Comportamento eletroquímico de dois aços inoxidáveis austeníticos utilizados como biomateriais

O presente trabalho avaliou a resistência à corrosão localizada de dois aços inoxidáveis austeníticos utilizados na fabricação de implantes ortopédicos: o aço ASTM F138, material metálico atualmente mais utilizado em aplicações ortopédicas e o aço ISO 5832-9, aço com adição de nióbio e nitrogênio e que vem sendo apontado como uma alternativa para a substituição do aço F138, para aplicações mais severas de carregamento e tempo de permanência no interior do corpo humano. Ensaios de polarização mostraram que o aço ISO 5832-9 apresenta resistência à corrosão localizada muito superior à do aço F138. O potencial crítico de pite do aço ISO 5832-9 não foi observado na curva de polarização cíclica até o potencial de transpassivação do material. O ensaio potenciostático de corrosão por risco confirmou a superioridade do aço ISO 5832-9. Observou-se a reconstituição do filme passivo danificado mecanicamente, mesmo em potenciais tão elevados como 800 mV SCE. Análises por microscopia eletrônica de varredura confirmaram a presença de pites de corrosão de crescimento estável, na superfície da amostra de aço F 138, e a ausência desses pites, na amostra do aço ISO 5832-9. A maior resistência à corrosão localizada do aço ISO 5832-9 é, principalmente, atribuída ao aumento da estabilidade do filme passivo, sendo favorecida pela presença do nitrogênio em solução sólida intersticial, na austenita desse aço.Potentiodynamic and potentiostatic polarization measurements were conducted in 0.9% NaCl solution to investigate the localized corrosion susceptibility of two austenitic stainless steel biomaterials: a low nitrogen, according to ASTM F 138 - the metallic material most widely utilized today in orthopedic applications; and a nitrogen- and niobium-bearing stainless steel, according to ISO 5832-9, which has shown a promising potential as a substitute of the F 138 steel for more severe loading applications and longer times inside the human body. The polarization tests revealed that the ISO 5832-9 steel is more corrosion resistant than the F 138. The critical pitting potential of the ISO 5832-9 steel could not be observed in the cyclic polarization curve up to the value of potential corresponding to its transpassivity. The potentiostatic scratch test confirmed the superiority of the ISO 5832-9 steel, which heal the mechanically damaged passive film at applied potential as high as 800 mV (SCE). Scanning electron microscopy (SEM) examination confirmed the presence of corrosion pits - lacelike pits - in a stable growth stage on the surface of F 138 steel and the absence of such pits in the specimens of the ISO 5832-9 steel. The higher corrosion resistance of the latter is attributed to the increased stability of the passive film and the high tendency to repassivate, which, in turn, is favored by the presence of nitrogen in interstitial solid solution in the austenite of this type of steel.CNPqFAPES

Comportamento eletroquímico de dois aços inoxidáveis austeníticos utilizados como biomateriais

O presente trabalho avaliou a resistência à corrosão localizada de dois aços inoxidáveis austeníticos utilizados na fabricação de implantes ortopédicos: o aço ASTM F138, material metálico atualmente mais utilizado em aplicações ortopédicas e o aço ISO 5832-9, aço com adição de nióbio e nitrogênio e que vem sendo apontado como uma alternativa para a substituição do aço F138, para aplicações mais severas de carregamento e tempo de permanência no interior do corpo humano. Ensaios de polarização mostraram que o aço ISO 5832-9 apresenta resistência à corrosão localizada muito superior à do aço F138. O potencial crítico de pite do aço ISO 5832-9 não foi observado na curva de polarização cíclica até o potencial de transpassivação do material. O ensaio potenciostático de corrosão por risco confirmou a superioridade do aço ISO 5832-9. Observou-se a reconstituição do filme passivo danificado mecanicamente, mesmo em potenciais tão elevados como 800 mV SCE. Análises por microscopia eletrônica de varredura confirmaram a presença de pites de corrosão de crescimento estável, na superfície da amostra de aço F 138, e a ausência desses pites, na amostra do aço ISO 5832-9. A maior resistência à corrosão localizada do aço ISO 5832-9 é, principalmente, atribuída ao aumento da estabilidade do filme passivo, sendo favorecida pela presença do nitrogênio em solução sólida intersticial, na austenita desse aço.Potentiodynamic and potentiostatic polarization measurements were conducted in 0.9% NaCl solution to investigate the localized corrosion susceptibility of two austenitic stainless steel biomaterials: a low nitrogen, according to ASTM F 138 - the metallic material most widely utilized today in orthopedic applications; and a nitrogen- and niobium-bearing stainless steel, according to ISO 5832-9, which has shown a promising potential as a substitute of the F 138 steel for more severe loading applications and longer times inside the human body. The polarization tests revealed that the ISO 5832-9 steel is more corrosion resistant than the F 138. The critical pitting potential of the ISO 5832-9 steel could not be observed in the cyclic polarization curve up to the value of potential corresponding to its transpassivity. The potentiostatic scratch test confirmed the superiority of the ISO 5832-9 steel, which heal the mechanically damaged passive film at applied potential as high as 800 mV (SCE). Scanning electron microscopy (SEM) examination confirmed the presence of corrosion pits - lacelike pits - in a stable growth stage on the surface of F 138 steel and the absence of such pits in the specimens of the ISO 5832-9 steel. The higher corrosion resistance of the latter is attributed to the increased stability of the passive film and the high tendency to repassivate, which, in turn, is favored by the presence of nitrogen in interstitial solid solution in the austenite of this type of steel.631159166Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)Não temNão te

