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A liga de Ti-15Zr (%p) tem sido recentemente aplicada em implantes dentários, em virtude de suas favoráveis propriedades mecânicas, eletroquímicas e biocompatibilidade. Contudo, em virtude de sua superfície ser bioinerte, tratamentos de superfície são necessários para fornecer uma melhora na interação do material com tecidos ósseos. O tratamento de oxidação térmica é uma técnica versátil e barata para modificação de superfície, uma vez que induz reações de oxidação na superfície do material pelo aumento de temperatura. O objetivo deste trabalho é analisar o efeito do tratamento de oxidação térmica na camada de óxido da liga Ti-15Zr, almejando possíveis aplicações como implantes dentários. Para este estudo, amostras da liga Ti-15Zr foram submetidas a tratamento de oxidação térmica, com taxa de aquecimento e resfriamento de 10ºC/min, atmosfera em ar, tempo de permanência de 6h, em temperaturas de 500ºC, 600ºC, 700ºC, 800ºC e 900ºC. A estrutura cristalina das camadas de óxido foi analisada por difratometria de raios X, utilizando um equipamento X’Pert Pro da Panalytical, com filtro de níquel, potencial de 40 kV, corrente de 20 mA, radiação monocromática CuK_α (λ = 1,54 Å) e passo de 0,02º por s. A composição de fases foi verificada por comparação de fichas cristalográficas das fases do titânio (hexagonal e cúbica de corpo centrado), TiO₂(anatase e rutilo) e ZrO₂ (monoclínico e tetragonal). Os parâmetros de rede foram calculados a partir da lei de Bragg. Os resultados mostraram que a temperatura de tratamento influenciou na formação dos óxidos, promovendo uma formação preferencial de fase rutilo em detrimento da anatase em altas temperaturas. O aumento de temperatura favoreceu também a formação de uma pequena fração de ZrO₂, na forma tetragonal e monoclínica. Os parâmetros de rede obtidos se mostraram com valores ligeiramente distintos das fichas cristalográficas, indicando um efeito da diferença de raios atômicos do Zr e Ti. A mistura de fases TiO₂ e ZrO₂ pode favorecer significativamente as propriedades de superfície do material para aplicações biomédicas.