INFLUÊNCIA DO TEMPO DE NITRETAÇÃO A PLASMA NO AÇO AISI O1 PARA APLICAÇÃO EM PUNÇÕES DE COMPRESSÃO DE FÁRMACOS

Abstract

RESUMO: Punções utilizados no processo de compressão de fármacos, mais precisamente para a produção de comprimidos são, muitas vezes, fabricados de aço ferramenta AISI O1. Porém, com o uso freqüente, este sofre desgaste excessivo, sendo necessária a sua substituição. Para o melhoramento de suas propriedades mecânicas, tratamentos térmicos e termoquímicos são utilizados como, por exemplo, a nitretação a plasma. Esta confere uma camada de nitretos que aumenta a dureza superficial das ferramentas, empregando uma economia no custo de produção, e conseqüentemente, no valor do produto final. Esta dissertação teve como objetivo aumentar a microdureza superficial de amostras do aço ferramenta AISI O1 através da nitretação a plasma como uma forma de aumentar sua resistência ao desgaste. Para isto, amostras desse aço foram lixadas, polidas, limpas em ultrassom e nitretadas com variação no tempo em 4, 5 e 6 h. O tempo foi escolhido como parâmetro de estudo por influenciar no processo de difusão que ocorre durante a nitretação a plasma. Foram realizadas análises de difração de raios-X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e energia dispersiva de raios-X (EDS), bem como medições de microdureza para avaliar as propriedades do material, tais como a formação da camada de nitretos e microdureza, antes e após o tratamento. O resultado de EDS confirmou a presença de nitrogênio na superfície da amostra, bem como na camada formada revelada pelas imagens de MEV, além de corroborar com os percentuais dos elementos químicos apresentados na literatura e com os resultados de DRX. Estes confirmaram a formação das fases ε-Fe3N e γ’-Fe4N na camada do substrato de todas as amostras nitretadas. A nitretação a plasma com tempo de 6 h conferiu maior dureza à amostra, em aproximadamente 46% com relação à amostra sem tratamento, bem como a camada mais espessa, com média de 7,22 μm. Portanto, conclui-se que este tratamento termoquímico pode ser utilizado na indústria farmacêutica para melhoramento de suas ferramentas de compressão, devido o aumento de dureza e possível diminuição de desgastes, como alternativa para a redução de custos no processo de fabricação de comprimidos e, conseqüentemente, reduzirem o valor do produto final, beneficiando os consumidores/pacientes. ABSTRACT: Punches used in the drug compression process, more precisely for production of tablets are often fabricated of AISI O1 tool steel. However, with frequent use, it has an excessive wear and is necessary the replacement. Thermal and thermochemical treatments, such as plasma nitriding, are used for improvement of mechanical properties. This gives a layer of nitrites that increases the surface hardness of the tools, cheapening production cost and, consequently, the value of the final product. This dissertation aims to increase the microhardness of the AISI O1 steel through plasma nitriding as a way to increase the wear resistance. For this, samples of AISI O1 steel were sanded, polished, cleaned in ultrasound and nitrided with time variation in 4, 5 and 6 h. The time was chosen because it is a parameter that influences the diffusion process. Analyzes of X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS) were made, as well as microhardness measurements to evaluate material properties, such as nitrides and microhardness before and after treatment. The EDS results confirmed the presence of nitrogen at the sample surface, besides the layer formed, revealed by SEM images, and corroborated with the chemical elements percentage in literature and with XRD results, confirming a formation of ε-Fe3N and γ'-Fe4N phases in the substrate layer of all as nitrided samples. Plasma nitriding at 6 h gave the sample a greater hardness, approximately 46% with respect to the untreated sample, as well as the thicker layer, with an average of 7.22 μm. Therefore, it is concluded that this thermochemical treatment can be used in the pharmaceutical industry for the improvement of its compression tools, due to the increase of hardness and the reduction of wear, as an alternative to reduce costs in the tablet manufacturing process and, consequently, reduce the value of the final product, benefiting consumers / patients.