Sinergismo erosión-corrosión en un acero inoxidable martensítico aisi 410

En este trabajo se evalúa el comportamiento de un acero inoxidable martensítico AISI 410 sometido a condiciones de desgaste de erosión-corrosión. Los ensayos de desgaste se realizaron en muestras templadas y revenidas, en un equipo de chorro de baja velocidad, en el que se acopló un potenciostato para obtener curvas de polarización potenciodinámica con el electrolito en reposo, en condiciones de flujo y en erosión-corrosión adicionando partículas de cuarzo al electrolito. Adicionalmente se realizaron mediciones de pérdida de masa en condiciones de erosión y erosión-corrosión. La topografía de las superficies se evaluó usando microscopía óptica y electrónica de barrido. Esta información, conjuntamente con los resultados de pérdida de masa y de los ensayos electroquímicos, se usó para establecer los mecanismos de degradación del material en las diferentes condiciones de ensayo. De los resultados obtenidos en este trabajo se observó que el sinergismo es una parte muy significativa de la degradación de este acero (66.5%) y que el proceso fundamental de remoción de material puede clasificarse como corrosión acelerada por erosión

Efeito do tratamento térmico de solubilização sobre a corrosão por pite de em aço inoxidável austenítico contendo alto de Mn em solução de cloreto

The effect of solution heat treatment on the pitting corrosion resistance of\ud 17Cr-6Mn-5Ni-1.5Cu austenitic stainless steel in 0.6M NaCl aqueous solution was\ud evaluated. UNS S30403 (304L) steel was used as benchmark material. Solution heat\ud treatments (SHT) were conducted at 1010°C, 1040°C, 1070°C and 1100°C. The microstructural\ud characterization revealed the presence of δ-ferrite, especially in the asreceived\ud condition (AR). The SHT decreased the proportion of the ferrite phase. Mnrich\ud precipitates were observed in the as-received condition of 17Cr-6Mn-5Ni-1.5Cu\ud steel, but they were dissolved after the SHT, causing localized Mn enrichment in the\ud austenite. Potentiodynamic tests showed that the pitting potential (Ep) in the 304L\ud steel was not altered significantly after SHT. On the other hand, the value of Ep of\ud the 17Cr-6Mn-5Ni-1.5Cu steel decreased after SHT. This detrimental effect was explained\ud by the formation of Mn enrichment areas due to the solubilization of Mn-rich\ud precipitates, which promoted preferential Cl- adsorption in these regionsCAPESCNP

Tratamiento térmico de precipitación en el acero uns s43000 entre 500°c y 700°c

El objetivo del presente trabajo fue examinar la secuencia de precipitación en el acero UNS S43000 entre 500°C y 700°C desde 5 minutos a 16 horas. La evaluación microestructural fue realizada en los microscopios óptico y electrónico de barrido. Fue realizada difracción de rayos X sobre la superficie del acero y después de la extracción de precipitados. Fueron observadas diferentes morfologías de precipitados después de los tratamientos isotérmicos que involucran las formas inter e intragranular. Se propone como secuencia de precipitación etapas de disolución y reprecipitación de fases más estables hastael coalescimiento y crecimiento para tiempos y temperaturas mayores

Tratamiento térmico de precipitación en el acero uns s43000 entre 500°c y 700°c

El objetivo del presente trabajo fue examinar la secuencia de precipitación en el acero UNS S43000 entre 500°C y 700°C desde 5 minutos a 16 horas. La evaluación microestructural fue realizada en los microscopios óptico y electrónico de barrido. Fue realizada difracción de rayos X sobre la superficie del acero y después de la extracción de precipitados. Fueron observadas diferentes morfologías de precipitados después de los tratamientos isotérmicos que involucran las formas inter e intragranular. Se propone como secuencia de precipitación etapas de disolución y reprecipitación de fases más estables hastael coalescimiento y crecimiento para tiempos y temperaturas mayores

Análisis de corrosión y tribológico de capas delgadas metálicas de Ti y aleación titanio – circonio depositadas por DC magnetrón sputtering no reactivo sobre acero inoxidable de aplicación médica

