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FACULDADE DE TECNOLOGIA DE SOROCABA (FATEC)

“JOSÉ CRESPO GONZALEZ”

José Carlos Carneiro

ESTUDO DA ADESÂO DE CIMENTO ÓSSEO PMMA EM

TITÂNIO TI-6AL-4V PARA APLICAÇÃO EM PROTESE DE

QUADRIL

Sorocaba

2019

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José Carlos Carneiro

ESTUDO DA ADESÂO DE CIMENTO ÓSSEO PMMA EM

TITÂNIO TI-6AL-4V PARA APLICAÇÃO EM PROTESE DE

QUADRIL

Relatório final de Iniciação Cientifica, apresentado

a Faculdade de Tecnologia de Sorocaba (FATEC)

“José Crespo Gonzalez” para a obtenção do

certificado

Orientadora: Prof.ª Drª Luciana Sgarbi Rossino

Sorocaba

2019

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RESUMO

Este trabalho tem por finalidade analisar as propriedades de aderência do cimento ósseo

Polimetilmetacrilato PMMA ao biomaterial titânio liga Ti-6Al-4V, que são empregados

nas áreas ortopédicas. Este metal é componente básico na fabricação de implantes e

elementos de regeneração óssea. O titânio é um material que apresenta as melhores

propriedades em relação a outros utilizados em implantes no corpo humano, por possuir

alta capacidade de resistência à corrosão e ao desgaste. A utilização de metais não

apropriados acelera o processo corrosivo do metal em contato com o sangue, células e

outros tecidos biológicos. Com a realização deste estudo, foram realizados ensaios de

tração para determinar a adesão entre o cimento ósseo PMMA e o biomaterial titânio liga

Ti-6Al-4V, com acabamento superficial diferenciado: apenas lixado e lixado e polido.

Com os dados obtidos nos testes foi possível determinar a força de aderência do cimento

ósseo na superfície de contado do metal. A realização deste estudo busca melhorar as

propriedades de adesão do cimento ósseo ao titânio, pois no atual processo, o cimento

adere ao osso, provocando perda óssea ao retirar o implante, acarretando complicações

no sistema biológico do paciente. Observou-se que a adesão do cimento ósseo no material

com acabamento polido foi superior ao material apenas lixado. Assim, o acabamento

superficial influenciou de forma significativa na adesão do cimento ao material de estudo.

Palavras chave: Biomateriais, Ti-6AL-4V, adesão, cimento ósseo (PMMA)

ABSTRACT

This work aims to analyze the adhesion properties of polymethylmethacrylate-PMMA

bone cement to Ti-6Al-4V titanium alloy biomaterials, which are used in the orthopedic

areas. This metal is a basic component in the manufacture of implants and elements of

bone regeneration. Titanium is a material that has the best properties compared to others

used in implants in the human body, because it has a high resistance to corrosion and

wear. The use of unsuitable metals accelerates the corrosive process of metal in contact

with blood, cells and other biological tissues. With the accomplishment of this study,

tensile tests were carried out to determine the adhesion between the PMMA bone cement

and the titanium biomaterial Ti-6Al-4V alloy, with differentiated surface finish: only

sanded and sanded and polished. With the data obtained in the tests it was possible to

determine the force of adhesion of the bone cement on the counted surface of the metal.

3

The purpose of this study is to improve the adhesion properties of bone cement to

titanium, because in the current process, cement adheres to the bone, causing bone loss

upon removal of the implant, causing complications in the patient's biological system. It

was observed that the adhesion of the bone cement to the polished finish material was

superior to the only sanded material. Thus, the surface finish influenced significantly the

adhesion of the cement to the study material.

Key words: Biomaterials, Ti-6AL-4V, adhesion, bone cement (PMMA)

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SUMÁRIO

1. Introdução..................................................................................................................... 5

2. Revisão bibliográfica..................................................................................................... 7

3.Objetivos.......................................................................................................................20

4. Materiais e métodos ................................................................................................... 21

5. Resultados e discussões ............................................................................................. 28

6. Conclusões.................................................................................................................. 38

7. Referências.................................................................................................................. 39

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1 – INTRODUÇÃO

A expectativa de vida crescente da população demanda inovações na saúde tais

como implantes ortopédicos que utilizam biomateriais com fácil adaptação no ser humano

por possuir alta resistência ao desgaste e corrosão devido as propriedades mecânicas,

químicas, físicas e biológicas.

Quando há utilização de metais não apropriados, o processo corrosivo do metal em

contato com o sangue, células e outros tecidos biológicos é acelerado. Dentre as

categorias de materiais que são utilizados como implantes no ser humano, destacamos o

titânio por possuir excelente biocompatibilidade e osseointegração no corpo humano

evitando desta forma o processo corrosivo (PIRES, BIERHALZ, MORAES, 2015).

Desde a década de 80 o titânio está sendo amplamente aplicado como material para

implante ortopédico pois possui umas das melhores biocompatibilidades com o corpo

humano e resistência a corrosão em comparação a outros metais (RODRIGUES, 2013).

O titânio foi descoberto em 1791, por William Gregor, ao realizar experiências

de tratamento da ilmenita com ácido sulfúrico e ácido clorídrico concentrado. O nome

titânio tem origem na palavra grega titanes, que na mitologia grega, é um dos filhos de

Urano Céu e Gaia Terra, (LEYENS, 2003). A utilização do titânio se deve a suas

propriedades excepcionais como densidade baixa 4,5 g/cm3, tenacidade, alto ponto de

fusão 1.568ºC, grande resistência à corrosão, equivalente à da platina, elevada resistência

mecânica, comparável à do aço, e estabilidade térmica que podem ainda ser melhoradas

com a adição de elementos de liga.

Na crosta terrestre, é o nono elemento mais abundante. Na natureza, apresenta-se

através de combinações químicas, geralmente, com oxigênio e ferro. Os principais

minerais utilizados na produção de titânio são a ilmenita, óxido de ferro e titânio

(FeTiO3), e o rutilo, dióxido de titânio (TiO2), por possuírem importantes vantagens

econômicas. O titânio também é considerado um metal pouco reativo em temperatura

ambiente (BARBOSA, 2014, COLLING, 1984).

O titânio, em especial a liga Ti-6Al-4V, utilizada neste trabalho, é considerado um

biomaterial, termo usado para indicar os materiais que fazem parte de implantes médicos,

utilizados na medicina, odontologia e medicina veterinária, ou seja, esta liga pode ser

usada em todas as áreas relacionadas ao cuidado com a saúde do ser humano. Os

biomateriais, portanto, estão mais relacionados a dispositivos médicos, sobretudo aqueles

que são temporários ou permanentes implantados no ser humano.

