Método de teste padrão ASTM F1978-22 para medição de resistência ao desgaste de revestimentos metálicos por pulverização térmica usando abrasivo Taber

A norma “ASTM F1978-22 Método de teste padrão para medir a resistência ao desgaste de revestimentos metálicos por pulverização térmica usando abrasivo Taber” publicado pela Sociedade Americana de Testes e Materiais (ASTM) descreve um método de teste para determinar a resistência ao desgaste de revestimentos metálicos produzidos por processos de pulverização térmica em superfícies metálicas planas. Este método de teste foi concebido como um meio de caracterizar revestimentos utilizados em implantes cirúrgicos.

Este método utiliza o dispositivo abrasivo Taber, que produz uma combinação de rolamento e fricção para causar desgaste na superfície do pavimento. O desgaste é medido como perda cumulativa de peso. Este método de teste é limitado a amostras planas e duras que não reagem significativamente com a água e não sofrem transformação de fase ou reação química entre a temperatura ambiente e 100 graus no ar.

Para os fins desta norma, as seguintes definições se aplicam:

• Abrasivo refere-se ao instrumento projetado para determinar a resistência das superfícies ao rolamento composto e à ação de fricção.
• A esfoliação de partículas refere-se à perda de partículas superficiais e fragmentos de um revestimento.
• O revestimento por pulverização térmica refere-se ao revestimento produzido pela pulverização de pó ou fio fundido ou amolecido através de gases inflamáveis, plasma ou arco de dois fios.
• A perda de peso refere-se à quantidade de massa removida pelo aparelho de teste durante o teste.

Este método de teste utiliza um dispositivo abrasivo Taber com rodas calibre H-22 (marca registrada) e uma massa de cabeça abrasiva de 250 g sem pesos adicionais. Uma amostra é desgastada usando ação rotativa e friccional sob condições de pressão controlada e ação abrasiva. Montado na plataforma rotativa, o corpo de prova gira em um eixo vertical contra a rotação deslizante de duas rodas abrasivas. As rodas devem ser montadas de modo que girem em direções opostas quando em contato com o corpo de prova giratório. Uma roda abrasiva esfrega a amostra para fora, em direção à periferia, e a outra para dentro, em direção ao centro, enquanto um sistema de vácuo remove os detritos de desgaste durante o teste. As marcas de desgaste resultantes formam um padrão de arcos cruzados em uma área de aproximadamente 30 cm2. As amostras são lixadas, limpas ultrassonicamente, secas, resfriadas e pesadas para um número especificado de (2, 5, 10 e 100) ciclos de centrifugação cumulativos. As amostras são pesadas após cada repetição e a perda de peso é uma medida do desgaste da amostra.

Este método de teste fornece um meio para avaliar a resistência do revestimento por aspersão térmica à liberação de partículas. Tal desprendimento de partículas pode ocorrer durante a colocação cirúrgica de um implante ou como resultado de micromovimentos do implante após a colocação.

Este método de teste de desgaste pode ser útil para análise de controle de qualidade de um revestimento e pode ser usado para avaliar os efeitos de variáveis ​​de processamento, como preparação do substrato antes do revestimento, textura superficial, variáveis ​​técnicas de revestimento ou tratamentos pós-revestimento.

Este método de teste de abrasão é para amostras planas em formato de placa de tamanho suficiente para que as rodas do abrasivo não se separem da superfície da amostra. Não recomendado para dispositivos de outros formatos ou tamanhos.

O abrasivo Taber utilizado nestes testes tem massa de 250 g e cabeça abrasiva sem peso adicional e é composto pelas seguintes partes:

• Uma plataforma giratória de amostra com uma almofada de borracha removível e poste e porca rosqueados posicionados centralmente.
• Um motor que pode girar a plataforma giratória a 72 rpm mais/menos 2 rpm ou 60 rpm mais/menos 2 rpm.
• Um par de cabeças abrasivas contendo o braço rotativo e o suporte flangeado no qual a roda abrasiva é montada.
• Um sistema de sucção a vácuo e cabeçote de coleta a vácuo para remover detritos e partículas abrasivas da superfície da amostra durante o teste. É utilizado um nível de sucção a vácuo de 100 e a força de sucção a vácuo é de 13,7 kPa ou mais, medida por um medidor de vácuo na porta do bocal de coleta a vácuo. A altura do bocal de coleta a vácuo deve ser ajustável.
• Um contador que registra o número de ciclos de desgaste (revoluções) realizados pela plataforma giratória.

Os corpos de prova de abrasão devem ter a forma de quadrados de aproximadamente 10 cm ou círculos de 10 cm de diâmetro, com pelo menos 1,6 mm, mas não mais que 6,5 mm de espessura, com 6,5 mm no meio para permitir que o corpo de prova seja fixado no porta-amostras do o abrasivo Taber deve ter um furo de diâmetro. Para substratos diferentes do titânio, o peso da amostra de teste é levado em consideração de acordo com a capacidade da balança analítica.

O revestimento é aplicado de uma forma representativa daquela utilizada no implante cirúrgico acabado.

Pelo menos sete amostras são preparadas. Se mais de um revestimento for avaliado, pelo menos seis amostras devem ser preparadas para cada revestimento, e pelo menos um conjunto deve conter sete amostras. Do conjunto de sete amostras, uma amostra é selecionada para determinar o tempo necessário para a limpeza ultrassônica. Uma amostra selecionada aleatoriamente de cada grupo de seis amostras é separada para medir a perda de peso causada pela limpeza ultrassônica. Esta amostra (amostra em branco) é pesada, limpa por ultrassom, seca, resfriada e pesada novamente.

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