Titanium (Ti) and titanium-zirconium (Ti-Zr) allow thin films were deposited on AISI 304 stainless steel substrates by non reactive PVD-DC Magnetron Sputtering technique in argon environment, using Ti 99,99% and Ti-Zr (70/30) targets. Corrosion and tribological measurements were performed. From the Potentiodynamic the corrosion and pitting potential for the substrates and thin films were obtained. Using NaCl 3,5% p/p electrolytic solution, a Hg/KCl electrode saturated at 37°C temperature (human corporal temperature). Results obtained shows that thin films increases pitting potential enhancing life time of the substrates. Through Ball on Disc system, coefficient of friction (COF) and wear rate were calculated for AISI 304, Ti and Ti-30Zr, presenting metallic tribological behavior. Morphological analysis of the wear track and corrosion pitting shape were performed by optical microscopy.Recubrimientos en capa delgada de titanio (Ti) y aleación titanio – circonio (TiZr) se depositaron sobre sustratos de acero inoxidable AISI 304 por la técnica PVD-DC Magnetron Sputtering No Reactivo en ambiente de argón, con blancos precursores de Ti con 99,99% de pureza y aleación Ti-Zr (70/30); se realizaron medidas de corrosión y tribología para los mencionados recubrimientos; se observaron curvas potenciodinámicas, se determinó el potencial de corrosión y de picadura para el acero y las capas delgadas con uso de solución electrolítica de NaCl 3,5% p/p utilizando un electrodo de Hg/KCl saturado a temperatura de 37°C (temperatura corporal humana), los resultados mostraron que los recubrimientos incrementaron el potencial por picadura y aumentaron la vida útil del sustrato. A través del sistema Ball on Disc se determinó el coeficiente de fricción (COF) y la tasa de desgaste para los sistemas AISI 304, Ti y Ti-30Zr observando un comportamiento tribológico metálico. El análisis morfológico de la pista de desgaste y la forma de picadura de la corrosión se llevó a cabo mediante microscopía óptica

Study of pitting corrosion resistance of austenitic stainless steels: influence of the manganese addition in solid solution

Este documento apresenta os resultados de uma pesquisa sobre a influencia do Mn em solução sólida sobre a resistência à corrosão por pite de aços inoxidáveis austeníticos, um denominado 17Cr6Mn5Ni e um aço comercial UNS S304L utilizado como material de referencia. Foram usadas soluções electrolíticas de 0,6M NaCl em três diferentes condições de concentração de oxigênio (solução desaerada, naturalmente aerada e aerada artificialmente). O desempenho de cada condição foi medido a través de testes de polarização potenciodinâmica e mediante exames metalográficos. Determinaram-se os potencias de corrosão (Ecorr) e de pite (Ep). A concentração de oxigênio na solução eletrolítica influenciou o parâmetro Ecorr, mas não o Ep.O manganês em solução sólida beneficia a absorção de íons Cl- em aços inoxidáveis austeníticos, exercendo, portanto um efeito negativo quanto à resistência à corrosão por pite. Através de dados experimentais de energia livre de Gibbs de formação de compostos (∆G°) e da teoria de absorção competitiva, foi proposto um mecanismo para explicar este fenômeno.In this research are shown the results about the study of the influence of manganese in solid solution on the pitting corrosión resistance of austenitic stainless steels, a steel is referred to as 17Cr6Mn5Ni and the UNS S304L steel as benchmarking material. Electrolytic solution containing 0.6M NaCl in three different oxygen concentration were used (aerated, non aerated and naturally aerated). The behavior of each condition was measured through potentiodynamic polarization tests and metallographic examinations. The values of corrosion potential (Ecorr) and pitting potential (Ep) were determined. The oxygen concentration of the electrolytic solution influenced the Ecorr but not the Ep parameter.Manganese in solid solution benefits the Cl- ions absorption in austenitic stainless steels. Therefore, causes negative effect on pitting corrosion resistance. A mechanism was proposed through the standard Gibbs free energy of formation of compounds (∆G°) data, and through the competitive absorption theory.Este documento presenta los resultados de una investigación sobre la influencia del Mn en solución sólida sobre la resistencia a la corrosión por picadura de dos aceros inoxidables austeníticos, uno denominado 17 Cr 6Mn 5Ni y un acero comercial UNS S304L utilizado como material de referencia. Fueron usadas soluciones electrolíticas de 0,6M NaCl en tres diferentes condiciones de concentración de oxígeno (solución desaireada, naturalmente aireada y aireada artificialmente). El desempeño de cada condición fue medido a través de ensayos de polarización potenciodinámica y mediante exámenes metalográficos. Se determinaron los potenciales de corrosión (Ecorr) y de picadura (Ep). La concentración de oxígeno en la solución electrolítica influenció el parámetro Ecorr, pero no el Ep.El manganeso en solución sólida beneficia la absorción de iones Cl- en aceros inoxidables austeníticos, ejerciendo por tanto un efecto negativo en cuanto a resistencia a corrosión por picadura. A través de datos experimentales de energía libre de Gibbs de formación de compuestos (∆G°) y de la teoría de absorción competitiva, fue propuesto un mecanismo para explicar este fenómeno