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Este material possui diferenças em relação a outros biomateriais, por proporcionar

melhor adesão do tecido ósseo à prótese (CUNHA, 2008). Os vários estudos realizados

nesta área têm mostrado a influência da rugosidade e da porosidade da superfície de um

implante ortopédico sobre o processo de osseointegração. O sucesso clínico de um

implante depende da osseointegração, responsável pelo crescimento e pela adesão do

tecido ósseo à prótese.

A osseointegração dos implantes é avaliada através da força de adesão existente

entre o osso e a superfície do implante (BRANEMARK, 1983), essa aderência é feita pelo

cimento ósseo PMMA, classificado como um polímero e também conhecido como

cimento ósseo acrílico. É o principal polímero usado como cimento ósseo em aplicações

médicas ortopédicas, para preenchimento ou fixação de próteses, pois possuem excelentes

propriedades mecânicas, aliadas à sua excelente biocompatibilidade (SANTOS JUNIOR,

2007).

O objetivo deste trabalho é buscar melhorar as propriedades de adesão do cimento

ósseo ao titânio, pois no atual processo, o cimento adere ao osso, provocando perda óssea

ao retirar o implante, acarretando complicações no sistema biológico do paciente. Com

os resultados obtidos, espera-se melhorar a qualidade do implante, diminuindo a perda

óssea do paciente que receberá o implante de titânio.

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2 - REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

Titânio e liga Ti-6Al-4V

Após a descoberta de William Gregor, Matthew Albert Hunter, da Rensselaer

Instituto Politécnico de Troy, N.Y., foi capaz de isolar o metal em 1910 por aquecimento

em tetracloreto de titânio (TiCl4) com sódio. Finalmente, Wilhelm Justin Kroll, de

Luxemburgo, é reconhecido como pai da indústria do titânio. Em 1932 ele produziu

quantidades significativas de titânio combinando TiCl4 com cálcio. No início da Segunda

Guerra Mundial, ele fugiu para os Estados Unidos, onde na Bureau of Mines, demonstrou

que o titânio poderia ser extraído comercialmente reduzindo o TiCl4 alterando o agente

redutor de cálcio para magnésio. Hoje, este ainda é o método mais utilizado e é conhecido

como o “processo Kroll” (LEYENS, PETERS , 2003).

O titânio não é, na verdade, uma substância rara, por ser o nono mais abundante

elemento e o quarto metal estrutural mais abundante na crosta terrestre ultrapassado

apenas por alumínio, ferro e magnésio. Infelizmente, raramente é encontrado em altas

concentrações, mas nunca em estado puro. Ainda hoje seu processo é apenas em lote, e

não existe processo contínuo como para outros metais estruturais, logo a dificuldade de

processar o metal torna o processo caro (LEYENS, PETERS, 2003).

As propriedades dos metais são baseadas na ligação metálica dos átomos na

estrutura cristalina. Isso significa que os elétrons de valência livres resultam em

propriedades clássicas “metálicas” como a condutividade elétrica, deformação plástica

por deslizamento atômico e por incorporação de átomos de impureza na rede cristalina

(adição de elementos de liga), consequentemente adquirindo importantes propriedades

físicas, como maior dureza e força, bem como ductilidade reduzida (LEYENS, PETERS,

2003).

As ligas de titânio apresentam duas propriedades principais, elevada resistência

especifica e excelente resistência à corrosão, que as destacam no setor aeroespacial, na

indústria química e no setor médico. As ligas de titânio são particularmente atraentes pela

sua resistência específica a temperaturas mais altas; esta resistência específica das ligas

de titânio se mantém em altas temperaturas, mas apresenta uma perda na resistência a

corrosão (LEYENS, PETERS, 2003).

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O titânio como tantos outros metais pode formar várias estruturas cristalinas, cada

uma delas estáveis em um determinado intervalo de temperatura particular. Estas

modificações são denominadas de transformações alotrópicas. Para Ti puro a fase de

baixa temperatura (α) é uma estrutura cristalina hexagonal compacta (HC), que sofre uma

transformação alotrópica a 882° C para a fase de alta temperatura (β) com estrutura cúbico

de corpo centrado (CCC), como mostrado na figura 1 (COLLING, 1984).

Figura 1: Estrutura cristalina da fase α e β do titânio

Fase α (HC) Fase β (CCC)

Fonte: LEYENS, C.; PETERS, M. Titanium and titanium alloys: fundamentals and applications.

Weinheim: Wiley-VCH Verlag, 2003.

Essas ligas são estabilizadas por elementos de soluto que têm forte efeito sobre a

temperatura de transformação. Elementos que aumentam a temperatura de transformação

são referidos como estabilizadores α, enquanto que os elementos que diminuem,

aumentando assim a região da fase β, são referidos como os estabilizadores β. Os

estabilizadores de α mais comuns são Al, O, C e N, enquanto que muitos elementos de

transição de alta fusão, como Fe, Cr, Nb, Mo, Ta, V e W, são estabilizadores de β,

conforme figura 2. Para os estabilizadores β, é necessária uma concentração mínima para

estabilizar totalmente a fase β, após resfriamento da alta temperatura (COLLING,1984).

Figura 2: Influência do elemento no diagrama de fase das ligas de Ti



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A transformação alotrópica do titânio está diretamente relacionada à variedade de

propriedades apresentadas por suas ligas. A deformação plástica como também a taxa de

difusão está relacionada com a estrutura cristalina; a estrutura hexagonal compacta tem a

característica anisotrópica, que é a característica do material de variar uma propriedade

física em uma determinada direção, causando a diferença no comportamento mecânico

do titânio na fase α. A facilidade da deformação plástica aumenta a partir da

transformação da fase α (HC), para a fase β (CCC). Isto explica a dificuldade de

deformação plástica na fase α (HC) em comparação com a fase β (CCC). As ligas de

titânio são classificadas em três estruturas predominantes α, α+β e β, com subdivisão de

estruturas perto-α e metaestável-β (LEYENS; PETERS, 2003).

