Submitted by Automação e Estatística (sst@bczm.ufrn.br) on 2018-04-11T20:54:51Z No. of bitstreams: 1 ArlindoBalbinoDoNascimentoNeto_TESE.pdf: 17361179 bytes, checksum: 6648d2a7b9ce65ae1f54a644cf1af237 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2018-04-16T22:32:13Z (GMT) No. of bitstreams: 1 ArlindoBalbinoDoNascimentoNeto_TESE.pdf: 17361179 bytes, checksum: 6648d2a7b9ce65ae1f54a644cf1af237 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-16T22:32:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ArlindoBalbinoDoNascimentoNeto_TESE.pdf: 17361179 bytes, checksum: 6648d2a7b9ce65ae1f54a644cf1af237 (MD5) Previous issue date: 2017-12-13 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Até a presente data muitos estudos têm sido realizados em busca de materiais biocompatíveis para a fabricação de implantes, principalmente na área ortopédica e odontológica. Nesse sentido as ligas de titânio desempenham um papel importante para o uso em implantes devido à sua baixa densidade, não toxicidade, resistência à corrosão e biocompatibilidade. O titânio puro na presença dos fluidos biológicos apresenta uma fina camada passiva de óxido responsável pela biocompatibilidade quando inserido no organismo. No entanto, esta camada de óxido espontânea pode ser perdida, rapidamente, se inserido em ambientes adversos. Consequentemente, a modificação superficial apropriada se faz necessária para as ligas a base de titânio, melhorando as propriedades de superfície e sua bioatividade. Existe um grande espectro de técnicas de modificação de superfície disponíveis, tais como deposição física de vapor, deposição química a vapor, anodização, pulverização de plasma e Oxidação Eletrolítica por Plasma (PEO). Entre essas técnicas, o PEO apresenta-se como uma técnica atrativa para aplicações biomédicas devido as suas características que favorecem a osseointegração. Contudo, não se conhece as características e viabilidade da produção de revestimentos realizados em amostras cilíndricas, quando esses são produzidos em quantidade dentro da mesma solução eletrolítica. Portanto, faz-se necessário um estudo e melhor compreensão dos aspectos fundamentais desta tecnologia sob essa condição. Isso pode avançar a compreensão científica do processo PEO, o que poderia permitir um melhor uso da técnica para aplicações em larga produção. Baseado no que foi exposto, realizou-se revestimentos em banho eletrolítico por 1, 8 e 16 minutos, respectivamente, com tensão de 290 V CC. Realizou-se os tempos citados acima para 1, 2 e 3 amostras submersa simultaneamente na mesma solução eletrolítica. Para caracterizar a espessura do revestimento das amostras foram utilizados as técnicas de Microscopia Ótica (MO) e Eletrônica de varredura (MEV). Para obter a composição química e fase do revestimento, foram utilizados as técnicas de caracterização de Espectroscopia de Energia Dispersiva (EED), Difratometria de Raio-X (DRX). Com o objetivo de identificar a porosidade superficial utilizou-se o rugosímetro, o MEV e o método da figura de Lissajous. Para análise de desgaste no revestimento foi utilizado o método tribológico pino sobre haste. No estudo da molhabilidade utilizou-se o método da gota séssil. Os resultados obtidos foram revestimentos homogêneos, porosos, hidrofílicos e com resistência mecânica ao contato. Através do método da figura de Lissajous pode ser determinado o nível de porosidade presente nos revestimentos PEO. Os resultados obtidos mostraram a capacidade de escalabilidade de produção com características que demonstram ser favoráveis para se ter uma osseointegração homogênea e estável para implantes. / To date, many studies have been carried out in search of biocompatible materials for the manufacture of implants, mainly in the orthopedic and dental area. In this sense, titanium alloys play an important role for use in implants because of their low density, non-toxicity, corrosion resistance and biocompatibility. Pure titanium in the presence of biological fluids has a thin passive layer of oxide responsible for biocompatibility when inserted into the body. However, this spontaneous oxide layer can be lost, quickly, if inserted in adverse environments. Accordingly, appropriate surface modification is required for titanium based alloys, improving the surface properties and their bioactivity. There is a wide spectrum of surface modification techniques available, such as physical vapor deposition, chemical vapor deposition, anodizing, plasma spraying and Plasma Electrolytic Oxidation (PEO). Among these techniques, PEO is an attractive technique for biomedical applications because of its