Produção de material com gradiente funcional pelo processo de metalurgia do pó para possível aplicação como biomaterial
Abstract
O desenvolvimento de novos biomateriais com resistência mecânica adequada, biocompatibilidade, resistência ao desgaste e à corrosão, bem como baixo módulo elástico, próximo ao do tecido ósseo, é essencial para aumentar sua vida útil quando implantados no organismo humano. Os aços inoxidáveis austeníticos, especialmente o AISI 316L, possuem boa aceitação pelo corpo humano e custo relativamente baixo se comparados às ligas de titânio e cobalto-cromo. Uma estrutura de gradação funcional pode ser desenvolvida neste aço para melhorar a resposta na interface tecido-implante, controlando a variação de composição, propriedades e microestrutura. Assim sendo, o objetivo deste trabalho é produzir um Material com Gradiente Funcional a partir dos pós desse metal e de boro, por meio do processo de Metalurgia do Pó, associado à sua caracterização microestrutural, física, mecânica, eletroquímica e biológica. Os pós foram avaliados quanto à morfologia, granulometria, densidade batida e fluidez. As três composições mistas utilizadas na obtenção das amostras foram definidas com gradação de 0,2% de boro, tendo a primeira camada composição pura de aço. Estas foram homogeneizadas em misturador com formato 'Y", compactadas uniaxialmente a frio, sinterizadas a vácuo e analisadas microestruturalmente por microscopia ótica. Os pós de aço inoxidável apresentaram maiores valores de densidade batida do que os de boro devido à morfologia praticamente esférica das partículas do metal, a qual permite maiores fatores de empacotamento do que o formato irregular das partículas de boro. Ambos os pós não escoaram em virtude do pequeno tamanho de partículas, comprovado pela análise granulométrica, a qual informou um diâmetro médio de 9,51 ± 3,24 ?m para o aço e de 3,54 ± 2,98 ?m para o boro. Os corpos a verde sofreram "esfarelamento" após remoção da matriz de prensagem, com destruição do gradiente funcional projetado e presença de crateras, delaminações e trincas visíveis ao longo da seção transversal. Tais problemas podem ser associados à falta de escoabilidade, alta cristalinidade e pequeno tamanho de partículas dos pós de aço utilizados. Alguns corpos a verde, embora trincados, mantiveram seu formato geométrico cilíndrico e apresentaram resistência moderadamente superior às demais amostras após remoção da matriz e transporte até o forno, sendo, portanto, submetidos à sinterização. Os corpos sinterizados atingiram até o terceiro estágio do processo, alcançaram porosidade média de 12%, permaneceram com as trincas provenientes da etapa de prensagem e apresentaram distorções dimensionais, indícios de oxidação, bolhas e, principalmente, ausência do gradiente funcional projetado pela utilização incorreta da técnica de sinterização. Devido aos defeitos, as amostras sinterizadas não foram avaliadas quanto à densidade aparente, resistência à tração e compressão, módulo elástico, microdureza, resistência à corrosão em plasma humano sintético e citotoxicidade in vitro. Deste modo, não é possível afirmar se a produção de um Material com Gradiente Funcional por meio da Metalurgia do Pó, a partir das matérias-primas mencionadas, viabiliza sua aplicação para fins biológicos. [resumo fornecido pelo autor]