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Docente: Prof. Rondinelli HerculanoDiscentes: Camila Machado
Guilherme LourençoKarina R. HorninkLaís ScattolonMilena MarquesMíriam Costa
Ligas metálicas são materiais com
propriedades metálicas que contêm dois ou
mais elementos químicos sendo que pelo
menos um deles é metal.
Há ligas formadas somente de metais e outras
formadas de metais e semi metais (boro, silício,
arsênio, antimônio) e de metais e não-metais
(carbono, fósforo).
Metais não são utilizados de forma pura mas
em ligas com propriedades alteradas em
relação ao material inicial devido
principalmente à:Obter-se redução de custos.
Obter material mais ou menos resistente (controle
de dureza).
Alterar o ponto de fusão.
Elevar sua biocompatibilidade.
Indústrias: automobilísticas, aeronáuticas,
navais, bélicas e de construção civil.
Setores de eletrônica e comunicações.
Medicina.
Odontologia e Ortodontia.
Processos da fusão
Compressão
Processo Eletrolítico
Os Biomateriais metálicos de maior uso
na atualidade abrangem três grupos:
As ligas de aço inoxidável.•85% dos materiais de osteossíntese são ligas de
aço inoxidável ( 316 L )
As ligas a base de cobalto.
As ligas a base de titânio.
Definição: liga de aço à qual é adicionado um
percentual de Cromo (>11%) que gera maior resistência
à oxidação.
Vantagens: preço mais baixo e a facilidade de aquisição
Desvantagens : Susceptilidade à corrosão e um menor
desempenho mecânico quando sujeitas a forças de
tensão cíclicas.
Novas tecnologias têm melhorado o desempenho
dessas ligas.
Pode ser agrupado em três famílias, sendo que o aço
mais utilizado é o austenítico.
Austeníticos
São formados principalmente de ligas de ferro
acrescidas de cromo e níquel
Características:
–Alta resistência à corrosão.
–Alta durabilidade.
–São soldáveis por diversos processos.
Ferríticos
São formados principalmente de ligas ferro e cromo
Características:
–Magnéticos.
–Podem ser furados, cortados, dobrados etc.
–Elevada resistência a corrosão, principalmente sob tensão.
Martensíticos
São formados principalmente de ligas de ferro e
cromo, e com teores de carbono mais altos do que os
ferríticos
Características:–Magnéticos.
–Quando já tratados termicamente possuem moderada
resistência à corrosão.
–Boa resistência a soluções, como ácido nítrico em
temperatura ambiente, porém corrosivo em soluções
redutoras com ácido sulfúrico e clorídrico.
–A resistência diminui com o aumento de quantidade e
elementos como Carbono, Enxofre e Fósforo.
Usadas a partir dos anos 50 principalmente na
fabricação de hastes de próteses da anca. Bastante resistentes à corrosão, mas têm cerca
de 1/3 de resistência à fratura se comparadas às
ligas de titânio. Apresentam alta de libertação de partículas
para o organismo. A sua utilização em implantes tende a diminuir. É uma liga cara (importada).
As ligas de titânio têm elevada resistência
mecânica,melhor resistência à corrosão,
bom nível de tolerância e um módulo de
elasticidade muito próximo do osso cortical.
A desvantagem é sobretudo o custo elevado
e necessidade de importação.
O principal problema enfrentado pelas ligas
é a corrosão, uma vez que essa pode gerar a
liberação de íons e pequenas frações do metal
no organismo.
Os principais tipos de corrosão são:
Corrosão geral: por toda a superfície.
Intergranular: nos contornos dos
grãos dos metais, podendo
propagar-se pelo interior da peça.
Corrosão sob tensão: ocorre
quando há a ação simultânea de
um meio corrosivo e de uma
tensão mecânica.
Corrosão por pittes: ocorre
quando há o ataque localizado à
peça por um agente corrosivo,
pode provocar a perfuração e a
formação de porosCorrosão Galvânica: ocorre quando dois metais
de potenciais eletroquímicos diferentes se
encontram imersos num mesmo eletrólito.
