Catálogo de publicaciones - tesis
Título de Acceso Abierto
Estudio y optimización del crecimiento de films de TiO2 por arco catódico para aplicaciones en biomateriales
Lina María Franco Arias Adriana Márquez
publishedVersion.
Resumen/Descripción – provisto por el repositorio digital
El dióxido de titanio (TiO2) es un material ampliamente conocido por su excelente estabilidad química, por sus propiedades mecánicas, la alta hidrofilicidad y por sus propiedades fotocatalíticas bajo irradiación UV. La excelente resistencia a la corrosión del titanio metálico se debe a la estabilidad generada por la capa protectora de dióxido de titanio que se desarrolla naturalmente sobre su superficie. El depósito de un film TiO2 sobre diversos sustratos permite aumentar la dureza y la resistencia al desgaste de sus superficies, además si el film crece en fase rutilo mejora su biocompatibilidad y hemocompatibilidad tornando estos recubrimientos de interés para el desarrollo de biomateriales. En este trabajo se propuso la obtención de recubrimientos de TiO2 en fase rutilo con un proceso de crecimiento a baja temperatura (<450 °C) sobre superficies de acero AISI 316L. El acero AISI 316L es un material tecnológicamente importante ampliamente utilizado en diversos sectores de la industria, entre ellos en la industria médica donde se emplea para la fabricación de prótesis. Es un acero austenítico que contiene cromo, níquel y un pequeño porcentaje de molibdeno lo cual le provee una excelente resistencia a la corrosión, además tiene un costo económico mucho menor al del titanio. La obtención de los recubrimientos de TiO2 en fase rutilo a relativamente baja temperatura, además de evitar defectos superficiales del recubrimiento, permite extender su aplicación a sustratos que no soportan los aproximadamente 800ºC requeridos para la transformación a la fase rutilo mediante tratamientos térmicos. En esta tesis, se estudió y optimizó la obtención de recubrimientos de TiO2 con alta proporción de fase rutilo utilizando la técnica de arco catódico. Se realizó el análisis de la influencia de los diferentes parámetros del proceso que afectan el crecimiento y la estructura cristalina de los recubrimientos de TiO2. Se llevó a cabo un estudio sistemático en función de la temperatura del sustrato, del voltaje de polarización y en función del espesor de una capa intermedia de titanio introducida entre el recubrimiento de TiO2 y el sustrato. Una desventaja de los arcos es que junto con el plasma emiten micropartículas de hasta -10 µm de tamaño que introducen defectos en los films degradando su calidad. Para disminuir la presencia de micropartículas en los recubrimientos se incorporó un filtro magnético. Los resultados de la caracterización estructural en función de la temperatura mostraron que es posible obtener la fase rutilo en mayor proporción que la fase anatasa con calentamiento in situ a temperaturas inferiores a 500°C empleando polarización con tensiones DC de - 100V. La polarización del sustrato produce que los iones provenientes del plasma impacten en la superficie con mayor energía, favoreciendo el crecimiento del rutilo a menor temperatura. La introducción de una capa intermedia de titanio entre el sustrato y el recubrimiento de TiO2 aumentó la proporción de rutilo/anatasa, convirtiendo el rutilo en la fase principal de la película de TiO2. La máxima cantidad de rutilo se alcanzó para la capa intermedia Ti más fina (-100 nm) y con una temperatura de 400 °C. El crecimiento de la fase se vió favorecido en estas condiciones debido a que la estructura con la cual crecen los films de Ti más delgados presenta gran similitud en la posición de los átomos de titanio con respecto al rutilo. Este hecho fue atribuido a que los films delgados de Ti poseen mayor contaminación de oxigeno que induce la expansión de la celda de titanio. La incorporación del filtro de micropartículas mejoró la cristalinidad y uniformidad de los films. La caracterización tribológica y mecánica se realizó para recubrimientos obtenidos sobre sustratos con la rugosidad superficial de la placa comercial (sin pulir) y otras pulidas a espejo. Los recubrimientos en las muestras sin pulir fueron los que presentaron mejor adherencia, mayor resistencia al desgaste y mayor dureza. No se observaron diferencias en la respuesta entre las muestras recubiertas sin o con filtro de micropartículas. El estudio de la resistencia a la corrosión de los recubrimientos en un medio acuoso que simula el fluido biológico mostró que las muestras más resistentes son las depositadas usando el filtro magnético. La disminución de defectos en la superficie redujo la probabilidad de picado disminuyendo la susceptibilidad a la corrosión. Los resultados demuestran que se ha logrado optimizar el proceso de deposición por arco catódico para obtener recubrimientos de dióxido de titanio con predominio de fase rutilo a baja temperatura. Las buena respuesta mecánica, tribológica y a la corrosión de estos recubrimientos sobre las muestras de acero 316L los posicionan como candidatos para su aplicación en biomateriales.Palabras clave – provistas por el repositorio digital
No disponibles.
Disponibilidad
| Institución detectada | Año de publicación | Navegá | Descargá | Solicitá |
|---|---|---|---|---|
| No requiere | 2018 | Biblioteca Digital (FCEN-UBA) (SNRD) |
|
Información
Tipo de recurso:
tesis
Idiomas de la publicación
- español castellano
País de edición
Argentina
Fecha de publicación
2018-12-04
Información sobre licencias CC
