A contaminação por biofilmes bacterianos tem um forte impacto negativo, especialmente quando aderidos na superfície de próteses, implantes, pinos e outros dispositivos médico-cirúrgicos. Neste trabalho foram produzidas amostras metálicas de titânio e AISI 304 com íons Ag+ implantados por IPD a diferentes energias: 2 e 4 keV; e com diferentes tempos de implantação: 30, 45, 60 e 90 min visando a obtenção de superfícies com propriedades bactericidas. A profundidade e o perfil de distribuição dos íons implantados foram estimados por simulação de Monte Carlo utilizando o software SRIM 2008, juntamente com a determinação da concentração de prata incorporada nas amostras por técnicas espectroscópicas. A atividade bactericida das amostras de titânio com diferentes concentrações de prata foi avaliada por meio do tratamento de um efluente industrial líquido, que foi submetido à contagem de Escherichia coli antes e depois do contato do efluente com as amostras. O ângulo de contato foi medido para avaliação da molhabilidade das amostras de titânio que apresentaram as maiores concentrações de prata, fator determinante na adesão de bactérias e células humanas. A citotoxidade foi avaliada através de teste de viabilidade celular e análise morfológica. Obteve-se uma redução de 27% de E.coli no efluente industrial tratado com a amostra implantada a 4 keV por 45 min, com concentração inicial de 3,35 × 1015 átomos cm-2.Não foi detectado efeito tóxico da prata para células humanas MG63, mesmo considerando as maiores concentrações prata, uma vez que não houve redução na adesão e proliferação celular em relação ao titânio não tratado. Para as amostras de AISI 304, os ensaios de adesão microbiana foram realizados para as bactérias Listeria monocytogenes e Salmonella Enteritidis, resultando em uma redução de 65,9 e 69,8%, respectivamente. Por fim, os resultados mostraram que o tratamento estudado para obtenção de materiais metálicos com ação bactericida é promissor para aplicações na área médica, no entanto é necessário uma avaliação em longo prazo para garantir a segurança de sua utilização. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, CAPES. / Contamination by bacterial biofilms has a strong negative impact, especially when given on the surface of prostheses, implants, pins and other medical-surgical devices. In this study metal samples of Titanium cp and AISI 304 were produced with Ag+ ions implanted by IPD at different energies: 2 and 4 keV and different implantation times: 30, 45, 60 and 90 min to obtain surfaces with bactericidal properties. The depth and the distribution profile of the implanted ions were estimated by Monte Carlo simulation using the SRIM 2008 software. The Ag+ ions concentration incorporated in the samples was determinate by spectroscopic techniques. Bactericidal activity of the titanium samples with different concentration of Ag+ ions was evaluated by the treatment of a liquid industrial waste. It was submitted to Escherichia coli counting before and after the contact of the waste with the samples. The contact angle was measured to evaluate the wettability of the titanium samples that presented the highest silver concentration. Wettability is a determinant factor in the adhesion of bacteria and human cells. Cytotoxicity was evaluated by cell viability test and morphological analysis. A 27% reduction of E. coli in the industrial waste treated with the sample implanted at 4 keV was achieved for 45 min with an initial concentration of 3.35 × 1015 atoms cm2. No toxic effect of silver was detected on human MG63 cells, even considering the higher concentration of silver, since there was no reduction in cell adhesion and proliferation c to untreated titanium. For the AISI 304 samples, the microbial adhesion assays were performed for the bacteria Listeria monocytogenes and Salmonella Enteritidis, resulting in a reduction of 65.9 and 69.8%, respectively. Finally, the results showed that the treatment studied to obtain metallic materials with bactericidal action is promising for applications in the medical field, however a long term evaluation is necessary to guarantee the safety of its use.

A polianilina é dos polímeros condutores mais estudados e com diversas aplicações, dentre elas o uso no recobrimento de aços para proteção à corrosão. Este trabalho objetivou encontrar as condições de eletrossíntese de polianilinas em meio aquoso neutro e a avaliação de proteção à corrosão, tendo como substrato o aço inox 304. As polianilinas eletrossintetizadas foram uma forma pura (PAni) e outra modificada com a adição de melamina (PAni/MM). Dentre as justificativas deste trabalho está a necessidade de aprofundar os escassos estudos em eletrossínteses em meio aquoso neutro. Neste trabalho, são apresentados as condições de eletrossíntese das polianilinas, a caracterização preliminar das polianilinas por UV-visível, FTIR e MEV, ensaios de polarização potenciodinâmica e impedância eletroquímica do aço inox 304 sem e com filmes das polianilinas para avaliar a resistência à corrosão em meio aquoso de NaCl 0,5 mol/L. O trabalho mostrou que a eletrossíntese das polianilinas em meio aquoso neutro é viável. Além disso, foi verificada a seguinte ordem do potencial de corrosão, do menor para o maior: aço inox 304 puro, aço inox 304 com PAni e aço inox 304 com PAni/MM. / Polyaniline is one of the most studied conducting polymers and with various applications, including use on steels for corrosion protection. This work aimed to find the conditions for electrosynthesis of polyanilines in neutral aqueous media and to evaluated the corrosion protection of 304 stainless steel. The electrosynthesizeds polyanilines were one pure form (PAni) and one with the addition of melamine (PAni/MM). One of the justifications of this work is the need to deepen the scarce studies in electrosynthesis in neutral aqueous media. In this work, we will see the conditions for electrosynthesis of polyanilines, the UV-visible, FTIR and SEM polyanilines preliminary characterization, the potentiodynamic polarization experiments and impedance spectroscopy of 304 stainless steel without and with films from polyanilines for evaluate the corrosion resistance in NaCl 0,5 mol/L aqueous media. This work showed that electrosynthesis of polyanilines is feasible in neutral aqueous media. In addition, it was verified the following order of corrosion potencial, from lowest to highest: pure 304 stainless steel, 304 stainless steel with PAni and 304 stainless with PAni/MM.

