Plan du document:
€ I.€ Généralités
€ II.€ Corrosion chimique
€ 1.€ Définition de l'oxydation
€ 2.€ Formation de la pellicule d'oxydation
€ 1.€ Type P
€ 2.€ Type N
€ 3.€ Bilatérale
€ 3.€ Classification des pellicules d'oxydation
€ III.€ Corrosion électrochimique (endobuccal)
€ 1.€ Macro pile
€ 2.€ Micro pile
€ 3.€ Conditions
€ 1.€ réaction d'oxydation
€ 2.€ surface de séparation
€ Facteurs de variation des potentiels d'électrode selon Portevin et
Chamdron
4.€
€ 1.€ Les facteurs internes
€ 1.€ Selon la nature du métal
€ 2.€ Selon la structure
€ 3.€ Selon l'état de surface
€ 4.€ Selon les couches protectrices
€ 5.€ Déformations et tensions mécaniques
€ 6.€ La fatigue
€ 2.€ Les facteurs externes
€ 1.€ Facteurs chimiques
€ IV.€ Effet de la corrosion
€ 1.€ Effet chimique
€ 2.€ Effet physio mécanique
I Généralités
Les biomatériaux métalliques sont susceptibles de présenter différentes formes d'altérations.
€€€•€ En atmosphère sèche, nous parlerons des “corrosions simples”
€€€•€ En atmosphère humide, on a présence d'un élecrolyte, nous parlerons de “corrosions électrochimique”
“ Le terme corrosion désigne
• Le processus d'interaction métal/milieu ambiant
• La destruction partielle ou totale du matériau métallique “
II Corrosion chimique
Lorsqu'un métal est en présence d'un gaz directement, il peut réagir
•€ Fe + O2 (à haute température)
€€€•€ La sulfuration de
€€€
€€€
Exemple : :
Ag dans l'air
Les alliages dentaires chauffés
En atmosphère réductrice
II.A.Définition de l'oxydation
Au sens atomique, il y a perte d'e- par un atome ou un groupe d'atomes, elles correspond donc à :
€€€•€ La fixation d'un élément e- négatif (oxygène, halogène, souffre, azote)
€€€•€ Ou à l'enlèvement d'un élément positif (hydrogène ou métal)
II.B.Formation de la pellicule d'oxydation
Lorsque le “Cu” est chauffé à une température (500-800 c°) , les molécules d'O2 sont absorbées à la
surface sous l'action des attractions exercées par les atomes superficiels (on a la repture des
molécules d'O2 qui vont s'adjoindre aux atomes de Cu) il se forme à la surface une 1ère pellicule
mono-moléculaire d'oxyde cuivreux Cu2O de couleur rouge vif, puis refroidissement d'oxyde
cuivrique CuO de couleur noir.
€€€•€ Cette réaction se poursuis suivant le pouvoir de diffusion lié aux propriétés semi-conductrices
des oxydes formés.
€€€•€ Une fois la première pellicule formée, plusieurs mécanismes sont possibles :
Exemple : CuO
II.B.a.Type P
La croissance peut se faire à l'interphase métal/oxyde pour les oxydes semi-conducteurs
de type “P” telle que : Cu2, NiO, FeO, CoO, Cr2O3
II.B.b.Type N
Elle peut également se faire à l'interphase oxyde/air pour les semi-conducteurs de type
“N” : ZnO, CdO, TiO2, Pr2O3
Remarque
ZnO
Le ZnO ; produit de base de la plupart des biomatériaux d'obturation et de
scellement minéraux ou organique
II.B.c.Bilatérale
Cette croissance peut se faire bilatéralement et simultanément en son épaisseur : métal /
oxyde / Air
Exemple : Aciers alliers à haute température à base de Si et Cr
II.C.Classification des pellicules d'oxydation
Elle est liée à la diffusion de la couche d'oxydation, vue le rôle important de a pellicule d'oxydation
dans le mécanisme et l'évolution de la corrosion, on a pu constater 2 possibilités :
€€€•€ La diffusion du métal ou de l'O2 à travers la pellicule d'oxyde formée est impossible ou très lente
parce que le volume atomique de l'oxyde est supérieur à celui du métal.
€€€•€ La diffusion du métal ou de l'O2 est possible à travers la couche d'oxyde parce que le volume
atomique de l'oxyde est inférieure à celui du métal
Dans le premier cas la pellicule aura le rôle protecteur et sera susceptible d'arrêter la corrosion,
alors que dans le second cas elle evolura de façon plus ou moins continue.