Figura 3: Diagrama de fases tridimensional classificando as ligas de Ti



O diagrama de fases tridimensional mostrado na figura 3 é composto por dois

diagramas: um com elementos de liga estabilizantes da fase α (Al), e o outro com

elementos estabilizantes da fase β (V); o Alumínio (Al) é adicionado à liga como

estabilizador de fase α e endurecedor devido ao seu efeito de fortalecimento da solução

sólida; o vanádio (V) estabiliza a fase β dúctil, proporcionando trabalhabilidade a quente

da liga. Quando adicionado alumínio nas ligas de titânio (TiAl) observa-se uma melhora

na resistência à corrosão desta liga. Em temperaturas acima de 500°C as ligas TiAl se

tornam diretamente competitivas às superligas e aços. No diagrama da figura 3, o campo

da fase α é correspondente ao titânio puro e ligas com elementos estabilizantes α ou

elementos neutros. Se a quantidade de elementos estabilizantes β for ligeiramente maior,

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corresponde com o campo de ligas próximas-α (near-α). O campo α+β é correspondente

as ligas mais usadas do titânio, como a liga Ti-6Al-4V, essas ligas em temperatura

ambiente tem o volume de fase β entre 5 a 40%. E no último campo as ligas de fase β

correspondente às ligas de titânio convencionais (LEYENS, PETERS, 2003).

Atualmente, mais de 100 ligas de titânio são conhecidas, das quais, no entanto,

apenas 20 a 30 atingiram status comercial. Destes, a liga clássica Ti-6Al-4V cobre mais

de 50% de uso. Outros 20 a 30% são titânio não ligado. A liga, Ti-6Al-4V é de longe a

liga de titânio mais popular. Como já mencionado, mais de 50% de todas as ligas em uso

hoje são desta composição. A liga foi desenvolvida no início dos anos 1950 nos Estados

Unidos no Instituto de Tecnologia de Illinois e é, portanto, uma das primeiras ligas de

titânio a ser feita. Existem duas razões para o sucesso do Ti-6Al-4V: primeiro, o bom

equilíbrio de suas propriedades; segundo, é de longe a mais bem desenvolvida e testada

liga de titânio, sendo uma grande vantagem, especialmente na indústria aeroespacial. Esta

indústria é a maior usuária de Ti-6Al-4V, devido às propriedades como: baixa densidade,

resistência mecânica (1100 MPa), resistência à fluência (300°C), resistência à corrosão e

estabilidade metalúrgica (LEYENS, PETERS, 2003).

Adesão

O termo "adesão" é repleto de significados, dificultando a definição exata do

termo. A palavra adesão significa simplesmente a colagem de dois materiais semelhantes

ou diferentes; se os materiais forem idênticos, o termo "autoesão" ou "homoesão" é

aplicado; se forem diferentes, o termo preferido é "heteroesão"(MITTAL, 1976).

De acordo com MITTAL, o termo adesão é empregado em duas situações

diferentes; primeiro, adesão básica que está relacionada à natureza e às forças de ligação

entre dois materiais em contato um com o outro, isso significa que a interface da força de

ligação é a somatória de toda interação atômica, as quais representam o trabalho

necessário para separar o revestimento do substrato.

Segundo, adesão termodinâmica ou reversível, é a forma particular de adesão, é

definida como trabalho reversível feito na criação de uma interface unitária entre duas

substâncias, esta definição é simplesmente com base na mudança na energia livre do

sistema antes e depois do contato feito entre as partes (LIMA, TREVISAN, 1999).

Já, a American Society for testing and Materials (ASTM), diz que o estado da

adesão é o estado no qual duas superfícies podem consistir na força de valência ou

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bloqueio da força ou ambas. Estas diferentes definições para o mesmo termo expõem a

necessidade de estabelecer um termo mais exato.

A teoria de adesão entre dois materiais, em termos gerais, inclui mecanismo

básico de difusão, bloqueio mecânico, atração eletrostática, absorção física, ligação

química, e fraca ligação da camada.

O mecanismo de colagem basicamente tem sido definido como a resistência

mecânica (tração) que consiste na ligação entre o material depositado e o substrato

(adesão) e a atração interpartículas (coesão). A adesão do adesivo ao substrato está

relacionada a interações superficiais da partícula. Os mecanismos de ligação dividem-se

em três categorias: mecânica, metalúrgico-química e física. A adesão é uma combinação

desses mecanismos. Uma partícula fundida atingindo uma superfície preparada

convenientemente irá aplainar e se conformar à superfície ondulada e se ligará

mecanicamente às asperidades ali presentes (LIMA, TREVISAN, 1999).

Quando ocorre difusão ou ligação metálica, incluindo a formação de compostos

intermetálicos e soluções sólidas, o mecanismo de adesão é metalúrgico-químico. A

adesão da partícula ao substrato por forças de Van der Waals ou ligações de valência

secundária é uma ligação física. A ligação coesiva, que é a ligação partícula- partícula,

opera nos mesmos princípios que governam a adesão da partícula ao substrato. Para a

ligação adesiva, há influência de características da partícula como massa, taxa de

temperatura e conteúdo de calor (MITTAL, 1976).

Termos mais comuns para isso são "força de adesão", experimentalmente, a adesão

pode ser medida de duas maneiras: (a) em termos de torque, definindo a força de adesão

como a força máxima por unidade de área exercida quando dois materiais são separados,

e (b) alternativamente, em termos de trabalho ou energia, definindo o trabalho de adesão

como o trabalho feito em separar ou separar dois materiais um do outro. Forças de adesão

e trabalho de adesão só podem ser relacionadas se as suposições forem feitas sobre as

mudanças em vigor com a distância de separação para que uma integração possa ser

executada (MITTAL, 2001).

O ensaio de adesão/coesão é realizado de acordo com a norma ASTM-C633-79

(Adhesion or Cohesive Strength of Flame-Sprayed Coatings), a qual prevê a junção do

corpo de prova com uma contraparte de mesmas dimensões. Para a junção, é utilizando

um adesivo. Após a cura do adesivo, o conjunto montado é tracionado até que ocorra a

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separação. Avalia-se, então, a adesão do adesivo e o substrato e a região da fratura. Para

tanto, a necessidade de confeccionar um dispositivo de compensação para os ensaios,

conforme definido na norma, o qual é ilustrado na figura 4 (ASTM-C633-79).

A adesão é a propriedade mais importante de um revestimento. Surgindo a

necessidade de um método de teste de adesão simples e confiável para evitar testes de

campo caros (LIMA, TREVISAN, 1999).

Figura 4: Dispositivo de compensação para tracionamento no ensaio ASTM-C633-79

Fonte: VARAVALLO, R., MANFRINATO, M., D., ROSSINO, L., S., MALUF, O., CAMARGO, F.,

Adhesion of Thermally Sprayed Metallic Coating. Jornal of ASTM international, Vol. 9, No. 2, 2012.

