Análises das Superfícies das Amostras Polarizadas

As amostras que receberam tratamento de texturização e marcação a laser, com os parâmetros citados anteriormente, foram avaliadas após o ensaio de polarização cíclica. Para fins de comparação amostras sem tratamento, identificadas como padrão de referência, também foram analisadas. Nota-se claramente uma associação de sítios de corrosão com elevada concentração de pites nas amostras tratadas a laser, independentemente do tipo de tratamento e/ou parâmetro utilizado. A superfície marcada pelo laser apresenta rugosidade típica de estruturas brutas de fusão, como pode ser observado nas imagens das Figuras 38 (a) e (b) obtidas por microscopia eletrônica de varredura (MEV).

Nas Figuras 38 (a) e (b) são mostrados que os locais com marcações a laser são os mais propensos ao início do fenômeno da corrosão, seja por pite ou em frestas; o que pôde ser verificado após a análise de cada amostra polarizada.

Utilizando-se a mesma técnica de microscopia eletrônica de varredura (MEV) foi possível observar amostras que de forma não intencional, mas devido ao arranjo experimental, apresentaram corrosão por fresta, como está mostrado na Figura 39, a seguir, que comprova a influência do feixe laser sobre a superfície deste biomaterial.

Na Figura 39 é mostrada uma fresta formada entre o “o-ring” de borracha utilizado na célula para os ensaios eletroquímicos e a região lateral (borda esquerda) da marcação por feixe laser.

Nesta região, por apresentar aeração diferencial, justifica-se o surgimento da fresta devido à rugosidade produzida pelo laser, que funde o material, empurrando-o para as zonas adjacentes, gerando regiões com diferentes alturas e profundidades em relação à superfície da amostra; determinando o acesso dos íons de oxigênio.

Figura 38 (a). Microscopia eletrônica de varredura do aço inoxidável ABNT NBR ISO 5832-1 com marcação a laser, após o ensaio de polarização cíclica. Aumento: 60x.

Figura 38 (b). Ampliação do detalhe da Figura 38 (a). Aumento: 250x.

Na Figura 38 (a) nota-se o ataque corrosivo na região da marcação por feixe laser, o que é indesejável, pois com o tempo acaba por danificar a informação contida na gravação.

Figura 39. Microscopia eletrônica de varredura mostrando região de fresta formada na borda esquerda na gravação a laser do número oito em uma amostra do aço inoxidável

ABNT NBR ISO 5832-1, sem ataque metalográfico. Aumento: 60x.

Conforme já está estabelecido na literatura [5, 24], esta situação causa uma acentuada e localizada queda no pH, tornando a região mais ácida do que em outras áreas e contribuindo para o mecanismo de corrosão.

As amostras sem tratamento a laser também foram avaliadas. Na Figura 40 é mostrada uma imagem de MEV da superfície de uma amostra padrão de referência, sem incidência de laser, que representa as amostras examinadas após polarização cíclica, nas quais pouca ou nenhuma corrosão por pite foi encontrada.

Figura 40. Amostra padrão de referência após polarização potenciodinâmica anódica, sem ataque metalográfico. Aumento: 200x.

Como pode ser depreendido das curvas de polarização apresentadas anteriormente, as superfícies sem tratamento a laser são mais susceptíveis à corrosão em frestas, conforme as histereses das curvas de polarização indicaram. Utilizando-se microscopia confocal foi possível obter imagens de pites e frestas nas amostras texturizadas e marcadas a laser e estimar algumas das dimensões destas formas de corrosão, como apresentado nas Figuras 41 e 42.

Figura 41. Imagem de fresta formada na amostra-2 com marcação a laser após ensaio de polarização potenciodinâmica anódica, sem ataque metalográfico.

Figura 42. Imagem em 3D de pite formado na amostra-1 com marcação a laser após ensaio de polarização potenciodinâmica anódica, sem ataque metalográfico.

Nas Figuras 41 e 42 estão apresentadas imagens em 2D e em 3D, de frestas e pites, respectivamente, que surgiram após polarização cíclica nas amostras marcadas por feixe laser, com os parâmetros selecionados. O fato de o feixe laser aumentar a área e promover um acabamento superficial menos homogêneo aumenta a susceptibilidade à corrosão do biomaterial.

Figura 43. Imagem em de pite formado na amostra-1 com texturização a laser após ensaio de polarização potenciodinâmica anódica, sem ataque metalográfico.

A imagem da Figura 43 mostra pites formados na superfície da amostra texturizada. Por ser a corrosão um fenômeno fortemente dependente da superfície do metal, pode-se concluir que o aumento da área, produzido pelo aumento da rugosidade gerado pela incidência do feixe laser é um dos agentes causadores do surgimento destas formas de corrosão localizada nas superfícies marcadas e texturizadas a laser.

No caso das amostras marcadas a laser há ainda o surgimento de uma interfase de separação das interfaces “lisa”, onde não houve incidência do feixe laser e, interface mais rugosa que é a região da marcação. Nota-se em todas as imagens das amostras com marcações que a zona termicamente afetada também é propensa ao aparecimento de corrosão localizada. Nas amostras avaliadas foram encontrados pites e frestas com dimensões da ordem de 70 a 360 m de profundidade e, de 200 a 500 m de largura, chegando a até 2500 m de largura no caso das frestas.

O surgimento de corrosão por fresta nas amostras tratadas a laser que ocorreu de forma não intencional, pode ser explicado pela condição da superfície que propiciou condições de aeração diferencial. Este fato encontra respaldo na literatura no trabalho de Marcel Pourbaix [84], que aborda um comportamento geral dos biomateriais e não situações específicas como as aqui investigadas. Ele concluiu ser a corrosão por fresta a mais perigosa causa de degradação de biomateriais para implantes.

A influência da rugosidade na resistência à corrosão localizada dos aços inoxidáveis encontra amplo respaldo na literatura. Hong e Nagumo [21] relacionaram esta rugosidade com o número de pites metaestáveis em uma superfície mais lisa ser inferior ao encontrado em superfícies mais rugosas. De acordo com a pesquisa deles, um acabamento superficial mais liso e homogêneo reduz a incidência de pites metaestáveis substancialmente, por reduzir o número de locais capazes de serem ativados no crescimento metaestável dos pites [21].