Estudo da tensão residual em filme de carbono tipo diamante contendo biosilicato em sua estrutura
| dc.contributor.advisor | Vieira, Lúcia | |
| dc.contributor.author | Tavares, Larissa Zamboni Lobo | |
| dc.contributor.event2 | São José dos Campos | |
| dc.contributor.referee | Simioni, Andreza Ribeiro | |
| dc.contributor.referee | Sakane, Kumiko Koibuchi | |
| dc.contributor.referee | Crovace, Murilo Camuri | |
| dc.date.accessioned | 2024-04-25T17:35:10Z | |
| dc.date.available | 2024-04-25T17:35:10Z | |
| dc.date.issued | 2022-03-09 | |
| dc.description.abstract | O filme de Carbono tipo diamante (Diamond like-carbon- DLC) vem sendo utilizado para melhorar as características dos implantes por possuir propriedades como baixo coeficiente de atrito e resistência ao desgaste, já o Biosilicato possui propriedades de bioatividade e pode otimizar o filme de DLC ampliando as aplicações biomédicas. Contudo, para que o filme seja efetivo e possa atuar como superfície protetora, efeitos de delaminação devem ser superados. Os efeitos de delaminação ocorrem devido as tensões intrínsecas no filme, introduzidas durante o processo de produção. Assim para produção dos filmes de DLC com Biosilicato (DLCBs) foi proposto neste trabalho duas concentrações diferentes de Biosilicato (0,6% e 0,3%) a serem inseridos no reator a plasma via (Plasma enhanced Chemical Vapour Deposition? PECVD). Após a deposição, os filmes de DLC e DLCBs, foram analisados via espectroscopia Raman, FT-IR e difração de raios-X para avaliação da presença de constituintes do filme de DLC e de Biosilicato. A espectroscopia Raman indicou espectros com a presença das bandas características do DLC e do Biosilicato. O espectro de FT-IR do Biosilicato apresentou números de ondas localizados entre 870 cm-1 a 1000 cm-1 referente a um estiramento da ligação Si?O. As bandas centradas entre 1100 a 1250cm-1 são referentes as vibrações da ligação Si?O?Si, observando-se a presença do Biosilicato em todos os filmes. Os resultados de difração de raio-X indicaram a presença do Biosilicato com fases cristalinas encontrando bandas atribuídas ao silicato de sódio-cálcio (Na2CaSi2O6). As tensões residuais dos filmes foram estudadas para verificar a influência na aderência do filme ao substrato de liga de titânio (Ti6Al4V). A aderência do filme foi analisada via esclerometria. O filme de DLCBs com 0,3% de Biosilicato, apresentou a menor tensão interna, reduzindo em 28,5% a tensão compressiva do filme. Os resultados de coeficiente de atrito mostram a diminuição do coeficiente de atrito com o filme de DLC e DLCBs em relação ao substratoTi6Al4V puro, obtendo resultado semelhante a literatura e mostrando em que o filme de DLC com e sem Biosilicato, nas concentrações menores de Biosilicato aumentam a lubrificação e diminuem o coeficiente de atrito. A literatura mostra que quanto mais negativo o potencial de circuito aberto mais sujeito a corrosão, estes resultados apontam uma melhora da resistência à corrosão com a presença do filme de DLCBs 0,3%. Ao final deste trabalho foi possível avaliar que a melhor condição de produção do filme foi a concentração de Biosilicato em 0,3%. Esta mesma condição foi a de que resultou menor tensão interna, melhor aderência e melhor proteção no ensaio de tribocorrosão com potencial de circuito aberto. O estudo da correlação entre as tensões internas, aderência do filme e a suscetibilidade à corrosão de filmes de DLC com biossilicato é inédito na literatura. | |
| dc.description.abstract2 | The diamond-like carbon film (DLC) has been used to improve the characteristics of implants, as it has properties such as low friction coefficient and wear resistance. In contrast, Biosilicate has bioactivity properties and can optimize the DLC film expanding biomedical applications. However, to be effective and act as a protective surface, the frequent effects of film delamination must be overcome. The delamination effects occur due to the intrinsic tensions in the film introduced during the production process. Thus, for the production of DLC films with Biosilicate (DLCBs) was used two different concentrations of Biosilicate (0.6% and 0.3%) in the plasma reactor via (Plasma enhanced Chemical Vapour Deposition ? PECVD). After deposition, the DLC and DLCBs films were analyzed by Raman spectroscopy, FT-IR, and X-ray diffraction to evaluate the presence of DLC and Biosilicate film constituents. Raman spectroscopy indicates the spectra with the presence of the characteristic bands of DLC and Biosilicate. The FT-IR spectra of Biosilicate indicated wave numbers located between 870 cm -1 to 1000 cm -1, which indicates a stretching of the Si?O bond. The bands between 1100 and 1250 cm-1 indicate the Si?O?Si bond presence in all films. The X-ray diffraction results indicate the presence of Biosilicate with crystalline phases attributed to sodium-calcium silicate (Na2CaSi2O6). Residual stresses of the films were studied to verify the influence on the adhesion of the film to the titanium alloy substrate (Ti6Al4V). The adhesion of the film was analyzed via a scratching test. The results of the internal stress analysis indicated that the DLCBs with 0.3% Biosilicate film presented the lowest internal stress, reducing the compressive stress of the film by 28.5%. The friction coefficient results showed a decrease in the friction coefficient with the DLC film and DLCBs concerning the bare Ti6Al4V substrate, obtaining a result similar to the literature and showing that the DLC film with and without Biosilicate, at lower concentrations of Biosilicate, increases the lubrication and reduce friction. The literature shows that the more negative the open circuit potential, the more subject to corrosion. The results point to an improvement in corrosion resistance with the presence of DLCBs 0.3% film. At the end of this work, it was possible to evaluate that the best condition for film production was the concentration of Biosilicate at 0.3%. The same condition resulted in lower internal voltage, better adhesion, and better protection in the tribocorrosion test with open circuit potential. The study of the correlation between internal stresses, film adhesion, and susceptibility to corrosion is unprecedented in the literature. | |
| dc.description.physical | 54 f. | |
| dc.format.mimetype | ||
| dc.identifier.affiliation | Universidade do Vale do Paraíba | |
| dc.identifier.bibliographicCitation2 | TAVARES, Larissa Zamboni Lobo. Estudo da tensão residual em filme de carbono tipo diamante contendo biosilicato em sua estrutura. São José dos Campos, 2022. 54 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Biomédica) - Universidade do Vale do Paraíba, Instituto de Pesquisa e Desenvolvimento, São José dos Campos, 2022. | |
| dc.identifier.uri | https://repositorio.univap.br/handle/123456789/377 | |
| dc.language.iso | pt_BR | |
| dc.publisher.country | Brasil | |
| dc.publisher.initials | UNIVAP | |
| dc.publisher.institution | Universidade do Vale do Paraíba | |
| dc.publisher.program | Mestrado em Engenharia Biomédica | |
| dc.publisher.spatial | São José dos Campos | |
| dc.subject.keyword | Biosilicato | |
| dc.subject.keyword | Filme de Carbono | |
| dc.title | Estudo da tensão residual em filme de carbono tipo diamante contendo biosilicato em sua estrutura | |
| dc.title.alternative | Study of residual tension in diamond type carbon film containing biosilicate in its structure | |
| dc.type | Dissertação | |
| dc.type.masterDegree | Acadêmico |