Deposição e caracterização de revestimentos de Ni-Ti e Ni-Ti/Nb para aplicações biomédicas

Entre as ligas de memória de forma (SMA – shape memory alloys) as de níquel-titânio (Ni-Ti) são as mais importantes e práticas devido, principalmente, às suas excelentes propriedades mecânicas, excelentes propriedades que resistem à corrosão, etc. A importância dessas ligas, além do efeito de memória de forma (SME), também está relacionada aos efeitos de Superelasticidade ou Pseudoelasticidade (PE), o que permite a esse material alterar suas fases sob condições específicas e retornar à sua forma original. Essas ligas são utilizadas em aplicações biomédicas (material em volume), e em diversos campos da micro engenharia. Entretanto, filmes finos de NiTi são raramente utilizados em aplicações biomédicas, em sua maioria devido à dificuldade em produzir filmes capazes de produzirem os mesmos efeitos encontrados no material em volume. Para tal, é preciso alterar as concentrações atômicas dos filmes de maneira precisa, a fim de se obter a fase cristalina necessária para a ocorrência de tais efeitos. Outra possibilidade é a utilização de filmes do tipo multicamada, os quais são produzidos em sua maioria pela técnica de Magnetron Sputtering, aliado a um tratamento térmico específico, o que possibilita a transformação de uma estrutura amorfa para uma cristalina. O objetivo deste trabalho é depositar filmes finos monolíticos e do tipo multicamada de Ni-Ti/Ti e NiTi/Nb pela técnica de DC Magnetron Sputtering para aplicações biomédicas e caracterizar propriedades mecânicas de dureza e módulo de elasticidade, composição química e estrutura cristalina, e a resistência à corrosão dos mesmos antes e após o tratamento térmico das ligas depositadas. Medidas de difração de raios X (DRX), e de fluorescência de raios X (FRX), mostraram que a estrutura cristalina e a composição foram obtidas com sucesso.As propriedades mecânicas e de resistência à corrosão apresentadas por estes revestimentos mostraram características excelentes de biocompatibilidade. Os ensaios de corrosão foram feitos segundo as recomendações contidas na norma ASTM F746.Among all kinds of shape memory alloys, NiTi are probably the most important and used due to its improved mechanical and tribological properties. Bulk NiTi alloys are widely applied as biomedical materials and in diverse fields of microengineering. The importance of NiTi alloys resides on the effects of superelasticity (pseudoelasticity) (PE) and shape memory (SME), which permits these materials alter its phase on specific conditions and the return to its the original state. Nevertheless, NiTi thin films were rarely applied on biomedical applications, mostly due to the difficulty to produce NiTi coatings capable to achieve the same properties verified in the bulk material. In order to accomplish that, it is necessary to alter the atomic concentration of the alloy precisely and to produce its crystalline phase. Other possibility is the use of multilayers films, which can be produced mostly by magnetron sputtering. Allied to a specific thermal treatment, which provides the transformation of an amorphous phase to a crystalline one, it might be possible to develop NiTi thin films focused to biomedical applications. The main objective of this work is to deposit monolhitical NiTi thin films, as well as Ti / NiTi and Nb / NiTi multilayers using the DC magnetron sputtering method, intending to achieve mechanical and tribological properties suitable for biomedical applications. X-ray diffraction (DRX) and X-ray fluorescence were applied to the characterized crystalline structure and composition of coatings respectively. Hardness and elastic modulus were characterized using nanoindentation technique. Corrosion assays were conducted according to the ASTM F746 standard. The results obtained showed that NiTi thin films presents characteristics that permits its application as biomedical materials