Estudo de Caso - Fresa

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RESUMOO ao inoxidvel um dos principais materiais empregados na fabricao de fresas odontolgicas devido combinao de propriedades mecnicas adequadas e elevada resistncia corroso. Apesar de apresentar uma resistncia corroso superior maioria dos metais, em meios muito agressivos os aos inoxidveis podem sofrer algum tipo de corroso, podendo prejudicar de alguma forma sua durabilidade ou aparncia. Este trabalho apresenta caractersticas e resultados de ensaios realizados em fresas odontolgicas com propsito de avaliar a resistncia corroso do ao inoxidvel M340. O objetivo principal deste estudo determinar as resistncias esterilizao em autoclave, corroso e exposio trmica dos instrumentais cirrgicos (fresas odontolgicas) fabricadas em ao inoxidvel.

Palavras-chave: Instrumentos cirrgicos. Instrumentos odontolgicos. Ao inoxidvel.

Ricardo Luiz CIUCCIO1, Nelis Evangelista LUIZ2, Athos JACOMINI FILHO3, Michel Aislan Dantas SOARES4

Determination of resistance to autoclaving, corrosion and thermal exposure of surgical instruments - a case study

Determinao das resistncias esterilizao em autoclave, corroso e exposio trmica de instrumental cirrgico - estudo de caso

1. Graduado em Engenharia Mecnica. Engenheiro de Produto, SIN - Sistema de Implante, So Paulo, SP, Brasil.2. Doutor em Engenharia Mecnica. Gerente de Engenharia, SIN - Sistema de Implante, So Paulo, SP, Brasil.3. Graduado em Desenho Industrial. Tcnico de Desenvolvimento, SIN - Sistema de Implante, So Paulo, SP, Brasil.4. Graduando em Tecnologia Mecatrnica, Universidade Nove de Julho. Projetista, SIN - Sistema de Implante, So Paulo, SP, Brasil.

Endereo para correspondncia:Ricardo Luiz CiuccioRua Soldado Antnio Martins de Oliveira, 82Ponte Grande - Guarulhos07031-010 - So Paulo - So Paulo - BrasilE-mail: [email protected]

Recebido: 13/04/2010Aceito: 30/06/2010

ABSTRACTStainless steel is one of the main materials used in the manufacture of dental burs due to the combination of mechanical properties and high resistance to corrosion. Despite presenting a corrosion resistance superior to most metals, in very aggressive to stainless steels may suffer some form of corrosion that may impair in any way their durability or appearance. This paper presents features and results of tests on dental burs in order to evaluate the corrosion resistance of stainless steel M340. The objective of this study is to determine the resistance to autoclaving, corrosion and thermal exposure of the surgical instruments (dental burs) made of stainless steel.

Key words: Surgical instruments. Dental instruments. Stainless steel.

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ARTIGOS CIENTFICOS

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INTRODUO

Os aos inoxidveis tm sido amplamente empregados como instrumentais cirrgicos por meio sculo. Durante muito tempo o 440C foi o ao mais popular para a fabricao destes instrumentais cirrgicos. Todavia, problemas relativos corroso localizada tais como pite, corroso por fresta e fissurao por corroso sob tenso foram observados em fresas odontolgicas deste ao6-7. Para controlar tal corroso, um importante esforo de desenvolvimento foi realizado entre o fornecedor e a empresa.

Apesar de apresentar uma resistncia corroso superior maioria dos metais, em meios muito agressivos os aos inoxidveis podem sofrer algum tipo de corroso, podendo prejudicar de alguma forma sua durabilidade ou aparncia. Assim fundamental especificar o tipo adequado do ao inoxidvel considerando a composio qumica e acabamento mecnico, para aproveitar ao mximo as propriedades inerentes a estes matrias. Uma limpeza apropriada e manuteno de rotina so tambm essenciais para preservar a beleza e funcionalidade das fresas odontolgicas.

As fresas odontolgicas so importantes instrumentais cirrgicos que tm a funo de preparar o alvolo sseo para posterior insero dos implantes. Cada famlia de implante possui um sistema de fresagem especfico para sua instalao1.

A corroso atmosfrica dos aos inoxidveis quando avaliada pela inspeo visual geralmente no apresenta sinais de agressividade acentuada, o que est em acordo com a alta resistncia corroso destes materiais. A corroso ocorre principalmente devido aos poluentes atmosfricos que associados a outros fatores provocam o decrscimo da resistncia corroso dos mesmos. Existe uma maior tendncia para o aparecimento da corroso por pites ou localizada em detrimento da corroso generalizada nos aos inoxidveis5.

