Recobrimentos de ligas Ti-Nb-Zr depositados por pulverização magneto-catódica sobre aço inoxidável AISI 316L para aplicações biomédicas
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| Data de Publicação: | 2022 |
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Resumo: | The work consists of the deposition of Ti-Nb-Zr ternary alloy coatings in the form of thin films on an AISI 316L stainless steel substrate for applications in the biomedical area, such as dental or orthopedic prosthesis. The main goal of this study is the production of a material with a lower manufacturing cost, when compared to the bulk material composed only by the Ti-Nb-Zr alloy. In addition to this factor, the biocompatibility of the Ti-Nb-Zr alloy is superior to that of AISI 316L steel. The deposition technique used in this work is magnetron sputtering”) using three targets, one of titanium and the others by niobium and zirconium, and stainless steel as substrate. The coatings are characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) coupled with X-ray energy dispersive spectroscopy (EDS), and X-ray excited photoelectron spectroscopy (XPS) to obtain the composition, crystallographic, morphological and texture properties. Mechanical tests are also carried out, such as nanoindentation, to evaluate the properties of the deposited material and its compatibility with human tissue. The results from this work indicate that design and evaluation of Ti based thin films can be achieved by methods such as Bo-Md diagram and molybdenum equivalency. Young’s modulus for all samples in this work have presented lower values compared to 316L stainless steel, what corroborates its application as a material for orthopaedic prosthesis. |
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Lemos, Lucas Leal D'AzevedoNascente, Pedro Augusto de Paulahttp://lattes.cnpq.br/1387043320265189http://lattes.cnpq.br/60384297873890953e41a5a8-58fc-4165-9e81-5e748e90741c2023-01-30T12:03:43Z2023-01-30T12:03:43Z2022-11-30LEMOS, Lucas Leal D'Azevedo. Recobrimentos de ligas Ti-Nb-Zr depositados por pulverização magneto-catódica sobre aço inoxidável AISI 316L para aplicações biomédicas. 2022. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2022. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/17293.https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/17293The work consists of the deposition of Ti-Nb-Zr ternary alloy coatings in the form of thin films on an AISI 316L stainless steel substrate for applications in the biomedical area, such as dental or orthopedic prosthesis. The main goal of this study is the production of a material with a lower manufacturing cost, when compared to the bulk material composed only by the Ti-Nb-Zr alloy. In addition to this factor, the biocompatibility of the Ti-Nb-Zr alloy is superior to that of AISI 316L steel. The deposition technique used in this work is magnetron sputtering”) using three targets, one of titanium and the others by niobium and zirconium, and stainless steel as substrate. The coatings are characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) coupled with X-ray energy dispersive spectroscopy (EDS), and X-ray excited photoelectron spectroscopy (XPS) to obtain the composition, crystallographic, morphological and texture properties. Mechanical tests are also carried out, such as nanoindentation, to evaluate the properties of the deposited material and its compatibility with human tissue. The results from this work indicate that design and evaluation of Ti based thin films can be achieved by methods such as Bo-Md diagram and molybdenum equivalency. Young’s modulus for all samples in this work have presented lower values compared to 316L stainless steel, what corroborates its application as a material for orthopaedic prosthesis.O trabalho consiste na deposição de revestimentos de ligas ternárias Ti-Nb-Zr na forma de filmes finos sobre um substrato de aço inoxidável AISI 316L para aplicações na área biomédica, como prótese dentária ou ortopédica. Este estudo possui como um dos fundamentos a produção de um material com menor custo de fabricação comparado ao material composto somente pela liga Ti-Nb-Zr. Em adição a este fator, a biocompatibilidade da liga Ti-Nb-Zr é superior à do aço AISI 316L. A técnica de deposição a ser utilizada é a pulverização magneto-catódica (“magnetron sputtering”) a partir de três fontes, uma de titânio, outra de nióbio e a terceira de zircônio, sobre um substrato de aço inoxidável. Os recobrimentos serão caracterizados por técnicas de difração de raios-X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) com espectroscopia de energia dispersiva por raios X (EDS) e espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios-X (XPS) para obtenção da composição, propriedades cristalográficas, morfológicas e de textura. Para a análise de propriedades mecânicas e físicas foram utilizados ensaios de nanoindentação. Também foram realizados ensaios mecânicos por nanoindentação, para avaliar as propriedades do material depositado e sua compatibilidade com o tecido humano. Os resultados deste trabalho permitiram avaliar a aplicação de ferramentas, como diagrama Bo-Md e equivalência de molibdênio, para o design de filmes finos de titânio depositados por pulverização magneto-catódica. Além disso, os filmes depositados apresentam valores de módulo de elasticidade inferiores ao do aço 316L, corroborando seu potencial para aplicação próteses.