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Para interpretar os resultados do ensaio de adesão, depende do propósito de usar

este método na descrição da falha. O valor da força de adesão ou coesiva medida

representa a parte mais fraca do sistema, seja no revestimento ou em uma interface,

adesivo, substrato. Um microscópio de baixa potência com uma ampliação de até 100x é

sugerido para determinar a localização da falha. A força de adesão do revestimento é

inteiramente na interface do substrato e revestimento. A resistência coesiva do

revestimento é dada se a ruptura for apenas dentro do revestimento. A falha no agente de

ligação pode ser um resultado satisfatório para um teste de garantia de controle de

qualidade, ou para um teste de qualificação, se a resistência do agente de união for maior

que a aderência mínima exigida ou a força de coesão do revestimento. Se a falha ocorrer

em uma combinação desses locais, geralmente nenhuma interpretação da causa inicial

pode ser fornecida (ASTM-C633-79).

Segundo a ASTM, é possível determinar a força que o adesivo adere a superfície

do substrato, através da fórmula abaixo.

Cálculo:

Força de adesão ou coesão = carga máxima / seção transversal da área.

O modo de falha pode ser descrito como interfacial, coesivo, ou a mistura

interfacial / coesivo. Testes de laboratório devem induzir as falhas de serviço observadas,

caso contrário, esses testes serão de aplicação limitada ao projeto de engenharia e controle

de qualidade. Medições úteis da força de adesão e interpretação de resultados de testes

para prever a vida útil dos revestimentos são os problemas mais desafiadores enfrentados

pelos cientistas. A adesão de revestimentos não é apenas uma problema de cada lamela

dentro de um revestimento, mas também envolve a integridade da interface entre o

substrato e revestimento, tensões residuais, propagação de trincas e tamanho de poros e

distribuição, a mecânica da fratura considera a energia necessário para iniciar ou propagar

trincas e avalia o aderência do sistema de revestimento em termos de tenacidade à fratura

(LIN, BERNDT, 1994).

Medidas de adesão possuem dificuldades porque qualquer avaliação de

propriedade mecânica de revestimentos, envolve a fixação de um dispositivo de

carregamento ao revestimento sem influenciar a propriedade que está sendo medida.

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Alguns estudos abordam este problema fabricando um disco que pode ser removido de

um componente de acoplamento. A força na fratura é usada para encontrar um parâmetro

denominado "força de adesão" do revestimento, o estresse provocado na falha é chamado

de força de adesão à tração ou força de ligação e é uma propriedade importante para

caracterizar o ensaio. Através dos estudos descobriram que a força do revestimento parece

aumentar com uma diminuição na relação da espessura do revestimento sobre o diâmetro

da amostra, presumivelmente devido à penetração do adesivo no substrato ou mudanças

na transferência de tensão através do revestimento. Nos últimos anos, com a adoção do

desenho, apresentado na figura 4, que são utilizados para ensaios experimentais, obtendo

medidas de força de ligação junto com outras medições físicas (rugosidade, resistência

elétrica, porosidade, etc), estão sendo usados para selecionar revestimentos adesivos para

aplicações industriais (LIN, BERNDT, 1994).

Na forca adesiva, há duas forças em jogo na ligação adesiva: adesão e coesão,

cada uma também, no nível molecular, descrita como força de Van der Waals. Na ligação

adesiva ocorre na interface do material como o substrato, o que o adesivo está aderindo é

extremamente importante, conforme figura 5. A força coesiva é a ação ou propriedade

química de moléculas que resistem à separação, sendo mutuamente (intermolecular)

atraente, como a formação de água em gotículas (LIN, BERNDT, 1994).

Figura 5: Representação de adesão e coesão

Fonte: LACOMBE, R., Adhesion Measurement Methods Theory and Practice. Taylor & Francis

Group, FL, USA, 2005.

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Tipos de falha de ligação adesiva:

Falha no substrato / adesivo

Figura 6: Falha no substrato

LACOMBE, R., Adhesion Measurement Methods Theory and Practice. Taylor & Francis Group, FL,

USA, 2005.

O substrato é mais fraco que as forças transferidas por ligações adesivas e

coesivas. O material se quebra e o substrato é separado em pedaços. Falha no substrato

este é o melhor tipo de falha, simplesmente indica que a força da ligação adesiva e o

próprio adesivo (e a quantidade correta aplicada) é a fórmula certa para a aplicação

(LACOMBE, 2005).

Falha na adesão

Figura 7: Representação de falha na adesão



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A ligação entre o substrato e o adesivo é quebrada quando as forças exercidas na

conexão são maiores do que a força criada entre o substrato e o adesivo. Essa é uma forma

muito comum de falha ao substrato ao qual se está analisando, ter um substrato limpo e

seco resultará em melhores resultados de adesão, esta é a falha mais comum quando se

ligam materiais diferentes. O adesivo (cola, tinta, revestimento, fita adesiva, etc.) tem

mais atração química e / ou mecânica por um substrato do que pelo outro. Quando o

material colado é submetido a testes de cisalhamento (separados à mão), os dois pedaços

se separam e todos ou a maioria do adesivo permanecem em um substrato. Isso é chamado

de "delaminação" (LACOMBE, 2005).

Falha de coesão

Figura 8: Representação de falha de coesão



A ligação entre as moléculas dentro do adesivo é forçada a falhar porque a força

externa excede a ligação coesiva. Coesão é a falha mais comum quando o adesivo é muito

fraco para a aplicação pretendida. Como apresentado na figura 8, a adesão aos substratos

é maior que a integridade estrutural do adesivo. Isso pode ocorrer com adesivos “suaves”,

como certos uretanos e silicones, também pode ocorrer se a linha adesiva for aplicada

com muita espessura (LACOMBE, 2005).

Estas propriedades a respeito da adesão são demonstradas no artigo Adhesion of

Thermally Sprayed Metallic Coating, publicado no Journal of ASTM International vol.

9, nº2, pelos autores (VARAVALLO, MANFRINATO, ROSSINO, MALUF,

CAMARGO, 2012), que analisa os revestimentos protetores aplicados pelo pulverizador

térmico para reduzir a taxa de desgaste e aumentar a resistência à corrosão de materiais,

peças e componentes estruturais, a fim de determinar a força de adesão de revestimentos

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pulverizados pelo métodos HVOF e AS. Para a realização do estudo, utilizaram um aço

1020, conforme Figura 4, parte (b), no qual para realizar o revestimento foi pulverizando

em sua superfície pelos métodos mencionados anteriormente, com os respectivos

componentes, sendo que cada composição revestida obteve um código: 1342 VM,

1350VM, 8812, STELLIT 6 PM SD 38 EF, 97MXC, 140MXC, em seguida realizaram a

união das partes com o adesivo 3M Scotch Weld DP 460, apresentado na figura 9.

