Avaliação dos efeitos da variação do teor de zinco nas propriedades das ligas metálicas biocompatíveis do sistema Mg-Zn-Mn-Ca

A aplicação das ligas a base de magnésio como biomaterial vem crescendo cada vez mais por elas possuírem características que as aproximam dos tecidos ósseos, como baixo módulo de elasticidade e baixa densidade, além de apresentarem, também, boas ductilidade e resistência mecânica e excelente biocompatibilidade. Neste trabalho, propõe­se a obtenção de ligas biocompatíveis do sistema Mg­Zn­Mn­Ca por fusão indutiva em fornos de alta potência com proteção de sais alcalinos. A fusão utilizou o forno Pillar MK* 300 kW, 1200Hz e deu origem às ligas que são objeto desse estudo, L2 (Mg­2Zn­0,2Mn­0,2Ca) e L4 (Mg­4Zn­0,2Mn­0,2Ca) que, tratadas por 24 hora à temperatura de 400 °C, deram origem às ligas L2R e L4R. As análises químicas foram realizadas utilizando a técnica de espectroscopia de emissão ótica com plasma indutivamente acoplado (ICP – OES). As microscopias: eletrônica e óptica e os ensaios de raios X foram utilizados para a caracterização metalúrgica. Os ensaios de microdureza e os ensaios de Nanoindentação definiram as propriedades mecânicas. As propriedades corrosivas foram definidas com os ensaios de perda de massa, de evolução de hidrogênio, de potencial em circuito aberto e polarização em SBF (Simulated Body Fluid). Os resultados obtidos evoluíram da liga L2 para liga L4R da seguinte forma: o tamanho de grão reduziu de 203 para 83 µm, a dureza incrementou de 39 para 67 HV, a taxa de degradação reduziu de 8,9 para 5,05 mg/cm² em 240 horas em SBF. Conclui­se que as ligas apresentam uma boa resposta na evolução das propriedades corrosivas em condições que simulam as do corpo humano, evolução que também é notória nas propriedades mecânicas conforme o teor de zinco é incrementado e conforme são tratadas termicamente.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorThe application of magnesium based alloys as a biomaterial has been growing more and more because they have characteristics that bring them closer to bone tissues, such as low modulus of elasticity and low density, in addition to presenting good ductility and mechanical resistance and excellent biocompatibility. In this work, it is proposed to obtain biocompatible alloys from the Mg­Zn­Mn­Ca system by inductive fusion in high power furnaces with alkaline salt protection. The fusion used the Pillar MK* 300 kW, 1200Hz furnace and gave rise to the alloys that are the object of this study, L2 (Mg­2Zn­0.2Mn­0.2Ca) and L4 (Mg­4Zn­0.2Mn­0.2Ca) which, treated for 24 hours at a temperature of 400 °C, gave rise to L2R and L4R alloys. Chemical analyses were performed using the optical emission spectroscopy technique with inductively coupled plasma (ICP ­ OES). Electron and optical microscopy and X­ray assays were used for metallurgical characterization. Microhardness tests and ultra microhardness tests defined the mechanical properties. The corrosive properties were defined with the tests of loss of mass, evolution of hydrogen, open circuit potential and polarization in SBF (Simulated Body Fluid). The results obtained evolved from L2 alloy to L4R alloy as follows: grain size reduced from 203 to 83 µm, hardness increased from 39 to 67 HV, degradation rate reduced from 8.9 to 5.05 mg/cm² in 240 hours in SBF. It is concluded that alloys present a good response in the evolution of corrosive properties in conditions that simulate those of the human body, an evolution that is also noticeable in the mechanical properties as the zinc content is increased and as they are thermally treated.122 p