Aplicação do método de Taguchi na avaliação e caracterização das propriedades da superfície do nióbio modificada pelo processo de anodização a plasma eletrolítico

Abstract

Nos últimos anos, a busca por biomateriais com maior desempenho biológico e resistência à corrosão tem impulsionado o desenvolvimento de novas tecnologias de modificação superficial de metais. O nióbio tem se destacado como uma alternativa promissora devido à sua biocompatibilidade, resistência à corrosão e módulo de elasticidade próximo ao do tecido ósseo humano. Entre os métodos emergentes de tratamento de superfície, a anodização a plasma eletrolítico (EPO) tem se mostrado eficaz na formação de revestimentos cerâmicos funcionais sobre metais, capazes de melhorar significativamente suas propriedades físico-químicas e morfológicas. O presente trabalho investigou o processo de anodização a plasma eletrolítico (EPO) aplicado ao nióbio metálico, visando o desenvolvimento de superfícies funcionalizadas para aplicação como biomaterial. Utilizou-se o método de Taguchi para o planejamento experimental, com matriz L9 (3³), permitindo a análise da influência de três parâmetros: concentração da solução eletrolítica, tensão e tempo de anodização. Foram obtidas nove amostras, caracterizadas em termos de molhabilidade (ângulo de contato), rugosidade superficial e morfologia, por meio de técnicas como microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados indicaram que as condições de anodização afetam diretamente as propriedades da superfície, com destaque para a amostra do experimento 2, que apresentou o maior valor de rugosidade superficial (11,53 µm) e o menor ângulo de contato (19,06°), revelando elevada hidrofília e morfologia porosa, características favoráveis à adesão celular e osseointegração e a amostra do experimento 7, com a menor rugosidade (0,89 µm) e o maior ângulo de contato (47,50°), apresentou superfície mais lisa e hidrofóbica, adequada para aplicações onde se deseja limitar a adesão celular ou reduzir a formação de biofilmes. As análises morfológicas confirmaram a influência dos parâmetros de processo na formação da camada cerâmica de Nb₂O₅, possibilitando a obtenção de superfícies com características controladas. Os resultados reforçam o potencial do nióbio anodizado como biomaterial, com possibilidade de personalização para diferentes aplicações, como implantes ortopédicos, odontológicos e sistemas de liberação controlada de fármacos. Este estudo contribui para o avanço no desenvolvimento de superfícies biofuncionais, evidenciando a importância do controle preciso dos parâmetros de anodização a plasma para otimizar o desempenho de biomateriais metálicos.