Figura 9: Material revestido e colado



A figura 10 ilustra as topografias e fraturas produzidas pelo teste de adesão em

amostras não revestidas e em amostras termicamente pulverizadas com os materiais

STELLIT 6 PM SD 38 EF, 97 MXC, 140 MXC, 1342 VM, 1350 VM e 8812

(MANFRINATO, ROSSINO, et al, 2012).

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Figura 10: (a) Superfícies de fratura e aparência macrográfica de amostras não revestidas e amostra de

teste pulverizado com (b) STELLIT 6 PM SD 38 EF, (c) 97 MXC, (d) 140 MXC, (e) 1342 VM, (f) 1350

VM, e (g) 8812



Uma comparação dos revestimentos pulverizados com nanopó revela uma

pequena diferença na porcentagem de porosidade e a forma dos grãos. Os revestimentos

pulverizados com 1350 VM, 1342 VM e 8812 nanopó mostram alta porosidade aparente.

Esta alta porosidade é devido ao fato de que, ao fundir no processo HVOF, nanopós

formam gotículas líquidas que se estabelecem e aderir à camada. As superfícies destas

gotículas oxidam durante o processo de deposição. Os revestimentos de spray de

STELLIT 6 PM SD 38 EF, 97 MXC e 140 MXC, mostram maior porosidade, que é devido

a formação de grandes gotas depositadas a baixas velocidades no processo AS. Os

resultados do teste de aderência do material base (não pulverizado) indicaram uma adesão

média.

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A força do adesivo 3M Scotch-Weld DP-460 é de 63,04 MPa, e a força de adesão

dos revestimentos são um fator limitante na avaliação da aderência entre as partes, pois a

força de adesão é menor do que alguns adesivos, conforme Tabela 1, (MANFRINATO,

ROSSINO, et al, 2012).

Tabela 1: Limite de adesão (MPa), no adesivo e o material revestido



3 – OBJETIVO

Esta pesquisa objetiva analisar as propriedades de aderência do cimento ósseo

PMMA ao biomaterial titânio liga Ti-6Al-4V, com modificações na superfície da

amostra, pelo processo de lixamento e polimento.

Através do ensaio de tração, foi observado o comportamento de aderência entre o

titânio e o cimento empregado. Para isso foram realizadas as seguintes operações:

a) elaborar o desenho e realizar a confecção das amostras para o ensaio de tração;

b) realizar a modificação na superfície através do processo de lixamento e

polimento, reduzindo a rugosidade superficial;

c) realizar a união entre as amostras de titânio e cimento ósseo para que se possa

analisar a aderência dos mesmos;

d) realizar o ensaio de tração das amostras devidamente unidas;

e) com os resultados obtidos em todas as operações comentadas acima para

analisar as informações relevantes do experimento.

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4 – MATERIAIS E MÉTODOS

O material utilizado para o desenvolvimento do presente estudo foi a liga Ti-6Al-

4V, fornecido no formato de barra com dimensões 25.4x540 mm. A barra foi utilizada

para se obter corpos de prova por usinagem, utilizando o laboratório de usinagem da Fatec

Sorocaba.

Para simular o ensaio de adesão do cimento ósseo PMMA na prótese de quadril

foi necessário realizar alterações no desenho estabelecido, pela norma ASTM-C633-79,

apresentado na figura 4, parte (b), pois no procedimento cirúrgico, para o encaixe da

prótese, a furação do osso é realizado com uma broca de 11 mm; após esta etapa, adiciona-

se o cimento ósseo devidamente preparado na cavidade feita pela furação com a broca

para realizar o encaixe da prótese de titânio na cavidade com o cimento ósseo, aplicando

uma pressão manual para que ocorra a união entre o osso, a prótese e o cimento ósseo. A

alteração resultou no desenho do corpo de prova para substituir a parte (b) da figura 4,

como apresentado na figura 11 com suas dimensões, e os corpos de prova usinado de

acordo com o desenho da figura 11 está ilustrado na figura 12.

Figura 11: Desenho do conjunto do corpo de prova, medidas em mm.

Fonte: Próprio autor

21

Figura 12: Amostras de titânio


Para ter uma melhor visualização das etapas realizadas, apresenta-se um

fluxograma descrevendo de forma mais detalhada as etapas deste presente estudo,

conforme apresentado na figura 13.

Figura 13: Fluxograma das etapas realizadas do presente estudo


TI-6AL-4V

CONFECÇÃO DAS AMOSTRAS

PREPARAÇÃO DOS CORPOS DE PROVA E

MEDIÇÃO DA RUGOSIDADE

CONFECÇÃO DO DISPOSITIVO PARA

UNIÃO

UNIÃO DOS CORPOS DE PROVA

ENSAIO DE ADESÃO

SIMULAÇÃO ESTÁTICA

ANÁLISE VISUAL

22

Análise visual

A análise visual permite de forma fácil e rápida, averiguar se as dimensões e

acabamento obtidos após a usinagem estão de acordo com o desenho, na usinagem de

ligas de titânio, por apresentar baixa condutividade térmica, ocorre altíssimas

temperaturas ocasionadas pelo atrito entre a ferramenta e a peça na usinagem, provocando

desgaste prematuro da ferramenta de corte, havendo a necessidade de utilização de

ferramentas adequadas para obter uma usinagem satisfatória em termos de acabamento.

Esse aquecimento pode promover distorções nas dimensões após a usinagem e provocar

alterações no visual das amostras, portanto visto a necessidade do emprego de uma análise

visual, para identificar possíveis erros que possam aparecer nas etapas deste presente

trabalho.

Confecção das amostras

É comprovado que o titânio e suas ligas são materiais que apresentam dificuldades

na usinagem, sabendo disso espera-se uma maior dificuldade nas operações como

perfuração, rosqueamento e escareamento. O titânio é um mau condutor de calor, ou seja,

o calor gerado pelo corte não é dissipado rapidamente. Por isso, a maior parte do calor se

concentra na aresta da ferramenta de corte e na superfície de corte na peça. O titânio

apresenta uma forte tendência a reagir quimicamente com o material da ferramenta nas

temperaturas de usinagem. Isso causa descamação, soldagem e adesão, assim como rápida

deterioração da ferramenta de corte, essa dificuldade na usinagem, em especial a liga Ti-

6AL-4V, se dá pelos seus elementos de liga, assim como ocorre em outros materiais

ligados. As usinagens das amostras ocorreram no laboratório de usinagem da Fatec

Sorocaba, utilizando torno universal, conforme Figura 14.