characteristics that favor osseointegration. However, the characteristics and feasibility of producing coatings made on cylindrical samples are not known when they are produced in quantity within the same electrolytic solution. Therefore, it is necessary to study and better understand the fundamental aspects of this technology under this condition. This may advance the scientific understanding of the PEO process, which could allow a better use of the technique for large-scale applications. Based on the above, electrolytic coatings were made for 1, 8 and 16 minutes, respectively, with a voltage of 290 VDC. The times mentioned above were performed for 1, 2 and 3 samples submerged simultaneously in the same electrolytic solution. To characterize the coating thickness of the samples, the techniques of Optical Microscopy (MO) and Scanning Electron (SEM) were used. To obtain the chemical composition and phase of the coating, the characterization techniques of Dispersive Energy Spectroscopy (EED), X-ray Diffraction (XRD) were used. In order to identify the surface porosity, the rugosimeter, the SEM and the Lissajous figure method were used. For the analysis of wear on the coating, the tribological method was used. In the study of wettability, the sessile drop method was used. The results were homogeneous, porous, hydrophilic and with mechanical resistance to contact. By the Lissajous figure method the level of porosity present in the PEO coatings can be determined. The results showed the capacity of production scalability with characteristics that prove to be favorable to have a homogeneous and stable osseointegration for implants.

Orientador: Nilson Cristino da Cruz / Resumo: O alumínio é um dos materiais mais utilizados em vários setores da indústria. Devido ao baixo custo, se comparado ao cobre, e considerando sua abundância de oferta, o interesse nas propriedades térmicas do alumínio tem aumentado. Neste contexto, a proposta desta pesquisa é avaliar as propriedades térmicas de amostras de alumínio tratadas por oxidação eletrolítica plasmática (PEO), em eletrólitos de silicato de sódio, utilizando espectroscopia fotoacústica. A rugosidade, morfologia e a composição química dos revestimentos foram analisados, respectivamente, por perfilometria, Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Espectroscopia de Energia Dispersiva (EDS). A porosidade da camada superficial do revestimento foi estimada pelo software de processamento de imagem digital, utilizando imagens da análise de MEV, enquanto difração de Raios X (DRX) foi utilizada para determinar a estrutura cristalina das superfícies tratadas. Os resultados das análises demonstraram que os revestimentos, predominantemente constituídos por γ-Al2O3, são rugosos, com superfícies porosas e apresentam boa resistência mecânica. A espectroscopia de absorção de UV-VIS demonstrou que a amostra tratada absorveu em média 18% mais radiação na região infravermelha quando comparada com amostras sem tratamento. Em consequência, como revelado pela espectroscopia fotoacústica a difusividade térmica das amostras tratadas é pelo menos 30% maior se comparada ao alumínio não tratado e 700% maior do que a alumina conven... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Aluminum is one of the most widely used materials in several areas of the industry. Owing to lower cost, if compared to copper, and considering its abundance, the interest on the thermal properties of aluminum has increased. In this context, the proposal of this research is to evaluate the thermal properties of aluminum samples treated by Plasma electrolytic oxidation (PEO), in sodium silicate electrolytes, using photoacoustic spectroscopy. Roughness, morphology and chemical composition of the coatings have been analyzed, respectively, by profilometry, scanning electron microscopy (SEM) and X-ray energy dispersive spectroscopy (EDS). The porosity of the surface layer was estimated by digital image processing using SEM micrographs while X-ray diffraction (XRD) was used for determining the crystalline structure of the treated surfaces. The results of the analyses have shown that the coatings, predominantly constituted by γ-Al2O3, are rough, with porous surfaces and present good mechanical resistance. UV-Vis absorption spectroscopy has shown that the treated sample absorbed on average 18% more radiation in the infrared region than the pristine samples. In consequence, as revealed by photoacoustic spectroscopy the thermal diffusivity of the treated samples is at least 30% larger if compared to untreated aluminum and 700% larger than that of conventional Alumina / Mestre