
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