CNPq, CAPES, FINEP / Devido à alta resistência a corrosão, os aços inoxidáveis possuem uma larga aplicabilidade em diversos setores industriais, seja indústria química, petroquímica ou alimentícia. Buscando atender solicitações ainda mais severas, métodos que melhorem a relação resistência à corrosão e propriedades mecânicas destes aços tem sido objeto de estudo de diversos pesquisadores. Com o objetivo de aumentar a resistência mecânica, dureza superficial e resistência à corrosão dos aços inoxidáveis propôs-se a introdução de nitrogênio em solução sólida pelo processo de SHTPN (Solution Heat Treatment after Plasma Nitriding), em desenvolvimento no GrMaTS/UTFPR. O nitrogênio apresenta algumas vantagens como a redução da tendência à precipitação, e a estabilização da camada passiva. Além disso, o nitrogênio reage na área anódica, o que neutraliza o efeito da acidez melhorando assim a resistência a corrosão. Neste trabalho avaliou-se a resistência à corrosão do aço inoxidável ferrítico AISI 409, após a obtenção de uma camada martensítica enriquecida com nitrogênio em solução solida por meio do processo SHTPN. Em seguida foram avaliados os efeitos da temperatura de revenimento (200, 400 e 600 °C) e da temperatura de austenitização (950 e 1050 °C) na microestrutura, dureza e resistência à corrosão da camada martensítica obtida. A resistência à corrosão foi avaliada pela técnica de polarização cíclica em solução de NaCl 0,5 mol/L e os perfis de dureza obtidos por medição de dureza Vickers com carga de 0,05 Kgf (0,49 N). A microestrutura foi avaliada por Microscopia Óptica, Eletrônica de Varredura e por Difração de Raios-X. Os resultados indicam que o tratamento de SHTPN promoveu a formação de uma camada martensítica de nitrogênio, com consequente acréscimo de dureza de 160 HV para 580 HV. O tratamento têmpera após SHTPN não afetou significativamente a dureza do aço, contudo, refinou e melhorou a distribuição da martensita de nitrogênio. Os resultados de corrosão para as condições tratadas e revenidas a 200 °C indicam resistência à corrosão superior ou equivalente à da ferrita do material não tratado (AISI 409). Já as amostras revenidas nas temperaturas de 400 e 600 °C apresentaram um decréscimo na resistência à corrosão, bem como foi observada uma diminuição da dureza da amostra revenida a 600 °C. / Due to high corrosion resistance, stainless steels have a wide applicability in many industrial sectors, such as, chemical, petrochemical and food industries. With the demand for corrosion resistance materials becoming more stringent, methods that improve the relation corrosion resistance and mechanical properties of these steels has been studied by many researchers. In order to increase the mechanical strength, surface hardness and corrosion resistance of stainless steels we proposed the introduction of nitrogen in solid solution by the process of SHTPN (Solution Heat Treatment after Plasma Nitriding), under development in GrMaTS/UTFPR . Nitrogen in solid solution has some advantages over materials that have only carbon in the structure such lower tendency for precipitation and stabilization of the passive layer. In addition, the nitrogen reacts in the anodic area, which neutralizes the effect in the acidity thus improving the corrosion resistance. This research evaluate the corrosion resistance of ferritic stainless steel AISI 409, after obtaining a martensitic layer enriched with nitrogen, in solid solution, by SHTPN process. Effects of tempering temperature (200, 400 and 600 °C) and austenitization temperature (950 to 1050 °C) in the microstructure, hardness and corrosion resistance of martensitic layer obtained. Corrosion resistance was evaluated by cyclic polarization technique, with a NaCl solution 0.5 mol/L, and hardness profiles obtained by measuring the Vickers hardness with a load of 0.05 kgf (0.49 N). Samples microstructure was investigated by optical microscopy, scanning electron microscopy and X- ray diffraction. Results indicate that the treatment of SHTPN promoted the formation of a martensitic nitrogen layer, with consequent increase of hardness of 160 HV to 580 HV on sample surface. Tempering treatments, realized after SHTPN did not significantly affect the hardness of steel, however, has refined and improved the distribution of nitrogen martensite. Corrosion results of sample treated and annealed at 200 °C indicate higher or equal resistance to that of the untreated ferrite materials (AISI 409) corrosion. Samples that were annealed at temperatures of 400 and 600 °C showed a decrease in the corrosion resistance as well as a decrease in hardness was observed in the sample tempered at 600 °C.