23

Figura 14: Torno universal do laboratório de usinagem da Fatec Sorocaba


Como antes mencionado o titânio apresenta algumas dificuldades no processo de

usinagem, para obtenção dos corpos de prova as ferramentas de corte utilizadas no

processo são de metal duro, pois elas suportam o atrito e o aquecimento gerado entre a

peça e ferramenta, sem se danificar de forma rápida, alguns outros cuidados foram

tomados como velocidade de corte, utilizando 580 RPM, pois rotações elevadas

provocam desgaste prematuro das ferramentas, e aquecimento acelerado do material a ser

usinado, foi estabelecido avanço de 0.4mm/rot. No processo de furação, os cuidados

foram redobrados, como já era de se esperar a dificuldade de usinar furos, o aquecimento

provocado pelo atrito, faz com que o material sofra dilatação, no caso de furos o diâmetro

diminui.

No contato da broca com o material ocasionou aquecimento elevado, mesmo com

óleo refrigerante no local, dificultando remoção de material, com essa dificuldade, houve

a necessidade de controlar a velocidade de corte e avanço da ferramenta, iniciando a

furação com uma broca de 5mm, com rotação 580 PRM, conforme foi aumentando o

diâmetro do furo, até a medida final, diminuímos a velocidade de corte, quanto maior o

diâmetro da broca, menor a velocidade de corte, assim não é a alta rotação que provoca a

remoção de material, mas sim o torque da broca em contato ao material usinado, essa

informação vale para diâmetros maiores de broca.

24

Preparação e limpeza dos corpos de prova e medição da rugosidade

Os corpos de prova usinados conforme figura 12 do material Ti-6Al-4V foram

preparadas obtendo amostras com dois tipos de acabamento superficial: lixados com lixa

d’água, 220, 400, 600, 1200, seguindo da mais grossa para a mais fina, obtendo uma

superfície livre de marcas de usinagem e polido, que passou pelo mesmo processo do

lixado, posteriormente foram polidas com pasta de óxido de cromo, com tecido de

algodão nas regiões onde ocorreram o contato com o cimento ósseo. Em seguida após

serem lixadas e polidas, os corpos de prova passaram pelo processo de limpeza. Na

limpeza foi utilizado detergente neutro e água corrente, para a obtenção de uma superfície

limpa, em sequência as amostras foram limpas com álcool etílico para remover qualquer

tipo de impurezas presente nos corpos de prova, pois impurezas afetam a aderência do

cimento ósseo a superfície do material, provocando alterações nos resultados obtidos no

ensaio de adesão.

Com os corpos de prova lixado e polido, foram levados a um aparelho

denominado rugosimetro, este aparelho possui uma espécie de agulha na ponta, esta

agulha percorre a superfície do material, conseguindo medir as imperfeições superficiais

que é impossível de ser visualizadas a olho nú, estas imperfeições superficiais são

denominadas de rugosidade superficial. Para obter tais dados utilizamos um rugosimetro

da marca Taylor Hobson.

Confecção do dispositivo para união dos corpos de prova

Para que o cimento ósseo adira as duas partes do corpo de prova, projetou-se e

desenvolveu-se um dispositivo capaz de juntar as duas partes da amostra, e o cimento se

espalhasse de maneira uniforme e homogênea, mantendo um posicionamento correto e

uma pressão constante e igual nos dois corpos de prova, como apresenta-se no desenho

da figura 15. Assim garantindo a união ao mesmo tempo dos conjuntos, sem que haja

variações nos resultados de adesão.

25

Figura 15: Dispositivo de acondicionamento dos corpos de prova.


União dos corpos de prova

Com os corpos de prova preparados para união entre eles, foi preparada a mistura

do cimento ósseo PMMA, e adicionado na cavidade da amostra, simulando a perfuração

do osso, logo após essa etapa, a outra parte da amostra que simula o implante é encaixada

o quanto antes, pois o cimento ósseo reage de forma muito rápida e expande de forma

considerável, tendo a necessidade de aplicar uma certa pressão para que ocorra a correta

união entre as partes, expressado na figura 16.

26

Figura 16: União dos corpos de prova

Áreas superficiais do CP lixado e polido Local da adição do cimento ósseo PMMA


Ensaio de adesão

Com os corpos de prova que passaram pelo processo de união mencionado, logo

após a cura do cimento ósseo, foi submetido ao ensaio mecânico de tração, na máquina

de tração EMIC modelo DL30000N, apresentado na figura 17, aplicando uma carga de

tensão a cada amostra a uma taxa constante entre, 0.013 mm/s à 0.021 mm/s, até que

ocorra a ruptura, a temperatura ambiente, para verificar a resistência mecânica da união

das peças. Esta etapa foi realizada no laboratório de ensaios mecânicos da FATEC

Sorocaba, conforme a norma ASTM-C633-79.

Figura 17: Máquina de tração.


27

Com os dados obtidos nos ensaios de tração, foi possível determinar a eficácia de

adesão do cimento ósseo a superfícies de contado do metal em comparação a amostra sem

polimento, e determinar a influência que a superfície polida realiza no material titânio.

Com essa alteração superficial poderemos analisar se houve ganho na capacidade de

aderência do cimento ósseo PMMA ao biomaterial titânio.

Simulação estática

Para simular as tensões aplicadas no revestimento de cimento ósseo no momento

da tração, foi necessário realizar simulações do comportamento do referido revestimento.

No entanto o fornecedor do cimento ósseo PMMA, não obtém informações a respeito de

tais dados, sendo necessário utilizar um material que tenha um comportamento similar ao

utilizado neste estudo. Com a ajuda do software de engenharia Solidworks foi possível

verificar a capacidade de resistência a tração que o revestimento suporta até que ocorra

sua completa fragmentação. No software, foram feitos os desenhos dos corpos de prova

unidos, assim conseguimos obter o perfil que o cimento ósseo assumiu entre as partes,

retiramos os corpos de prova, ficando somente a forma do perfil das partes, com este

perfil conseguimos simular as tensões aplicadas no revestimento de cimento ósseo.

5 - RESULTADOS E DISCUSSÕES

Os resultados dos estudos realizados assim como as experiências feitas nos

laboratórios de usinagem e de materiais foram analisados e discutidos, respeitando a

sequência de materiais e métodos.

Após os corpos de prova serem lixados e polidos, realizamos a medição da

rugosidade superficial no aparelho denominado rugosimetro da marca Taylor Hobson. Os

valores das rugosidades superficiais obtidas no rugosimetro estão apresentadas na tabela

2.

