Influência das condiçoes mecânicas e físico-químicas no processo de brunimento plano rotativo de placas de porcelanato

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia dos Materiais, Florianópolis, 2012.Apesar dos avanços tecnológicos e mercadológicos nos processos produtivos de placas de porcelanato, os fenômenos físico-químicos e mecânicos que ocorrem durante a etapa de "polimento" deste produto ainda necessitam de maiores investigações. O presente trabalho tem como objetivo investigar a influência de alterações mecânicas e químicas no processo de "polimento de placas de porcelanato". Em caráter químico, foram investigadas possíveis mudanças do coeficiente de atrito atuante durante o processamento, bem como do brilho final deste produto, oriundos da variação do pH de soluções utilizadas como fluido de corte para o processamento. Os ensaios foram conduzidos em uma máquina universal para este tipo de teste, que apresenta um cabeçote giratório e liberdade de movimento em três eixos. Foram utilizados diferentes quantidades de ciclos de "polimento", a fim de verificar a evolução do brilho com o decorrer dos ensaios. Foi verificada também a variação do pH da água utilizada como fluido de corte no processo. Para o estudo dos fenômenos mecânicos envolvidos, foi aperfeiçoado um esclerômetro a fim de que através de ensaios de riscamento pudessem ser estipulados os micro-mecanismos de corte atuantes durante o processo de "polimento de porcelanatos". Os resultados do ensaio de riscamento podem ser utilizados como uma aproximação do que ocorre durante o processo de usinagem com blocos abrasivos, viabilizando maior controle deste. Para que haja um melhor conhecimento da dispersão de abrasivos nos blocos, foram mapeadas algumas amostras. Os resultados dos riscos mostram que para a variação de carga ocorrida, o sistema de remoção de material apresenta característica frágil e um controle de força deve ser adotado no esclerômetro para investigações futuras. Os testes com fluido de corte mostraram a existência de variação do pH da água utilizada no processo. Quando modificado o fluido, mudanças nas respostas em brilho e coeficiente de atrito foram observadas, sendo que a solução empregada com pH 7, apresentou tendência aos maiores valores das duas propriedades.Abstract : Despite technological advances in porcelain stoneware tiles production processes, physicochemical and mechanical phenomenon that occur during the "polishing" stage, still require further investigation. This work aims to investigate the influence of mechanical and chemical changes in the porcelain stoneware tile polishing process. In chemical side were investigated presumable changes in the friction coefficient during the process and the final gloss of this product, from the pH variation of solutions used as lubricant. Tests were made on a universal wear machine that has a rotary head and three axis movements, with a number of different polishing cycles, to observe the gloss gain during the experiment. A pH variation was verified in the water used as lubricant during the process. For the mechanical phenomena study, was improved a sclerometer so that by a scratch test could be stipulated the operating micro-mechanism of wear during the porcelain stoneware tile polishing process. The scratching test results can be used as an approximation of what occurs during the wear process using abrasive blocks, producing most controlled results of this. To have knowledge of the abrasive dispersion in the blocks, some samples were mapped. The scratching test results have shown, for the load variation applied, a brittle mechanism of wear and a strenght control system must to be implemented in the sclerometer to further investigations. The tests with lubricant have shown a pH variation in the water used on the process. When the fluid changed, changes in brightness and coefficient of friction was observed, and the used solution at pH 7 showed a tendency to higher values of the two properties

Laser printing of micro-electronic communication systems for smart implants applications

Endow the implant with intrinsic communication system between sensors and actuators or between implant and patient is a key factor for its long-term success. The capacity of early diagnosis of failures and the ability to remedy them are necessary to minimize expensive complications and reducing revision procedures. Ti6Al4V is the most used titanium alloy for implant’s fabrication. In this sense, this work presents a promising approach to print communication systems by using laser technology, aiming integrate the smart components on titanium implants. Laser has been employed as a versatile tool to modify the surface in different ways, such as texturing, oxidizing and sintering. Silver wires have been printed on Ti6Al4V surface in order to conduct electrical current. To minimize current loss for the substrate, titanium oxide layer has been produced by different methods (laser and anodization). Laser sintering (LS) has been also compared to a conventional method (Hot-pressing- HP) to consolidate the silver powder into the cavities. In comparison to the conventional techniques, laser demonstrated to be a competitive approach to oxidizing the surface and also for consolidating the micro-wires on Ti6Al4V surface. Consequently, the micro-wires printed by laser approach presented satisfactory results in terms of electrical resistance, actuating as the conductor path for electrical current, with values of 0.0131 Ω, which is similar to the resistance of the wire printed in an insulator substrate.This work has been supported by FCT (Fundação para a Ciência e Tecnologia -Portugal) in the scope of the projects UID/EEA/04436/ 2019 and NORTE-01-0145-FEDER-000018-HAMaBICo and Add.Additive_Manufacturing to Portuguese Industry_POCI-01-0247- FEDER-024533. I wish to thank the CNPq (205791/2014-0)

