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Title in Portuguese: Resistência à corrosão de ligas metálicas biocompatíveis em soluções simuladoras de fluido corporal
Title: Corrosion resistance of biocompatible alloys in body fluid simulating solutions
Author: Sales, Vinicius de Oliveira Fidelis
Advisor(s): Araújo, Walney Silva
Keywords: Ciência dos materiais
Oxidação
Materiais biocompatíveis
Biomaterials
Addictive manufacture
Corrosion
Electrochemical testing
Issue Date: 2019
Citation: SALES, V. de O. F. Resistência à corrosão de ligas metálicas biocompatíveis em soluções simuladoras de fluido corporal. 2019. 72 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia e Ciência de Materiais)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2019.
Abstract in Portuguese: Os metais e as ligas metálicas biocompatíveis estão entre os materiais mais empregados como base na produção de próteses ortopédicas de quadril, joelho e em implantes como o stent coronário, devido as suas propriedades mecânicas e biocompatibilidade, requeridas para tais aplicações. A longo prazo, os materiais metálicos implantados podem sofrer com o processo de corrosão e liberar íons metálicos no organismo, provocando sérios problemas ao paciente, como reações tóxicas e alergias crônicas. Neste sentido, o presente trabalho tem por objetivo, analisar o comportamento de três ligas metálicas utilizadas em implantes: AISI 316L, CoCrMo e Ti6Al4V produzidas utilizando a técnica de manufatura aditiva (MA) de Sinterização Metálica Direta a Laser (DMLS). Para comparação, outra técnica de manufatura aditiva (MA) foi utilizada em uma amostra de Ti6Al4V, a Fusão por Feixe de Elétrons (EBM). Foram preparados 3 eletrodos de trabalho, para cada liga e utilizados como eletrodo auxiliar, uma chapa de platina e referência, um eletrodo (Ag/AgCl (sat. KCl 3M )). Os eletrólitos foram soluções simuladoras de fluidos corporais: Tampão Fosfato-Salino (PBS), Simulador de Plasma Sanguíneo (SBF) e Saliva Artificial. Estes foram mantidos a 37°C, e tiveram o seu pH ajustado entre 6,5 - 7,5. Para avaliar a resistência à corrosão dos materiais foram realizadas as técnicas de monitoramento de potencial de circuito aberto, polarização potenciodinâmica, espectroscopia de impedância eletroquímica, cronoamperometria e medidas de capacitância Mott-Schottky. Para caracterização microestrutural foram realizadas análises de microscopia ótica e eletrônica de varredura A partir dos resultados obtidos, foram observados para a liga AISI 316L, valores de impedância superiores em relação aos demais materiais estudados nos eletrólitos PBS eSBF. As imagens de microscopia eletrônica revelaram a presença de pites na superfície da amostra de CoCrMo e a presença de cavidades na liga Ti6Al4V.
Abstract: Metal and biocompatible metal alloys are among the materials most used as the basis to produce orthopedic prosthesis of hip, knee and implants such as the coronary stent, due to their mechanical properties and biocompatibility, required for such applications. In the long term, implanted metal materials can suffer from the corrosion process and release metallic ions in the body, causing serious problems for the patient, such as toxic reactions and chronic allergies. In this sense, the present work has the objective of analyzing the behavior of three metallic alloys used in implants: AISI 316L, CoCrMo and Ti6Al4V produced using the Direct Metallic Laser Sintering (DMLS) an additive technique (MA). For comparison, another additive manufacturing technique (MA) was used in a sample of Ti6Al4V, Electron Beam Melting (EBM). Three working electrodes were prepared for each alloy and used as an auxiliary electrode, a reference platinum plate, an electrode (Ag / AgCl (sat KCl 3M )). The electrolytes were body fluid simulator solutions: Phosphate Buffered Saline (PBS), Blood Plasma Simulator (SBF) and Artificial Saliva. These were maintained at 37 ° C, and had their pH adjusted between 6.5 - 7.5. To evaluate the corrosion resistance of the materials, the techniques of open circuit potential (OCP), potentiodynamic polarization, electrochemical impedance spectroscopy (EIS), chronoamperometry and Mott-Schottky capacitance measurements were performed. For microstructural characterization, analysis of optical microscopy and scanning electron microscopy were performed. From the results, higher impedance values were observed for the AISI 316L alloy in relation to the other materials studied in the electrolytes PBS and SBF. Electron microscopy images revealed the presence of pitting on the surface of the CoCrMo sample and the presence of cavities in the Ti6Al4V alloy.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/44145
metadata.dc.type: Dissertação
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