Filmes finos de ligas binárias Ti-Zr depositados por magnetron sputtering para aplicações biomédicas

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dc.contributor.advisorMassi, Marcos
dc.contributor.authorLustosa, Cícero Junior Rodrigues
dc.date.accessioned2023-03-20T18:17:30Z
dc.date.available2023-03-20T18:17:30Z
dc.date.issued2023-02-13
dc.description.abstractDevido as suas excelentes propriedades como resistência à corrosão e baixa densidade, as ligas de titânio são amplamente usadas em próteses e outros acessórios implantáveis. Porém, a constituição química de algumas ligas pode culminar em inflamações em partes diferentes do corpo, provocando rejeição e complicações pós-operatórias. Uma forma eficiente de se resolver esse problema é o recobrimento dessas ligas com filmes finos de materiais biocompatíveis atóxicos. Nesse trabalho, foram estudados filmes finos da liga binária Ti-Zr depositados por reator de magnetron sputtering, no qual foram usadas fontes de corrente contínua (DC) e pulsada (do tipo HiPIMS) simultaneamente, onde os parâmetros da fonte DC foram mantidos constantes enquanto na fonte HiPIMS foram alteradas a largura de pulso e frequência, com intuito de otimizar propriedades ideais ao uso biomédico. As técnicas de caracterização escolhidas para estudar os filmes foram: Perfilometria, Difração de Raios X, Microscopia Eletrônica de Varredura, Espectroscopia por Dispersão de Raios X, Nanoindentação e Molhabilidade. Foram identificados dois picos cristalinos correspondentes a liga Ti-Zr por meio de DRX em todas as amostras, um deles referente a orientação preferencial no plano (002) e outro referente ao plano (200) com menor intensidade. Foram observadas espessuras de filme diferentes conforme alteram-se os parâmetros; baixas frequências resultaram em espessura menores, possivelmente devido à alta energia transmitida às partículas com as colisões no alvo, enquanto alterações na largura de pulso proporcionaram variações de espessuras que podem estar ligadas a ionizações de átomos ejetados dos alvos e devido a energia de colisão nos alvos. As durezas (Hit) de 7 a 10 GPa e módulos de elasticidade (Eit) entre 114 e 157 GPa foram obtidas em amostras produzidas com variações de frequência, intervalos que as amostras com largura de pulso entre 50µs e 200µs também estão, exceto o filme fino obtido a 250µs que apresentou alto valor de dureza (16 GPa) e módulo de elasticidade (195 GPa), além de alto desvio padrão, provavelmente pela instabilidade que existe na deposição com esse parâmetro. Já a Molhabilidade apresentou excelentes resultados com baixas frequências, colocando esses filmes finos como revestimentos promissores como proteção e auxiliares na osseointegração, devido a alta adesão evidenciada pelo baixo ângulo de contato.pt_BR
dc.description.sponsorshipIPM - Instituto Presbiteriano Mackenziept_BR
dc.description.sponsorshipMackPesquisa - Fundo Mackenzie de Pesquisapt_BR
dc.identifier.urihttps://dspace.mackenzie.br/handle/10899/31871
dc.language.isopt_BRpt_BR
dc.language.isoenpt_BR
dc.publisherUniversidade Presbiteriana Mackenzie
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/*
dc.subjectfilmes finospt_BR
dc.subjectbiomateriaispt_BR
dc.subjectligas de titâniopt_BR
dc.subjectmagnetron sputteringpt_BR
dc.subjectligas Ti-Zrpt_BR
dc.titleFilmes finos de ligas binárias Ti-Zr depositados por magnetron sputtering para aplicações biomédicaspt_BR
dc.typeTesept_BR
local.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/1992108703603111pt_BR
local.contributor.advisorOrcidhttps://orcid.org/0000-0002-7117-8039pt_BR
local.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/3945511263199936pt_BR
local.contributor.authorOrcidhttps://orcid.org/0000-0001-6024-7222pt_BR
local.contributor.board1Bonturim, Everton
local.contributor.board1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1155726883286152pt_BR
local.contributor.board1Orcidhttps://orcid.org/0000-0001-5302-9091pt_BR
local.contributor.board2Joel , Stryhalski
local.contributor.board2Latteshttp://lattes.cnpq.br/5078982111966061pt_BR
local.contributor.board2Orcidhttps://orcid.org/0000-0001-5810-2083pt_BR
local.contributor.board3Vatavuk, Jan
local.contributor.board3Latteshttp://lattes.cnpq.br/2607688973456560pt_BR
local.contributor.board3Orcidhttps://orcid.org/0000-0002-9603-3338pt_BR
local.contributor.board4Merij, Abrão Chiaranda
local.contributor.board4Latteshttp://lattes.cnpq.br/2449030752617156pt_BR
local.contributor.coadvisorOdila , Florêncio
local.contributor.coadvisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/9659972316642270pt_BR
local.contributor.coadvisorOrcidhttps://orcid.org/0000-0003-3655-4470pt_BR
local.description.abstractenDue to its excellent properties as resistance to corrosion and low density, the titanium alloys are widely used in prothesis and other implantable items. However, the chemical constitution of some alloys may cause inflammation in different parts of the body, leading to rejection and post-surgical complications. An efficient way to solve this problem is the coating of these alloys with thin films from non-toxic biocompatible materials. In this work, thin films based on the Ti-Zr binary alloy deposited by a magnetron sputtering reactor have been studied, in which direct current (DC) and pulsed current (HiPIMS type) sources were used simultaneously, keeping the DC source parameters constant while in the HiPIMS source were changed the pulse width and frequency, to optimize ideal properties for biomedical use. The techniques of characterization applied on studies of the thin films were: Profilometry, X Ray Diffraction, Scanning Electron Microscopy, Energy Dispersive X Ray Spectroscopy, Nanoindentation and Wettability. Two crystalline peaks belonging to Ti-Zr alloys were identified by XRD from all samples, one represents the preferential orientation in the plane (002) and the other peak is from the plane (200), that has lower intensity. Different thicknesses of the films were observed as parameters were changed; low frequencies resulted in small thickness, possibly due to the high energy transmitted to the particles for collisions on the target, while changes in pulse width provided thickness variations that may be linked to ionizations of atoms ejected from targets and due to collision energy in targets. The hardness (Hit) from 7 to 10 GPa and elastic modulus (Eit) between 114 and 157 GPa were obtained in samples produced by frequency variations, intervals that samples deposited by pulse width between 50µs and 200µs are also, except the thin film obtained at 250µs that presented high value of hardness (16 GPa) and elastic modulus (195 GPa) as well as high standard deviation, probably the instability that exist with this parameter of deposition. The wettability presented excellent results at low frequencies, placing these thin films as promising coatings as protection and aids in osseointegration, due to the high adhesion observed by the low contact angle.pt_BR
local.keywordsthin filmspt_BR
local.keywordsbiomaterialspt_BR
local.keywordstitanium alloyspt_BR
local.keywordsmagnetron sputteringpt_BR
local.keywordsTi-Zr alloyspt_BR
local.publisher.countryBrasil
local.publisher.departmentEscola de Engenharia Mackenzie (EE)pt_BR
local.publisher.initialsUPM
local.publisher.programEngenharia de Materiais e Nanotecnologiapt_BR
local.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::METALURGIA FISICA::PROPRIEDADES FISICAS DOS METAIS E LIGASpt_BR
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