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Processo nº 88887.494642/2020-00, Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)porUniversidade 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/openAccessRecobrimentosLigas à base de titânioBiomateriaisFilmes finos metálicosPulverização magneto-catódicaCoatingsTitanium based alloysBiomaterialsMetallic thin filmsMagnetron sputteringENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICARecobrimentos de ligas Ti-Nb-Zr depositados por pulverização magneto-catódica sobre aço inoxidável AISI 316L para aplicações biomédicasTi-Nb-Zr alloy coatings deposited by magnetron sputtering on AISI 316L stainless steelinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis6006004f37a9bd-afa3-440f-88bd-0e061ab6c9fcreponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARCC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8810https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/2bc1d0db-b2dc-4dca-909c-5f720008fc8c/downloadf337d95da1fce0a22c77480e5e9a7aecMD53falseAnonymousREADORIGINALLucas Leal D'Azevedo Lemos - Dissertação.pdfLucas Leal D'Azevedo Lemos - Dissertação.pdfDissertação, versão finalapplication/pdf9903624https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/0278e2d9-60f5-4577-b806-e5cd9c9e6eeb/download74552a2c8c4aced193877f838cd53b1eMD51trueAnonymousREADBCO carta comprovante autoarquivamento.pdfBCO carta comprovante autoarquivamento.pdfCarta comprovante assinada pelo orientadorapplication/pdf584602https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/1c8534d8-f6ae-49b8-9579-032ed2b493e7/download488d03142ccdd32b96e5e4e2a47ebd6dMD52falseTEXTLucas Leal D'Azevedo Lemos - Dissertação.pdf.txtLucas Leal D'Azevedo Lemos - Dissertação.pdf.txtExtracted texttext/plain317176https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/eb597bb7-292a-470b-b67f-952a0db36fd8/download1771264f16008d15e528d7035cdd8c57MD54falseAnonymousREADBCO carta comprovante autoarquivamento.pdf.txtBCO carta comprovante autoarquivamento.pdf.txtExtracted texttext/plain1577https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/e9b6360e-39c6-4d0c-9e8f-7a6041b8e940/download202db298c2da9c5f707412b42b144dd6MD56falseTHUMBNAILLucas Leal D'Azevedo Lemos - Dissertação.pdf.jpgLucas Leal D'Azevedo Lemos - Dissertação.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg6567https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/60994ecd-c93c-438a-bafc-79870b513e33/download5753aae205bdd1737ab061a9947bc125MD55falseAnonymousREADBCO carta comprovante autoarquivamento.pdf.jpgBCO carta comprovante autoarquivamento.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg12993https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/62d5736f-d41f-49cf-b1cb-512713330d99/download3bcac00789796b87aee8a1061a35ed45MD57false20.500.14289/172932025-02-05 22:48:43.993http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilopen.accessoai:repositorio.ufscar.br:20.500.14289/17293https://repositorio.ufscar.brRepositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestrepositorio.sibi@ufscar.bropendoar:43222025-02-06T01:48:43Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false |
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The work consists of the deposition of Ti-Nb-Zr ternary alloy coatings in the form of thin films on an AISI 316L stainless steel substrate for applications in the biomedical area, such as dental or orthopedic prosthesis. The main goal of this study is the production of a material with a lower manufacturing cost, when compared to the bulk material composed only by the Ti-Nb-Zr alloy. In addition to this factor, the biocompatibility of the Ti-Nb-Zr alloy is superior to that of AISI 316L steel. The deposition technique used in this work is magnetron sputtering”) using three targets, one of titanium and the others by niobium and zirconium, and stainless steel as substrate. The coatings are characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) coupled with X-ray energy dispersive spectroscopy (EDS), and X-ray excited photoelectron spectroscopy (XPS) to obtain the composition, crystallographic, morphological and texture properties. Mechanical tests are also carried out, such as nanoindentation, to evaluate the properties of the deposited material and its compatibility with human tissue. The results from this work indicate that design and evaluation of Ti based thin films can be achieved by methods such as Bo-Md diagram and molybdenum equivalency. Young’s modulus for all samples in this work have presented lower values compared to 316L stainless steel, what corroborates its application as a material for orthopaedic prosthesis. |
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