Nota-se assim a necessidade de métodos que
possam controlar a liberação desses metais no
organismo, a fim de evitar que ocorram prejuízos à
saúde.
Há grande diversidade de técnicas para se
estudar a degradação desses materiais, sendo que
devem considerar as situações e as condições em que
deve ocorrer a degradação da liga metálica.
São técnicas para esse controle a espectroscopia
de absorção atômica, metodologias de potencial
controlado e a utilização de eletrodos modificados.
Espectroscopia de absorção atômica
Técnica utilizada para quantificar a existência
de íons metálicos provenientes de
biomateriais. Limite de detecção: 5x10-7 mol.dm-3, que é
um valor bem superior aos valores
considerados normais no corpo humano. Desvantagem: é sensível apenas à
quantidade total de um elemento, não permite
a identificação de sua espécie (Cr6+ e Cr3+)
Potencial controlado Método eletroquímico, como os diferentes
tipos de voltometrias.
É um método muito sensível à detecção de
materiais vestigiais e compostos biológicos,
permite a especiação dos elementos.
Voltometria cíclica: limites de detecção
entre 5x10-4 e 5x10-6 mol.dm-3
Voltometria de ondas: limites de detecção
menores, entre 5x10-7 e 5x10-8 mol.dm-3
Eletrodos Modificados
Podem aumentar a seletividade e a
sensibilidade dos métodos eletroquímicos
Consistem em eletrodos cuja superfície é
alterada com uma substância específica de
acordo com o objetivo que se deseja atingir.
Podem ser utilizados de várias formas,
inclusive podendo induzir ou reduzir
processos de corrosão.
Ligas, obtidas a partir do estado líquido, cujos átomos, ao invés de se agruparem ordenadamente, o fazem de modo aleatório, formando sólidos denominados vidros.
Primeiro vidro metálico a partir da liga Au- Si
Propriedades elétricas e magnéticas são
bastante interessantes e vantajosas
Apresentam maior resistência à oxidação e são
bastante dúcteis.
Grande importância tecnológica e industrial,
pois são promissoras às aplicações estruturais
por apresentarem elevada resistência mecânica,
e elevada resistência à corrosão.
Propriedades Campos de Aplicações
Baixas perdas eletromagnéticas Transformadores 50/60 Hz e de 400 Hz
Alta permeabilidade magnética Componentes indutivos de áudio e vídeo
Alta resistência Materiais para estruturas
Alta dureza Ferramentas de cortes para usinagem
Alta resistência à fratura Materiais para matrizes
Alta resistência ao desgaste e boa conformabilidade
Materiais para instrumentos médicos
Alta razão de reflexão Materiais para precisão ótica
• Desenvolvimento, construção e otimização de um dispositivo que
pode ser usado para obter diferentes materiais metálicos com ponto
de fusão de 550 a 1050°C.
•Utilização de componentes baratos, tanto para a construção de um
forno, tanto para a construção da liga
• Variáveis a se considerar em uma liga: memória de forma,
resistência mecânica, oxidação.
LIGAS DE COBRE são muito utilizadas, devido a uma propriedade denominada de
memória de forma, pois essa condição permite que a liga resista a grandes tensões
ou gere forças significativas sobre as mudanças de formas
CARACTERÍSTICAS E APLICAÇÕES DAS LIGAS DE COBRE:
- Capacidade de Amortização (Utilizadas para amenizar vibrações em edifícios,
motores e máruinas)
- Memória de Forma (Utilizadas em sensores ou acionadores de dispositivos de
segurança)
- Aplicações relacionadas as áreas médicas, automotiva e aeroespacial
MONOCRISTAIS DE COBRE
- Possibilitam uma melhora nas condições e propriedades das Ligas
- Diversas maneira de obtenção
TÉCNICA UTILIZADA PARA OBTENÇÃO
- Técnica de Bridgman
- Essa técnica consiste basicamente na lenta passagem do
material fundido por um forte gradiente de temperatura, que contém
sua temperatura de solidificação.