Tabela 2: Rugosidade superficial das amostras obtidas no rugosimetro

Forma da superfície Rugosidade (µm)

Polido 0.0426

Lixado 0.0950


O ensaio de adesão/coesão do substrato e o cimento ósseo foi realizado de acordo

com a norma ASTM-C633-79 (Adhesion or Cohesive Strength of Flame-Sprayed

28

Coatings), que determina a união do corpo de prova com uma contraparte, que está

demonstrado na figura 11 deste estudo, com as devidas alterações mencionadas

anteriormente. Para a união foi utilizado um adesivo, que neste caso é o cimento ósseo

PMMA. Após realizada a união dos corpos de prova, aguardamos a cura do cimento, para

tracionar o conjunto montado até que ocorresse a separação.

Em seguida foi analisada a adesão do revestimento de PMMA ao biomaterial

titânio, podendo assim verificar as formas de fratura presente na região.

União dos corpos de prova

Com o dispositivo para a união entre as partes confeccionado, foi possível

verificar através de sua utilização que o dispositivo atendeu a que foi proposto. O cimento

ósseo apresentou uniformidade, e se espalhou de forma homogênea na cavidade onde foi

depositado através da força aplicada entre as partes, um fator que vale mencionar é o

alinhamento e concentricidade que os corpos de prova apresentaram com a utilização do

dispositivo. O dispositivo confeccionado está representado na figura 18.

Figura 18: Dispositivo de união


Os corpos de prova que simulam o osso foram acondicionados no dispositivo,

figura 18, para que ocorresse o posicionamento vertical das partes, pois se estivessem

descentralizadas não seria recomendável realizar o ensaio de adesão. Isso impossibilitaria

de utilizar o referido ensaio devido aos erros ocorridos nas análises dos resultados, porque

as forças de adesão não seriam distribuídas de forma igualitária pela área dos corpos de

29

prova. Tomado este cuidado, então foi aplicado o cimento ósseo na cavidade, como

demonstrado na figura 19.

Figura 19: Corpos de prova recebendo a aplicação do cimento.


Este processo foi replicado para os dois conjuntos de corpos de prova, com uma

camada de cimento ósseo aplicada de aproximadamente 1 mm de espessura. Em seguida,

os corpos de prova que simulam o implante foram posicionados na cavidade contendo o

cimento ósseo, com a ajuda de uma “luva” confeccionada especialmente para o

posicionamento concêntrico entre as partes, mantendo assim até a cura do cimento entre

as partes dos corpos de prova, como apresentado na figura 20 (a) e (b).

Figura 20: Posicionamento entre as partes dos corpos de prova (a) e (b).

(a) (b)


30

Após esta etapa, para que ocorresse uma união correta entre as partes e o cimento

se espalhasse de forma proporcional pela área da cavidade, foi necessário aplicar uma

carga de valor fixo, 15 Kg/cm2 (1.47MPa), para garantir uma pressão na junção figura 21

(a), porque é possível avaliar que, nos ensaios, as aplicações de pressões variadas, durante

a união, podem interferir nos resultados. O excesso do cimento ósseo se conteve na saída

entre a região da junta dos corpos de prova, não interferindo nos testes, figura 21 (b).

Figura 21: Aplicação de carga, (a), contenção do excesso de cimento, (b).

(a) (b)


Ensaio de adesão

O ensaio de adesão foi realizado no equipamento EMIC apresentado na figura 17,

utilizando carga nominal de 200 N/cm2, equivalente a (2 MPa) e taxa de deslocamento de

0,02 mm/s. Após o rompimento entre o cimento e o substrato os corpos de prova foram

levados para uma análise mais detalhada da região de fratura. Na figura 22, os corpos

estão montados no dispositivo para serem tracionados na máquina de tração.

31

Figura 22: Conjunto montado no dispositivo para ensaio de adesão na máquina de tração


Quando a superfície usinada não sofre acabamento por polimento, somente

lixamento, o perfil se torna mais rugoso em comparação a polida, conforme tabela 2, já

que uma superfície rugosa possui uma área maior de contato em relação a polida,

proporcionando teoricamente uma melhor aderência entre o cimento e o substrato. Mas

como mostra a tabela 3, a força para romper a ligação adesiva do revestimento e o

substrato foi maior no material polido. Esta questão da adesão pode estar relacionada à

viscosidade do cimento ósseo, que não preencheu todo o perfil da rugosidade do corpo de

prova lixado. Isto pode estar relacionado com a menor adesão do cimento no corpo de

prova lixado.

Outra explicação mais plausível para este resultado é, quando se tem uma

superfície polida, na aplicação da força na união entre as partes, formar-se um vácuo entre

as superfícies do revestimento e o substrato, dificultando a separação entre as partes,

sendo necessária uma força maior para ocorrer a separação; isso pode justificar a

diferença nas medidas obtidas através do ensaio de adesão.

Tabela 3: Força de adesão em (MPa), obtidas no ensaio

Força de adesão (MPa)

Forma do revestimento 1º ensaio 2ºensaio

Polido 86.77 77.52

Lixado 53.38 41.62


32

Outro fator de extrema importância, observado no teste de adesão, é o alinhamento

rigoroso do sistema dispositivo de fixação das garras do equipamento de tração, figura

22. Qualquer desvio pode levar a incorreções de resultados pela aplicação diferenciada

da carga pela área da seção transversal do revestimento. Este detalhe não recebe nenhuma

consideração na referida norma. Observados todos esses detalhes e cuidados nos

experimentos realizados, houve coerência nos resultados obtidos, (LIMA, TREVISAN,

1999).

Análise da forma de fratura

O modo de fratura dos revestimentos nos ensaios de adesão ocorre em três tipos

de aderência realizado em testes de tração de adesivos. Portanto essas fraturas são

classificadas de acordo com seu local, ou seja, sendo adesivo (revestimento/interface

substrato), coesiva (no revestimento) e adesivo (no adesivo ou nas suas interfaces),

conforme figura 23, (MANFRINATO, ROSSINO, et al, 2012), devendo destacar-se que

o valor medido na adesão é obtido pela carga de ruptura no referido ensaio, dividido pela

área da seção transversal em teste, considerando-se o grau de cobertura de partículas após

o ensaio de adesão (o que ficou no substrato), (MITTAL, 1976).

Figura 23: Tipos de fratura resultantes do ensaio de adesão



33

No presente estudo, as análises executadas a respeito das superfícies fraturadas

obtidas no ensaio de adesão mostraram que os resultados de adesão conseguidos nos testes

são coerentes. Em cada tipo de base e situação específica presente nos corpos de prova,

vemos que, na figura 24 (a) e (b), o revestimento com cimento ósseo se espalhou de forma

igualitária em toda a superfície do corpo de prova, dessa forma foi constatado que a

pressão de 1.47 MPa aplicada no momento da união é considerada válida para este tipo

de união. Na execução dos ensaios, verificou-se que a observação de todas as

recomendações ou exigências da norma é fundamental para que ocorra a validação dos

resultados.