CNPq, CAPES, FINEP / Devido à alta resistência a corrosão, os aços inoxidáveis possuem uma larga aplicabilidade em diversos setores industriais, seja indústria química, petroquímica ou alimentícia. Buscando atender solicitações ainda mais severas, métodos que melhorem a relação resistência à corrosão e propriedades mecânicas destes aços tem sido objeto de estudo de diversos pesquisadores. Com o objetivo de aumentar a resistência mecânica, dureza superficial e resistência à corrosão dos aços inoxidáveis propôs-se a introdução de nitrogênio em solução sólida pelo processo de SHTPN (Solution Heat Treatment after Plasma Nitriding), em desenvolvimento no GrMaTS/UTFPR. O nitrogênio apresenta algumas vantagens como a redução da tendência à precipitação, e a estabilização da camada passiva. Além disso, o nitrogênio reage na área anódica, o que neutraliza o efeito da acidez melhorando assim a resistência a corrosão. Neste trabalho avaliou-se a resistência à corrosão do aço inoxidável ferrítico AISI 409, após a obtenção de uma camada martensítica enriquecida com nitrogênio em solução solida por meio do processo SHTPN. Em seguida foram avaliados os efeitos da temperatura de revenimento (200, 400 e 600 °C) e da temperatura de austenitização (950 e 1050 °C) na microestrutura, dureza e resistência à corrosão da camada martensítica obtida. A resistência à corrosão foi avaliada pela técnica de polarização cíclica em solução de NaCl 0,5 mol/L e os perfis de dureza obtidos por medição de dureza Vickers com carga de 0,05 Kgf (0,49 N). A microestrutura foi avaliada por Microscopia Óptica, Eletrônica de Varredura e por Difração de Raios-X. Os resultados indicam que o tratamento de SHTPN promoveu a formação de uma camada martensítica de nitrogênio, com consequente acréscimo de dureza de 160 HV para 580 HV. O tratamento têmpera após SHTPN não afetou significativamente a dureza do aço, contudo, refinou e melhorou a distribuição da martensita de nitrogênio. Os resultados de corrosão para as condições tratadas e revenidas a 200 °C indicam resistência à corrosão superior ou equivalente à da ferrita do material não tratado (AISI 409). Já as amostras revenidas nas temperaturas de 400 e 600 °C apresentaram um decréscimo na resistência à corrosão, bem como foi observada uma diminuição da dureza da amostra revenida a 600 °C. / Due to high corrosion resistance, stainless steels have a wide applicability in many industrial sectors, such as, chemical, petrochemical and food industries. With the demand for corrosion resistance materials becoming more stringent, methods that improve the relation corrosion resistance and mechanical properties of these steels has been studied by many researchers. In order to increase the mechanical strength, surface hardness and corrosion resistance of stainless steels we proposed the introduction of nitrogen in solid solution by the process of SHTPN (Solution Heat Treatment after Plasma Nitriding), under development in GrMaTS/UTFPR . Nitrogen in solid solution has some advantages over materials that have only carbon in the structure such lower tendency for precipitation and stabilization of the passive layer. In addition, the nitrogen reacts in the anodic area, which neutralizes the effect in the acidity thus improving the corrosion resistance. This research evaluate the corrosion resistance of ferritic stainless steel AISI 409, after obtaining a martensitic layer enriched with nitrogen, in solid solution, by SHTPN process. Effects of tempering temperature (200, 400 and 600 °C) and austenitization temperature (950 to 1050 °C) in the microstructure, hardness and corrosion resistance of martensitic layer obtained. Corrosion resistance was evaluated by cyclic polarization technique, with a NaCl solution 0.5 mol/L, and hardness profiles obtained by measuring the Vickers hardness with a load of 0.05 kgf (0.49 N). Samples microstructure was investigated by optical microscopy, scanning electron microscopy and X- ray diffraction. Results indicate that the treatment of SHTPN promoted the formation of a martensitic nitrogen layer, with consequent increase of hardness of 160 HV to 580 HV on sample surface. Tempering treatments, realized after SHTPN did not significantly affect the hardness of steel, however, has refined and improved the distribution of nitrogen martensite. Corrosion results of sample treated and annealed at 200 °C indicate higher or equal resistance to that of the untreated ferrite materials (AISI 409) corrosion. Samples that were annealed at temperatures of 400 and 600 °C showed a decrease in the corrosion resistance as well as a decrease in hardness was observed in the sample tempered at 600 °C.

The thesis is focused on high-alloy austenitic and austenitic-ferritic (duplex) steel. The theoretical part includes research about high-alloy steels and basic introduction to this issue. In the practical part of the test there were casted refractory austenitic steel 30CH3N17G2L, duplex stainless steel 1.4462, low carbon steel and high carbon steel. On the castings of austenitic steel were made mechanical and technological tests. There were evaluated the effects of different casting temperature and casting wall thickness to the microstructures and macrostructures of steel, tensile strength and charpy impact tests. The technological tests compared technological properties of these steels.