- As ligas policristalinas de Cu-Zn-Al e Cu-Al-Ag foram obtidas
por fusão dos elementos com pureza superior a 99,99% em um forno
de indução, Inductotherm, empregando cadinho de grafite
Para a obtenção dos monocristais foram utilizados tarugos ou aparas (cortadas em pedaços com tesoura) obtidas em torno mecânico e passadas em uma peneira de 16 meses.
CONCLUSÕES: O desenvolvimento de um forno com grande estabilidade
térmica e a possibilidade de crescimento de monocristais de materiais que fundem entre 550 e 1050 °C.
No caso específico das ligas à base de cobre e com memória de forma conseguiu-se obter monocristais de boa qualidade.
Objetivo do trabalho: Desenvolvimento de ligas de cobre
alternativas em relação às existentes no mercado (Goldent,
Duracast) para utilização em incrustações e próteses fixas
em oposição às ligas de ouro (ótimas, mas caras).
Critérios adotados: toxicidade, resistência à corrosão e à
perda de brilho, facilidade de modelagem, propriedades
físicas e mecânicas adequadas à restauração, custo
econômico acessível.
Foram formuladas 34 ligas com diferentes variações nos
teores de metais, tais como paládio ($), prata, silício,
manganês, berílio adicionados às ligas de Cu-Zn, Cu-Zn-Al e
Cu-Zn-Al-Ni.
FIGURA 1- Etapas da pesquisa.
Primeira fase do trabalho: adição de Pd, Si e Mn
( aproximadamente 0,6%) às ligas Cu-Zn-Al e Cu-Zn-Al-Ni.
Resultado: Ligas caras (Pd), pouco fluidas, porosas e
extremamente oxidáveis. Segunda fase: Adição de Ag e Pd às ligas de Cu-Zn e Cu-Zn-
Al . Resultado: Ligas caras, pouco fluidas, porosas, oxidáveis
além de pouco resistentes à corrosão em meio bucal (ph ~6,7) Terceira fase: Ligas com alto teor de Mn (2 ou 3%).
Resultado: Baixa dutibilidade, fragilidade e elevada oxidação
superficial durante a fundição odontológica. Fase final: Adição de elementos individuais ou em conjunto,
em teores inferiores a 1,5%, às ligas de Cu-Zn-Al-Ni. A adição
de Be => diminuição significativa da oxidação superficial,
melhoramento da fluidez e da resistência à corrosão.
A liga cuja composição é de 80%Cu- 9,5%Zn - 6%Al-
3%Ni, com adições de Mn, Si, P, Sn e Be (de até 1,5%)
apresentou características metalúrgicas, mecânicas e de
resistência à corrosão que a qualificam para uso em
odontologia.
Propriedades: facilidade de fusão, a baixa oxidação
superficial durante a fundição odontológica, a boa fluidez
e bom acabamento marginal, as quais podem ser
melhoradas mediante tratamento térmico de
homogeinização a 850º C e tal liga já vem sendo testada
pela faculdade de odontologia de Bauru- USP há
aproximadamente cinco, demonstrando bons resultados
Ligas metálicas: NiCr, CoCr e Áurica Material estético: um polímero de vidro
(Artglass) e um cerômero (Targis). Material estético é aplicado sobre a
estrutura metálica. Análise da adesão/coesão entre os
materiais
Fatores considerados: Compensação das tensões em relação a
contração volumétrica da resina Coeficiente de expansão térmica de
ambos os materiais Retenção mecânica Ligação química
Método de Adesão: Jateamento de partículas (50 a 250um)
de óxido de alumínio sobre a liga metálica.
Targis – grupo metacrilato promove a polimerização com o material
Artglass – deposição de sílica e silano na superfície metálica
Mais eficaz – confecção de pérolas, redes, gotas ou ranhuras na parte metálicas desde que não afetem a estética final.
Ligas de NiCr e CoCr: forças adesivas maiores que as coesivas.
Liga áurica: forças coesivas maiores que as adesivas, pois o ouro é um metal nobre e a ligação química com o material estética é mais fraca.
Resistência ao cisalhamento: CoCr > NiCr > Au