Os objetivos desta pesquisa determinar as resistncias esterilizao em autoclave, corroso e exposio trmica dos instrumentais cirrgicos (fresas odontolgicas) fabricadas em ao inoxidvel M340.

AOS RESISTENTES CORROSOOs aos adquirem passividade quando ligados a

certos metais, entre os quais se destacam o cromo e o nquel, que compem os chamados aos inoxidveis que se caracterizam por resistir corroso atmosfrica, embora possam resistir ao de outros meios gasosos ou lquidos.

O cromo o elemento de liga mais importante, pois o mais eficiente contra a corroso quando empregado em teores acima de 10%, conforme Figura 1.

medida que aumenta o teor de cromo no ao, ele passa de metal de grande corrosibilidade a um metal quase indestrutvel pela corroso do ao em atmosfera industrial.

A Figura 2 mostra que o mesmo fenmeno ocorre a temperaturas elevadas, mas o teor de cromo deve ser maior para que o ao adquira resistncia ao calor.

No caso da resistncia corroso, o cromo j atua efetivamente a partir de 10%, mas para a resistncia ao calor, necessrio que sua quantidade ultrapasse 20%.

Em segundo lugar, vem o nquel, que em teores acima de 6 a 7% melhora a resistncia corroso pelo ataque de solues neutras de cloretos, bem como as propriedades mecnicas. Os melhores aos inoxidveis so os que contm simultaneamente cromo e nquel.

Os elementos a seguir podem estar eventualmente presentes nos aos inoxidveis:

Molibdnio: melhora a resistncia corroso nos cidos sulfrica e sulforosa a altas temperaturas, em solues neutras de cloretos e na gua do mar;

Cobre: melhora a resistncia corroso entre certos

Figura 1 - Passividade dos aos-cromo expostos durante 10 anos a uma atmosfera industrial4.

Figura 2 - Efeito do cromo na resistncia da corroso em altas temperaturas4.

Ciuccio RL, Luiz NE, Jacomini Filho A, Soares MAD



ar, sendo necessrio o processo de revenimento imediatamente aps o tratamento de tmpera para evitar a ocorrncia de trincas trmicas.

RESULTADOS

Os ensaios de resistncia esterilizao em autoclave, resistncia corroso em gua em ebulio e resistncia corroso em sulfato de cobre, indicam que a superfcie alcanou um estado passivo e como um meio de eliminao dos contaminantes qumicos e de ferro livre. A Figura 4 mostra a amostra aps o ensaio.

O ensaio de resistncia corroso em gua em ebulio aplicvel aos materiais endurecidos por precipitao, austenticos e martensticos, para detectar imperfeies de superfcie (trincas e microfi ssuraes). A Figura 5 mostra que no houve anomalias na amostra.

O ensaio de resistncia corroso em sulfato de cobre detecta formao de carboneto a partir do carbono. O ensaio utilizado em materiais austenticos para detectar a reduo do teor de cromo no contorno de gro causado por tratamento trmico ou conformao a frio inadequada. A Figura 6 mostra as caractersticas aps o ensaio.

reagentes, como o cido sulfrico; Tntalo, nibio e titnio: evitam o fenmeno de corroso

intergranular dos aos inoxidveis cromo-nquel; Silcio: melhora a resistncia oxidao em

temperaturas elevadas.

MATERIAL E MTODOS

Os ensaios de resistncia esterilizao em autoclave, corroso e exposio trmica foram realizados de acordo com a norma NBR ISO 13402/973. Os critrios de aceitao considerados foram os especifi cados na norma NBR 13851/972. O objetivo destes mtodos de ensaio fornecer metodologias e meios de avaliao consistentes tanto para produtores quanto para usurios. Foram analisadas 20 fresas odontolgicas, com dimetros de 2 mm e comprimentos de 18 mm, conforme Figura 3.

MATERIALA designao inox M340, o nome que o fornecedor de

ao inoxidvel utiliza para codifi car seu produto, esse tem caractersticas semelhantes ao ao inox 420B, que um ao-cromo martenstico utilizado principalmente em instrumentos cirrgicos e dentrios, peas de mquinas, moldes para plstico e indstria de vidro.

