De la corrosion des m

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De la corrosion des métaux aux normes

• La longue marche .

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Jean-Paul BELLIER Ministère Éducation Nationale,
Enseignement Supérieur, Recherche
Tél [phone] Tél jean-paul.bellier_at_educa
tion.gouv.fr
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La corrosion

• Phénomène inévitable dans le cas des alliages
  métalliques
• Les métaux à l état naturel se trouvent sous
  forme combinée
• La forme métallique ne correspond pas à la forme
  stable

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Les métaux
La corrosion conduit à une fragilisation et à
l apparition de produits de relargage
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Les métaux (2)

• Tous les métaux se corrodent car à l état
  naturel ils se trouvent sous forme combinée (état
  stable)
• La corrosion dépend très fortement du métal
• Les alliages peuvent avoir des comportement
  différents par rapport aux métaux dont ils sont
  composés

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Exemple de corrosion
Photos aimablement fournies
par Francis Poulmaire
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Exemple de corrosion (2)
Or
Alliage
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Fragilisation

• Conduit très souvent à une rupture brutale
• Actuellement c est le problème majeur

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Ex. de rupture liée à la corrosion
Photo aimablement fournie par Francis Poulmaire
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Ex. de rupture liée à la corrosion (2)
Photos aimablement fournies
par Francis Poulmaire
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Produits de relargage

• Toxicité des métaux (sous forme de chlorure sauf
  pour le chrome sous forme de chromate). Test sur
  cellule. Mortalité 50. Concentration en µg/ml

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Produits de relargage (2)

• Les produits de corrosion sont métabolisés
• Ils peuvent se retrouver  très  loin de la
  source (sang, urine, cheveux, )
• Ils peuvent conduire à des réactions allergiques
• Ils peuvent ???? Induire des cancers à plus ou
  moins long terme

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Exemples de tatouage
P. Colon Univ Paris VII , Biocompatibilité,
allergies et résistance à la corrosion Bilan
de huit années de recherche, Metalor 1996
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Exemples de tatouages (2)
Photos aimablement fournie par Francis Poulmaire
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Prix du rendement anti-corrosion
Classiquement il est préférable de diminuer la
corrosion plutôt que de l annuler
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Importance de la corrosion

• Effets biologiques
• Goût métallique
• Douleurs
• Lésions
• Toxicité
• Coût
• Utilisation de matériaux nobles

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Biomatériaux

• Utilisation dor et dalliages précieux
• Utilisation dalliages métalliques
• CORROSION ?

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La corrosion

• Nécessité de 2 partenaires un métal M et un
  réactif R (liquide ou gaz)
• Si le réactif est liquide, on parle de corrosion
  humide
• Si le réactif est un gaz, on parle de corrosion
  sèche

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Les types de corrosion

• Corrosion chimique
• Corrosion biologique
• Corrosion par érosion
• Corrosion électrochimique

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La corrosion chimique

• Résultat de l attaque du métal par le réactif
• Assez peu fréquent
• Exemple  sulfuration  des amalgames (attaque
  de l argent par le soufre)

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La corrosion électrochimique

• Phénomène se produisant chaque fois qu il y a
  une hétérogénéité
• Type de corrosion le plus fréquent
• Formation d une pile

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Hétérogénéité du métal

• Chimique
• Physique (écrouissage, joints de grain, )

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Hétérogénéité du réactif

• Concentration (solutions saturées, )
• Gaz dissous (O2)

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• On forme des (micro) piles galvaniques, lanode
  est attaquée
• Il est nécessaire que la pile débite un contact
  ohmique est obligatoire
• Ce contact est naturel   dans les micropiles

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Pile
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Contact ohmique
Interrupteur(contact ohmique)
Corrosion de lanode
Pile
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Macro/Micro Pile
Conduction ELECTRONIQUE (Contact ohmique)
ATTAQUEE lorsqu il y a le contact ohmique
Cathode
Solution électrolytique
Conduction IONIQUE
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Exemple de corrosion (macro-pile)
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Exemple de corrosion (micro-piles)
Photos aimablement fournies
par Francis Poulmaire
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Corrosion biologique

• Résultat dun phénomène biologique
• Des bactéries peuvent transformer des composés,
  modifier le milieu et entraîner la corrosion
• La corrosion est alors de type chimique ou
  électrochimique
• Un exemple la plaque dentaire

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La corrosion biologique (2)

• Induite par les micro (macro) organismes
• Dégradation des matériaux liée à la présence
  physique et à lactivité métabolique de ces
  organismes
• Mécanismes mis en jeu corrosion électrochimique
  et corrosion chimique

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La corrosion biologique (3)

• La plupart des matériaux y sont sensibles
• Alliages métalliques
• Composites
•  Plastiques 
• .

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La corrosion par érosion

• Résultat de la disparition de la couche
  protectrice par érosion
• Corrosion chimique et/ou électrochimique
• Exemple Cr est protégé par un oxyde, si on le
  retire la corrosion reprend pour reformer l oxyde

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Tests de corrosion Approche  classique 

• Corrosion naturelle.
• Temps d expérimentation temps réel
• Difficultés expérimentales
• Rigueur

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Test de corrosion  nouvelle  approche

• Utiliser des techniques qui permettent
• de contrôler les paramètres expérimentaux
• d accélérer le vieillissement

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Techniques potentiostatiques

• Étude  générale  du comportement par
  l obtention de voltammogrammes (courbes I(E))
• Étude des produits de relargage par la
  chronoampérométrie à potentiel constant

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Voltammogramme
I
E/réf.
Domaine de passivation
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Produits de relargage
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Le Nickel

• Entre dans la composition de nombreux alliages
• Particulièrement corrodable
• Relargage très facile à des taux  importants 

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Le Nickel métal allergisant

• Estimation en Europe, 10 des femmes et 6 des
  hommes sont sensibilisés
• Réglementation dès 1991 au Danemark
• Europe du Nord, Allemagne, Italie, Espagne
  utilisent essentiellement des prothèses en
   métaux précieux 
• Exception française

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Le Nickel Directive européenne 94/27

• Conduit à l arrêté du 18 juillet 2000
• Taux de nickel réglementé dans certains produits
  (contact prolongé avec la peau)
• PAS pour les prothèses
• Pas pour lunettes, clés, poignés, outils
• Pas pour pièces 1 et 2 euros

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NORMALISATION

• AFNOR
• CEN
• ISO

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AFNOR

• Commissions  spécialisées 
• Réunissant  tous  les acteurs
• Payant
• Difficultés de tenir compte de tous les points de
  vue

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Norme AFNOR

• NF S 91-141
• Biodégradabilité des alliages métalliques
  utilisés en art dentaire
• Normalisation d essais électrochimiques

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Norme AFNOR

• NF S 90-701
• Matériel médico-chirurgical
• Biocompatibilité des matériaux et dispositifs
  médicaux
• Méthodes d extraction

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CEN

• Commissions  spécialisées 
• Différentes AFNOR
• Bruxelles
• Langue anglaise
• Enjeux politiques

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ISO

• Commissions spécialisées
• Différentes AFNOR et CEN
• Langue anglaise
• Réunions  annuelles 
• Très forts enjeux politiques

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NF EN ISO 10993-15

• Évaluation biologiques des dispositifs médicaux
• Partie 15 Identification et quantification des
  produits de dégradation issus des métaux et
  alliages
• Reprend et remplace normes AFNOR
• Quelques ajouts

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Conclusions

• Tests existent
• Non obligatoire
• Pb de responsabilité
• Sensibiliser les praticiens
• Que faire si pb ?