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Docente: Prof. Rondinelli Herculano Discentes:Camila Machado Guilherme Lourenço Karina R. Hornink Laís Scattolon Milena Marques Míriam Costa.

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1 Docente: Prof. Rondinelli Herculano Discentes:Camila Machado Guilherme Lourenço Karina R. Hornink Laís Scattolon Milena Marques Míriam Costa

2 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).

3 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.

4 Indústrias: automobilísticas, aeronáuticas, navais, bélicas e de construção civil. Setores de eletrônica e comunicações. Medicina. Odontologia e Ortodontia.

5 Processos da fusão Fundem-se quantidades adequadas dos componentes da liga, até que se misturem. Homogeneização e Resfriamento lento. Precauções para: evitar oxidação dos materiais, diminuir perdas dos componentes voláteis, separação dos componentes da liga

6 Compressão Proporções adequadas dos materiais Pressões muito elevadas Gera ligas de alto ponto de fusão e é usada em ligas cujos componentes são imiscíveis em estado líquido

7 Processo Eletrolítico Mistura de Sais Eletrólise Deposição sobre os cátodos

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9 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.

10 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.

11 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.

12 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.

13 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).

14 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.

15 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.

16 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 poros Corrosão Galvânica: ocorre quando dois metais de potenciais eletroquímicos diferentes se encontram imersos num mesmo eletrólito.

17 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.

18 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 (Cr 6+ e Cr 3+ )

19 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 5x e 5x10 -6 mol.dm -3 Voltometria de ondas: limites de detecção menores, entre 5x10 -7 e 5x10 -8 mol.dm -3

20 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.

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23 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 Velocidade de resfriamento Novas técnicas Grande número de ligas

24 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.

25 PropriedadesCampos de Aplicações Baixas perdas eletromagnéticasTransformadores 50/60 Hz e de 400 Hz Alta permeabilidade magnéticaComponentes indutivos de áudio e vídeo Alta resistênciaMateriais para estruturas Alta durezaFerramentas de cortes para usinagem Alta resistência à fraturaMateriais para matrizes Alta resistência ao desgaste e boa conformabilidade Materiais para instrumentos médicos Alta razão de reflexãoMateriais para precisão ótica

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27 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.

28 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

29 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

30 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.

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32 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.

33 FIGURA 1- Etapas da pesquisa.

34 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.

35 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

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37 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

38 Fatores considerados: Compensação das tensões em relação a contração volumétrica da resina Coeficiente de expansão térmica de ambos os materiais Retenção mecânica Ligação química

39 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.

40 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

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