Na Tabela 1, apresentada a composio qumica do ao inoxidvel M340.

O endurecimento desse tipo de ao se d por tmpera onde o mesmo aquecido lentamente at 980 C 1040 C, e depois, no caso de peas pequenas, resfriado bruscamente atravs de


Figura 3 - Fresa odontolgica.

Figura 4 - Amostras aps ensaio de resistncia esterilizao em autoclave.

Figura 5 - Amostras aps ensaio de resistncia corroso em gua em ebulio.

Figura 6 - Amostras aps ensaio de resistncia corroso em sulfato de cobre.

Tabela 1 - Composio qumica do ao inoxidvel M340.

Limites mximos de composio %

C Si Mn Cr Mo V +N

0,54 0,45 0,40 17,30 1,10 0,10


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O tratamento trmico tem um importante efeito na resistncia corroso no ao inoxidvel martenstico. O tratamento trmico inadequado pode resultar em formao de carboneto em materiais martenstico. Tratamento trmico adequado resulta na dissoluo de carbono livre dentro da estrutura martenstico. A Figura 7 mostra que no houve a formao de carbonetos na sua estrutura.

DISCUSSO

Os resultados obtidos so relacionados resistncia esterilizao em autoclave, corroso e exposio trmica de instrumental cirrgico, no apresentando corroso em sua estrutura. O limite da resistncia corroso de um determinado ao inoxidvel depende dos seus elementos constituintes o que signifi ca que cada ao tem resposta ligeiramente diferente quando exposto a um ambiente corrosivo.

A seleo muito cuidadosa do tipo de ao inoxidvel, bem detalhado e com bom acabamento pode reduzir de forma signifi cativa a possibilidade de ocorrncia de machas e corroso. Isto mostra que o processo de fabricao das fresas odontolgicas est atendendo ao critrio de aceitao das normas NBR ISO 13402/973 e NBR 13851/972.

Os parmetros utilizados no tratamento trmico mostram-se efi cazes dentro do processo de fabricao das fresas odontolgicas, porque no foram apresentada formao de carbonetos na superfcie das fresas odontolgicas.

Os ensaios realizados mostraram que superfcie alcanou um estado passivo e como um meio de eliminao dos contaminantes qumicos e de ferro livre, isso comprova que o processo de passivao dos instrumentais cirrgicos efi ciente.

CONCLUSO

Dentro da metodologia empregada neste estudo e com base na anlise dos dados possvel concluir que as fresas odontolgicas foram aprovadas conforme a norma NBR ISO 13851/97.

Os ensaios de corroso servem como indicadores de processo de seleo do material adequado pelos fabricantes e de cuidados

adequados pelos usurios.A geometria e processos de fabricao especfi cos infl uenciam

nos resultados de ensaios de corroso.

AGRADECIMENTOS

Os autores agradecem ao CCDM - Centro de Caracterizaes e Desenvolvimento de Materiais pelos ensaios realizados, ao INEPO - Instituto Nacional de Experimentos e Pesquisas Odontolgicas e SIN - Sistema de Implante por terem fornecido as amostras, as instalaes e equipamentos necessrios realizao deste trabalho.

Ciuccio RL, Luiz NE, Jacomini Filho A, Soares MAD

Figura 7 - Amostras aps ensaio de resistncia exposio trmica.



REFERNCIAS

1. Assis EA. Capacidade de corte de brocas do Sistema 3i [dissertation]. Braslia (DF): Universidade de Braslia, Faculdade de Cincias da Sade; 2000.

2. Associao Brasileira de Normas Tcnicas. NBR 13851:1997: resistncia esterilizao em autoclave, corroso e exposio trmica requisitos gerais. Rio de Janeiro: A Associao; 1997.

3. Associao Brasileira de Normas Tcnicas. NBR ISO 13402/97: instrumentais cirrgicas e odontolgicas determinao da resistncia esterilizao em autoclave, corroso e exposio trmica. Rio de Janeiro: A Associao; 1997.

4. Gentil V. Corroso. 5 ed. Rio de Janeiro: LTC; 2007.5. Japan Satainless Steel Association; Nickel Development Institute.

Successful use of stainless steel building materials. Tokyo: The Association; 1998.

6. Syrett BC, Acharya A, editors. Corrosion and degradation of implant materials. Philadelphia: ASTM; 1979.

7. Williams DF. Corrosion of implant materials. Ann Rev Mater Sci. 1976;6:237-66.



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