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Obtenção de revestimentos de nitreto de titânio por meio de deposição física de vapores em ligas de titânio obtidas por metalurgia do pó

Processo: 07/03351-8
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Regular
Vigência: 01 de dezembro de 2007 - 28 de fevereiro de 2010
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Metalurgia de Transformação
Pesquisador responsável:Vinicius André Rodrigues Henriques
Beneficiário:Vinicius André Rodrigues Henriques
Instituição-sede: Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE). Departamento de Ciência e Tecnologia Aeroespacial (DCTA). Ministério da Defesa (Brasil). São José dos Campos , SP, Brasil
Assunto(s):Metalurgia do pó  Biomateriais  Tratamento térmico  Titânio  Revestimento de superfícies  Nitretos  Resistência dos materiais  Desgaste dos materiais 

Resumo

Para a maioria das próteses existentes atualmente, a vida útil varia de 5 a 10 anos, isto demonstra que o desenvolvimento de materiais e processos que possibilitem uma vida útil maior assume grande importância para a efetiva reabilitação de pacientes. A combinação da utilização de pós de titânio de relativo baixo custo, processos de prensagem a quente eficientes e boas propriedades mecânicas podem tornar mais atrativa a utilização de ligas de titânio obtidas por metalurgia do pó em aplicações na área de biomateriais. O maior obstáculo para a ampla aplicação do titânio em implantes é a sua baixa resistência ao desgaste. Uma forma de aumentar a tolerância ao desgaste de peças de ligas de titânio é obter revestimentos de nitreto de titânio (TiN) pela técnica de deposição física de vapores (PVD). A Divisão de Materiais (AMR) do Instituto de Aeronáutica e espaço (IAE) vinculada ao Comando-Geral de Tecnologia Aeroespacial (CTA), e mais especificamente o Grupo de Processos Metalúrgicos (GPM), vem atuando na área de pesquisa e desenvolvimento de materiais metálicos e cerâmicos há mais de 40 anos e é um centro de referência em pesquisas sobre titânio. Nesse sentido, ao longo de vários anos, diversos equipamentos foram adquiridos. Dentre eles, uma prensa uniaxial a quente que é peça fundamental nas pesquisas desenvolvidas atualmente, tanto na área de materiais metálicos como cerâmicos, atuando na sinterização e densificação dos materiais em atmosfera inerte ou vácuo. A metalurgia do pó (M/P) visa transformar pós metálicos, utilizando pressão e calor, por meio de um tratamento térmico de sinterização que substitui a fusão clássica e que se realiza a temperatura inferior ao ponto de fusão do metal mais importante. A utilização desse processo mostra-se uma alternativa viável por permitir a obtenção de peças com geometrias complexas e próximas às dimensões finais near-net A utilização da M/P na área biomédica é recente e sua grande vantagem é a obtenção de próteses osseointegráveis próximas a seu formato finalDentro desse quadro, conclui-se a importância do desenvolvimento de tecnologia que permita a obtenção de revestimentos de TiN em ligas de titânio obtidas por metalurgia do pó (M/P). O presente trabalho tem por objetivo principal o desenvolvimento de metodologia de obtenção de revestimentos de TiN por deposição física de vapores (PVD), a partir da utilização de um forno de feixe de eletrons ("electron bean"), em amostras de ligas de titânio para implantes obtidas por metalurgia do pó (utilizadas como substrato). Esta pesquisa será acompanhada pela devida caracterização microestrutural e estudos sobre a estabilidade do filme depositado e sobre as interações na interface cerâmica/metal, utilizando-se ensaios de desgaste e adesão das amostras recobertas com TiN. Para alcançar esses objetivos é necessário modernizar a prensa a quente e utilizá-la como um instrumento mais eficiente no controle de temperatura e na densificação dos materiais, visando a efetiva produção de ligas de titânio para implantes. Uma vez que estes processos necessitam de um alto grau de controle e pelo fato da prensa possuir mais de 10 anos, torna-se necessário sua modernização e manutenção, além de algumas adaptações para novas aplicações, incluindo o acoplamento de um sistema de supervisão/aquisição de dados. (AU)