Figura 24: Imagem do revestimento e substrato, (a), descolamento do revestimento do corpo de prova

lixado, (b).


A figura 24 (a) demonstra que o revestimento de cimento PMMA descolou-se por

completo da outra parte do substrato, evidenciando que a forma da fratura ocorrida entre

as partes pode ser considerado um ensaio pobre, pois a fratura ocorreu entre o

revestimento e a parte que simula o osso, como está representado na figura 23; mas a

figura 24 (a) evidencia a força de coesão que o cimento ósseo PMMA apresenta, pois na

figura citada não denota nenhuma forma de destacamento do revestimento do cimento

ósseo, permanecendo assim intacto. Já a figura 24 (b) observa-se que o corpo de prova da

esquerda que foi lixado, da respectiva figura houve um pequeno desprendimento do

revestimento, dando indícios tanto de falha na interface do revestimento e substrato, como

34

início de falha no adesivo, tornado assim um ensaio pobre. O mecanismo de adesão entre

o cimento ósseo e os corpos de prova foi considerado mecânico físico.

Simulação estática

Todas estas informações obtidas através do ensaio de adesão, é a respeito da

adesão entre o cimento ósseo e o substrato, as forças para romper os objetos citados foram

coletadas e apresentadas na Tabela 3 deste trabalho. No entanto não se sabe ao certo qual

é a força que o revestimento suporta antes de romper, havendo, pois, a necessidade de

obter este tipo de informação. Com a ajuda do software de engenharia Solidworks,

conseguimos simular a força que o revestimento suporta antes de romper internamente

entre as partes do corpo de prova, pois é necessário obter informações a respeito de quanto

esforço o material suporta antes de se deformar para então começar a romper. O fabricante

do revestimento não possui informações a respeito de qual é a força necessária para que

o material suporte os esforços aplicados no referido ensaio, o que foi necessário utilizar

um material que suportasse de forma semelhante a força máxima de tração que a Tabela

3 apresenta.

A figura 25 está simulando o tracionamento do revestimento no software de

engenharia Solidworks.

Figura 25: Simulação estática realizada no software Solidworks.

35


Nesta figura 25 (a), está representado somente o revestimento assumindo o perfil

que se formou entre o conjunto de corpo de prova, começando a aplicar a força de tração,

a cabeça (circunferência maior) começa a se deformar com uma força de 2.12MPa.

Já na figura 25 (b), apresenta-se uma deformação maior em relação à anterior com

o aumento da força de tração que nesta etapa está em 3.70MPa, observa-se com o aumento

da força aplicada, como indicado na escala a tonalidade ocorre uma variação.

A partir da figura 25 (c), o revestimento apresenta uma deformação acentuada com

o aumento de tensão aplicada no revestimento, esta força está em 3.99MPa.

Nesta figura 25 (d), observa-se o início da fragmentação do revestimento, com o

contínuo aumento de força, que neste caso está em 4.28MPa.

Já a figura 25 (e), apresenta a total fragmentação do revestimento, havendo quebra

entre as suas partes, nesta etapa a força chega a 4.57MPa.

36

O material utilizado nesta simulação, que se aproxima em termos de valores de

resistência a tração do revestimento de cimento ósseo PMMA, encontra-se na galeria de

materiais do software de engenharia Solidworks. O material que mais se aproxima é o

PEI, o qual resiste a uma força de tração de 85MPa, sendo considerado um plástico na

referida galeria do software utilizado.

Conforme visto na figura 25, observa-se que o aumento da tensão o material

começa a se deformar na cabeça (circunferência maior) e se propaga para o resto do corpo

cilíndrico do desenho, até que o material não suporte mais a carga aplicada, ocorrendo a

sua fragmentação. Como observado nas respectivas figuras acima, com a contínua

aplicação da força tracionaria, o revestimento se deforma em toda sua extensão até que

ocorra sua deterioração.

A força (tensão) que o material suportou foi de 2.86MPa, segundo o software de

engenharia. Com a utilização da, Equação 1, os valores foram considerados semelhantes

se comparados ao do software, com valor obtido de 2,89MPa.

Equação 1: 𝜎 =f

𝑎

37

6 – CONCLUSÕES

A realização deste trabalho, permite apresentar as seguintes conclusões.

A utilização do ensaio de adesão, conforme mencionado na referida norma

ASTM-C633- 79, é adequada, mesmo com as alterações realizadas no desenho, para

medidas de adesão do cimento ósseo e o substrato.

A rugosidade superficial do substrato não influenciou na aderência do cimento

ósseo, a baixa viscosidade do cimento não preencheu os picos e vales do perfil da

rugosidade, relacionando-se assim a menor adesão ao corpo de prova. Um fenômeno

inesperado ocorreu nas superfícies: o vácuo formado entre a superfície polida e o

revestimento apresentou uma força maior de rompimento, consequentemente dando

valores maiores de adesão se comparados a superfície lixada.

A camada de 1mm do cimento ósseo presente na cavidade é considerada ideal

para este tipo de teste, já que as espessuras maiores de revestimento são mais suscetíveis

a falha, porque as forças coesivas presentes internamente influenciam no ensaio com o

aumento da espessura. Quando colocadas sob esforços, as possibilidades de apresentar

falhas crescem consideravelmente.

Conforme os resultados obtidos, observa-se que o revestimento do cimento se

fixou na parte que simula o implante, isto significa que modificações realizadas na

superfície trazem benefícios ao implante, alcançando o objetivo deste estudo: estabelecer

um sistema para melhorar a adesão entre o revestimento de cimento ósseo PMMA e

substrato do material Ti-6Al-4V.

Apesar desta pesquisa alcançar o objetivo pré-determinado, os resultados

necessitam de estudo mais aprofundados a respeito de modificações superficiais. Por se

tratar de um dispositivo aplicado no ser humano, os estudos de outros parâmetros são

fundamentais para se determinar a eficácia de um implante de quadril, como ensaio de

fadiga, pois a região onde se localiza este implante sofre muito esforços axiais e radiais.

Somente o ensaio de adesão não é o suficiente para determinar o sucesso deste

presente estudo, mas é um começo para a melhora de um implante no ser humano,

consequentemente trazendo benefícios aos pacientes.

38

7 - REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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Tecnológicos em Engenharia. Natureza do trabalho (Tese, dissertação, monografia ou

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39

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