Aging resistance improvement of 3y-TZP: laser texturization and coating (12CE-TZP and 5y-PSZ)

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Florianópolis, 2017Abstract: Zirconia-based ceramics have been successfully used in the dentistry field. However, in the recent past, several HIP implants, containing zirconia pieces, were surgically replaced due to a phenomenon called aging. Because of this, many studies have been performed aiming at avoiding this phenomenon. Some alternatives found were grain size decrease and yttria replaced by cerium oxide in order to stabilize the zirconia tetragonal phase. Notwithstanding, this replacement has a disadvantage on mechanical strength. As an alternative to reduce aging, two approaches were used in this work: the manufacturing of a protective layer, by dip coating, and recrystallization, by laser treatment, of yttria stabilized zirconia. Moreover, adhesion issues and weak biological connection of zirconia-based ceramics have been extensively discussed and laser treatments are reported as an alternative to overcome these problems. In this thesis, in order to evaluate the effect of these surface modifications, a 3 mol% yttria stabilized zirconia commercial powder was used as bulk material. This powder was uniaxially pressed (200 MPa) into discs and the green bodies were dip coated using suspensions containing 12 mol% ceria stabilized zirconia or 5 mol% yttria stabilized zirconia. After sintering, samples showed a good coating-bulk homogeneity and aging protection for about 36 years in-vivo. Regarding mechanical properties, coating quality seems to play a more significant role than the material used, decreasing the resistance from ~1600 MPa to ~700 MPa. Laser treatments were performed in the same bulk material described, pressed and sintered. This approach was effective in aging kinetics reducing due to zirconia grains recrystallization, decreasing the monoclinic content from ~20% to ~10 after 18 h of accelerated aging. Samples mechanical strength was reduced regarding parameters used. The highest bending strength was measured as ~1400 MPa and the worst ~600 MPa.Cerâmicas à base de zircônia têm sido usadas com sucesso na área odontológica. Entretanto, em um passado recente, diversas próteses coxofemorais, com componentes fabricados em zircônia, necessitaram ser reimplantadas devido a um fenômeno chamado envelhecimento. Por conta disto, muitos estudos têm sido realizados em busca de minimizar este fenômeno. Algumas alternativas encontradas foram a redução do tamanho de grão deste material ou a substituição da ítria por óxido de cério para a estabilização da fase tetragonal da zircônia. Todavia, esta substituição traz consigo a desvantagem da redução da resistência à flexão deste material. Como alternativa para minimizar os efeitos do envelhecimento duas abordagens foram utilizadas neste trabalho: a criação de uma camada resistente ao envelhecimento, via dip coating e a recristalização, via tratamento a laser, da zircônia estabilizada com ítria. Além disso, problemas de adesão e fraca conexão biológica das cerâmicas à base de zircônia já são amplamente discutidos, podendo os tratamentos a laser serem também aplicados visando contornar esta lacuna. Para o estudo do efeito destas modificações superficiais, foi utilizado como material base um pó comercial de zircônia estabilizada com ítria a 3 mol%. Este pó foi compactado via prensagem uniaxial (200 MPa) e nestas amostras a verde foram realizados recobrimentos, via dip coating, utilizando suspensões contendo pós de zircônia estabilizada com céria a 12 mol% ou zircônia estabilizada com ítria a 5 mol%. Após sinterizadas, as amostras mostram boa coesão recobrimento-substrato e capacidade de proteção ao envelhecimento por, pelo menos, 36 anos in vivo. Em relação às propriedades mecânicas, a qualidade do revestimento parece desempenhar um papel mais significativo do que o material utilizado, diminuindo a resistência de ~ 1600 MPa para ~ 700 MPa. Os tratamentos com laser foram realizados no mesmo substrato descrito, prensado e sinterizado. Esta abordagem foi eficaz na redução do envelhecimento devido à recristalização dos grãos de zircônia, diminuindo o conteúdo monoclínico de ~ 20% para ~ 10% após 18 h de autoclave. A maior resistência à flexão foi medida em ~ 1400 MPa e a menor ~ 600 MPa, de acordo com os parâmetros utilizados no laser

Effects of laser fluence and liquid media on preparation of small Ag nanoparticles by laser ablation in liquid

Silver nanoparticles were successfully obtained by laser ablation method. The investigation of different conditions in synthesis was performed. Correlation between fluence and liquid medium on concentration was evidenced. •High laser fluence values of the order of thousand Joules/cm2 were used. • Used conditions allowed producing AgNPs with different sizes from 2 to 120 nm.This work was supported by the project NORTE 01-0145_FEDER-000018 and by project UID/EEA/04436/2013, by FEDER funds through the COMPETE 2020 - Programa Operacional Competitividade e Internacionalizacao (POCI) with the reference project POCI-01-0145-FEDER-006941. Thank the Cnpq and CAPES for financial support.info:eu-repo/semantics/publishedVersio