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Previous issue date: 2015-03-03 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior - CAPES / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico - CNPq / No presente estudo, amostras de tit?nio altamente porosas foram produzidas atrav?s de Moldagem por
Inje??o de p?s Met?licos (Metal Injection Moulding - MIM) com adi??o de agente espa?ante (space
holder). MIM permite a produ??o de amostras com geometrias complexas, alto grau de automatiza??o
e custos reduzidos em larga escala de produ??o. A adi??o de part?culas de agente espa?ante ? MIM
possibilita a produ??o de amostras com porosidade funcional, fazendo com que esse m?todo seja
especialmente atrativo para a produ??o de implantes biom?dicos. Entretanto, a aplica??o desta t?cnica
tem sido limitada pelo fato de que a porosidade na superf?cie das amostras ? parcialmente fechada e as
condi??es de processamento n?o s?o est?veis quando a quantidade de agente espa?ante excede 55
Vol.%. Deforma??o e at? o colapso das amostras foram observados quando amostras contentando
mais 55 Vol.% de retentor espacial foram sinterizadas. Contudo, para implantes de tit?nio, produzidos
pelo m?todo do agente espa?ante, uma porosidade final no intervalo de 60-65 Vol.% e uma porosidade
aberta na superf?cie s?o necess?rias para atingir uma porosidade interligada que permita o crescimento
?sseo. Portanto, neste estudo, tr?s abordagens foram conduzidas visando a produ??o de amostras de
tit?nio altamente porosas com uma porosidade aberta na superf?cie atrav?s da MIM com adi??o de
KCl como agente espa?ante. Primeiro, a quantidade de s?lidos (agente espa?ante e tit?nio) no material
de trabalho foi otimizada. A quantidade de s?lidos foi aumentada at? 80 Vol.%. Evitar o bloqueio da
injetora durante a inje??o do material de trabalho foi o principal desafio, consequentemente um grande
esfor?o foi empregado para melhorar a homogeneiza??o do material de trabalho e a otimiza??o dos
par?metros de processo e, assim, permitir a inje??o dos materiais de trabalho com at? 80 Vol.% de
s?lidos. O aumento na quantidade de s?lidos melhorou a estabilidade geom?trica das amostras
injetadas durante a extra??o t?rmica do ligante e a sinteriza??o, permitindo a sinteriza??o de amostras
contendo 70 Vol.% de agente espa?ante sem deforma??o. Depois, remo??o agente espa?ante foi
realizada atrav?s de sublima??o do KCl durante a sinteriza??o a v?cuo, o que permitiu omitir a etapa
mais lenta do processo: a dessaliniza??o em solvente, e aumentar ainda mais a estabilidade geom?trica
das amostras. E por ?ltimo, tratamento por plasma foi introduzido nas amostras antes da etapa final de
sinteriza??o. Primeiramente, o tratamento por plasma foi aplicado ?s amostras porosas obtidas por
compacta??o a quente do material de trabalho com 70 Vol.% de agente espa?ante. Os resultados
obtidos para amostras compactadas foram transferidos para produ??o e tratamento por plasma das
Abstract
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amostras injetadas. Uma investiga??o detalhada foi conduzida com o objetivo de determinar o
mecanismo de modifica??o por plasma das amostras injetadas com agente espa?ante. Al?m disso, ligas
de a?o bem conhecidas foram tratadas por plasma a fim de avaliar a temperatura durante o tratamento
das amostras injetadas. As amostras porosas de tit?nio foram analisadas com rela??o ao efeito do
tratamento por plasma e da composi??o do material de trabalho na contamina??o por elementos
intersticiais, precis?o geom?trica ap?s cada etapa do processamento, microestrutura, porosidade no
volume e na superf?cie da amostra. O tratamento por plasma aumentou a quantidade de poros abertos
na superf?cie e melhorou a precis?o geom?trica das amostras. Logo, tratamento por plasma de
amostras produzidas por MIM com adi??o de agente espa?ante tem potencial para ser aplicado como
processo padr?o de produ??o de amostras altamente porosas. Resumindo, todas as rotas estudadas s?o
promissoras para a produ??o de implantes de tit?nio porosos atrav?s da MIM, uma vez que permitem a
sinteriza??o de tit?nio altamente poroso com boa precis?o geom?trica, porosidade aberta na superf?cie
e porosidade final no intervalo adequado para o crescimento ?sseo (cerca de 65 Vol.%). / A combina??o da Moldagem por Inje??o de p?s Met?licos (Metal Injection Moulding MIM) e o M?todo do Retentor Espacial (Space Holder Method - SHM) ? uma t?cnica promissora para fabrica??o de pe?as porosas de tit?nio com porosidade bem definida como implantes biom?dicos, uma vez que permite um alto grau de automatiza??o e redu??o dos custos de produ??o em larga escala quando comparado a t?cnica tradicional (SHM e usinagem a verde). Contudo a aplica??o desta t?cnica ? limitada pelo fato que h? o fechamento parcial da porosidade na superf?cie das amostras, levando ao deterioramento da fixa??o do implante ao osso. E al?m disso, at? o presente momento n?o foi poss?vel atingir condi??es de processamento est?veis quando a quantidade de retentor espacial excede 50 vol. %. Entretanto, a literatura descreve que a melhor faixa de porosidade para implantes de tit?nio para coluna vertebral est? entre 60 - 65 vol. %. Portanto, no presente estudo, duas abordagens foram conduzidas visando a produ??o de amostras altamente porosas atrav?s da combina??o de MIM e SHM com o valor constante de retentor espacial de 70 vol. % e uma porosidade aberta na superf?cie. Na primeira abordagem, a quantidade ?tima de retentor espacial foi investigada, para tal foram melhorados a homogeneiza??o do feedstock e os par?metros de processo com o prop?sito de permitir a inje??o do feedstock. Na segunda abordagem, tratamento por plasma foi aplicado nas amostras antes da etapa final de sinteriza??o. Ambas rotas resultaram na melhoria da estabilidade dimensional das amostras durante a extra??o t?rmica do ligante e sinteriza??o, permitindo a sinteriza??o de amostras de tit?nio altamente porosas sem deforma??o da estrutura.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufrn.br:123456789/19801 |
| Date | 03 March 2015 |
| Creators | Daudt, Nat?lia de Freitas |
| Contributors | 09621199468, http://lattes.cnpq.br/7441669258580942, Gomes, Uilame Umbelino, 05012180410, http://lattes.cnpq.br/9858094266525225, Oliveira, Marize Varella de, 37478079768, http://lattes.cnpq.br/7026286906608794, Bram, Martim, 00000000000, Barbosa, Ana Paula Cysne, Alves J?nior, Clodomiro |
| Publisher | Universidade Federal do Rio Grande do Norte, PROGRAMA DE P?S-GRADUA??O EM CI?NCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS, UFRN, Brasil |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFRN, instname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte, instacron:UFRN |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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