Uso de técnicas de planejamento de experimentos sobre a influência da temperatura e do tempo de nitretação na resistência a corrosão do aço ISO 5832-1

Abstract

RESUMO: Os biomateriais possuem como principais características a biocompatibilidade, o bom desempenho mecânico, e a resistência à corrosão. Os aços inoxidáveis vêm se mostrando bem atrativos para essa aplicação, uma vez que possuem propriedades físicas e químicas satisfatórias. Entretanto, quando implantados no corpo humano esses materiais ficam sujeitos à ação corrosiva de fluidos corporais, por períodos suficientes para provocar a deterioração dos mesmos. Para aumentar a resistência à corrosão desses aços, alguns tratamentos têm sido sugeridos, como por exemplo, a nitretação à plasma com e sem gaiola catódica. O presente trabalho consiste na investigação sobre a resistência a corrosão do aço ISO 5832-1,verificando influencia da temperatura e tempo de nitretação. Esse aço é utilizado pela empresa Hexagon Brasil como material de implante. O tratamento termoquímico de nitretação foi realizado com e sem gaiola de titânio. A caracterização das amostras foi realizada por difração de raios X, e microscopia óptica, que demonstrou camadas de composto finas, com formação de nitretos de ferro para nitretações sem gaiola. Para análise eletroquímica foram usados ensaios de impedância e curvas de polarização que demonstraram que algumas nitretações, sem gaiola, apresentam maior resistência à corrosão que a matriz. Com análises estatísticas utilizando o método de regressão múltipla foi possível observar que o material nitretado sem gaiola, com tempos menores que 1 horas e 49 minutos e temperatura acima de 475ºC apresenta melhoria da sua resistência a corrosão em relação à matriz, assim como, o material nitretado abaixo de 417ºC e tempos acima de 5 horas e 13 minutos.

ABSTRACT: The biomaterials have as main characteristics the biocompatibility, the good mechanical performance and the corrosion resistance. The stainless steels are attractive for this application, since they have good physical and chemical properties. However, when implanted in the human body such materials are subject to corrosive action of body fluids for a period sufficient to cause the deterioration thereof. To increase corrosion resistance of these steels, several treatments have been suggested, for example, plasma nitriding cage cathode. Thus, the work is to investigate the corrosion resistance of steel ISO 5832-1, checking the influence of temperature and time of nitriding. This steel is used by the company Hexagon Brazil as implant material. The thermochemical nitriding treatment was performed with and without titanium cage.The characterization of the samples was performed by X-ray diffraction and optical microscopy, showing layers thin, with formation of nitrides of iron to nitretaçõescageless. For electrochemical analysis was used impedance test and polarization curves, showing that some nitretações has a higher corrosion resistance than the matrix. With static analysis, using the method of multiple regression, was observed that the nitrided without cage, with times less than 1 hour and 49 minutes and temperatures above 475 ° C produces an increase in corrosion resistance matrix , than the as well as the nitretações with temperatures lower than 417 ° C and time above 5 hours and 13 minutes.