baixas temperaturas a adesão será menor, em virtude de um menor espalhamento das partículas. Quando a velocidade inicial ou a temperatura do substrato estiver entre os extremos, os poros serão aumentados[30].
Portanto, a combinação de condições de ―amolecimento‖ da partícula, alta velocidade inicial e condições de superfície, proporcionam uma melhor adesão e uma diminuição da porosidade.
Um esquema mostrando uma vista tridimensional esquemática de um recobrimento produzido por aspersão térmica é ilustrado na figura 3.3[30].
1 – Seção parcial de uma partícula, onde uma camada de óxido é formada durante o transporte até o substrato.
2 – Mesma seção anterior mostrando que o centro da partícula ainda permanece líquida mesmo depois da formação da camada de óxido.
3 – Uma interferência provocada pelo choque de uma partícula aspergida. 4 – Uma fenda de uma camada de óxido depositada entre duas camadas metálicas. 5 – Uma interconexão entre duas
partículas que foram espalhadas uma contra a outra.
6 – Formação de uma liga parcial entre
duas partículas simultaneamente aspergidas.
7 – Partícula esférica pré-solidificada e encapsulada pelo recobrimento.
8 – Microcavidade formada devido ao
fluxo irregular das partículas aspergidas.
9 – Microporo formado pela introdução
de gases durante a aspersão. 10 – Superfície preparada para recobrimento.
11 – Substrato.
Figura 3.3. – Visão geral da formação de um recobrimento produzido por aspersão Térmica[30].
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3.1.5 – Textura Superficial de Recobrimentos Produzidos por Aspersão Térmica.
A superfície de um recobrimento produzido por aspersão térmica apresenta uma topografia irregular com partículas em diversos níveis de deformação. Dependendo dos parâmetros de aspersão pode-se observar a presença de partículas totalmente achatadas, respingos, partículas parcialmente fundidas e a presença de trincas superficiais, oriundas dos efeitos das tensões residuais inerentes ao processo de aspersão térmica.
Assim como as características microestruturais de um recobrimento aspergido termicamente, a textura superficial também depende dos parâmetros do processo de aspersão. Os recobrimentos produzidos por aspersão térmica a plasma atmosférico, em sua condição como aspergidos, apresentam um acabamento áspero podendo mesmo em algumas situações, ficar mais rugoso do que o seu substrato trabalhado por jateamento abrasivo. A rugosidade dos recobrimentos depositados varia na faixa de 2,5 a 12,5m. Uma partícula fundida ao chocar- se com uma superfície áspera, apropriadamente preparada, irá achatar-se adquirindo os contornos do substrato, permanecendo mecanicamente aderida a estas asperezas. Nos casos onde a difusão pode acontecer, o mecanismo químico/metalúrgico participa da adesão do recobrimento, porém o mecanismo principal de aderência é mecânico[28, 34 a 36].
Interações entre tecidos e biomateriais são fenômenos governados pelas propriedades superficiais, uma vez que as interações com o meio biológico dependem diretamente de propriedades superficiais como; composição química, limpeza, energia de superfície, resistência a corrosão e textura superficial. A topografia superficial de um biomaterial afeta o comportamento das células e suas funções, podendo regular seu crescimento e sua diferenciação. A hidroxiapatita (HA) e a zircônia (ZrO2) são biomateriais aplicados com sucesso pelos processos de aspersão térmica, que fornecem, além de muitas outras vantagens uma textura superficial adequada para as interações com o meio fisiológico.
3.1.6 Tensões Residuais em Recobrimentos Produzidos por Aspersão Térmica.
O resfriamento e a solidificação da maioria dos materiais aspergidos são acompanhados de contração, gerando tensões entre as partículas depositadas, bem como tensões na interface com o substrato. As tensões residuais surgem em geral nos recobrimentos processados por aspersão térmica a plasma atmosférico devido a três mecanismos básicos[28, 34 a 36]:
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O primeiro mecanismo é devido ao fato de, durante o resfriamento, as partículas recém
depositadas perderem temperatura rapidamente e se contraírem. Essa contração das partículas individuais induz micro-tensões, uma vez que estas partículas são impedidas de se contraírem por estarem ancoradas ao material logo abaixo delas. Os valores dessas tensões são proporcionais ao módulo de elasticidade e ao coeficiente de expansão térmica do material que está sendo depositado e a variação de temperatura. O somatório dessas micro-tensões pode mudar a distribuição de tensão dentro do recobrimento e do substrato.
O segundo mecanismo diz respeito à condição de fusão com que as partículas chegam ao
substrato, isto é, partículas não fundidas, ou semi-fundidas, tendem a produzir baixas tensões pela baixa coesão entre as lamelas formadas. De modo contrário, partículas completamente fundidas, que é a condição desejada, produzem um recobrimento coeso e com elevados valores de tensões residuais.
O terceiro mecanismo está relacionado com uma distribuição não uniforme de temperatura ao
longo da espessura do sistema. Para recobrimentos e substratos de materiais metálicos de alta condutividade térmica, uma distribuição uniforme de temperatura através do recobrimento e do substrato é produzida, portanto, pouca ou nenhuma deformação é gerada. No entanto, um considerável gradiente de temperatura pode-se desenvolver em recobrimentos cerâmicos e, nesse caso, as tensões devido a esse mecanismo não podem ser desprezadas.
As tensões residuais produzidas dentro do recobrimento, durante o resfriamento das partículas recém depositadas, serão sempre de tração. Por outro lado, as tensões induzidas durante o resfriamento do sistema recobrimento/substrato podem ser de tração ou compressivas, dependendo dos valores dos coeficientes de expansão térmica do material do recobrimento e substrato. Caso o coeficiente de expansão do recobrimento seja maior que o coeficiente de expansão do substrato, as tensões residuais produzidas durante o resfriamento do sistema serão de tração. Caso o coeficiente de expansão do substrato seja maior que o coeficiente de expansão do recobrimento as tensões residuais resultantes poderão ser de tração ou compressivas, pois as tensões serão de tração devido ao resfriamento das partículas logo que depositadas, mas serão compressivas devido ao resfriamento do sistema. A magnitude e o sinal da tensão resultante dependerão, portanto, do somatório dessas duas tensões[28, 34 a 36].
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