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