€€€•€ En pratique, les pellicules protectrice peuvent être visibles invisibles, épaisses ou minces
Exemple : Al, Sn, Cu, Fe, Mn, Cr
Exemple : Na, Ba, Ca, K, Mg
Remarque
Pour les alliages précieux
Afin d'améliorer leur propriétés mécaniques, le “Cu” contenu dans l'alliage peut suite
à un chauffage s'oxyder en surface et diffuser à travers la couche d'oxyde, nous
donnons une coloration disgracieuse (qui manque totalement de charme) , afin d'éviter un
tel déboire, il est préférable de chauffer l'alliage d'or (en présence d'un gaz neutre, en milieu
réducteur ou encore en faisant le vide)
€€€ Soit dans un bain de sel, en les protégeant par un flux (acide borique) si le métal à été
oxydé en surface on pourra éliminer la pellicule d'oxydation formée en la dissolvant
par un acide (H2SO4 à 10%)
III Corrosion électrochimique (endobuccal)
L'interaction métal-saliveengendre des micro-courants entraînant l'altération partiel du matériau
métallique, ainsi que des manifestations pathologique buccal, cette interaction peut se produire entre.
III.A.Macro pile
Deux couronnes métalliques séparées par la salive qui sert d'électolite, couronnes conçus en
alliages différents
€€€•€ Une couronne en alliage d'or et l'autre en alliage de nickel chrome
€€€•€ Entre une couronne et une reconstruction métallique
Dans ce cas nous pouvons dire qu'il y a passage d'un courant galvanique ;à ce moment, les ions se
déplacent vers le métal le plus noble et les électrons vont vers le métal le moins noble, on réalise
se que l'on appelle une “macro pile”.
Exemple : :
III.B.Micro pile
Au sein d'une même couronne, ou d'une même reconstitution lorsqu'il y a un défaut cristallin en
surface.
On a alors une “macropile”.
Exemple : Piqûre de surface au niveau d'une couronne en Or
III.C.Conditions
Pour que ces phénomènes micro et macro pile puissent se produire il faut:
III.C.a.réaction d'oxydation
Que les potentiels de la réaction d'oxydation soit plus négative que le potentiel de la
réaction de réduction conjuguée car tout métal solide peut être considérer comme un
ensemble d'atome ions et d'électrons, lorsque le métal entre en contact avec
l'électrolyte, les atomes ions pourront passer en solution sous forme d'ions hydratés à
condition que l'énergie libérée soit plus grande que l'énergie nécessaire pour rompre la
liaison atomes ions électrons.
Cependant deux phénomènes peuvent se produire:
€€€• si les forces d'hydratation sont insuffisantes pour rompre la liaison atome-ionélectron,
dans ce cas une quantité de cathions de la solution pourra être adsorbée par
la surface métallique et constituer la couche la plus interne positive. La couche externe
étant constituée par les anions excédentaires de la solution. Exemple:cas de l'or et du
platine.
€€€• s'il y a adsorption d'un gaz dissous dans l'électrolyte(O2 par exemple),dans ce cas il
n'y aura pas de départ d'ions du métal ni adsorption de cathions de la solution.
III.C.b.surface de séparation
Il faut que la surface de séparation métal-électrolyte présente une hétérogénéité
électrochimique ou ont lieu respectivement les réactions de dissolution du métal et les
réactions d'assimilation des e- excédentaires par les cations de la solution
III.D.Facteurs de variation des potentiels d'électrode selon
Portevin et Chamdron
III.D.a.Les facteurs internes
1 Selon la nature du métal
Le platine(=Pt) et le lithium(=Li) présente une DDP de 4 volt
2 Selon la structure
La corrosion se réalise le long des grains cristallographiques, elle sera intense
lorsque le grain est gros.
Remarque !
Métaux purs
Présentent une bonne résistance à la corrosion car se sont des
solides homophase.
3 Selon l'état de surface
En fonction du degré de polissage et de la propreté de la surface
4 Selon les couches protectrices
Diminues la valeur du potentiel de quelque dixièmes du volte à 1 volt
€€€•€ Les atomes de gaz absorbé à la surface du métal hydrogène et oxygène.
5 Déformations et tensions mécaniques
Les déformation et les tensions mécaniques diminues le potentiel des électrodes
(toute variation de courbure, angle vif, sillon peuvent engendrés les couples galvanique) .
6 La fatigue
les tensions alternées peuvent provoquées le phénomène de fatigue, il sera
accentué lorsque le milieu est corrosif.
III.D.b.Les facteurs externes
• Facteurs chimiques
€€€•€ “PH” des solutions d'électrolytes, la corrosion est élevée en milieu acide,
faible en milieu neutre, elle est stable en milieu basique
€€€•€ Exydants : ce sont la température, la concentration de la solution et la
durée d'exposition
IV Effet de la corrosion
IV.A.Effet chimique
Le ternissement de la surface est le 1er signe de l'oxydation.
IV.B.Effet physio mécanique
La corrosion peut être lente et uniforme ou généralisée, la corrosion peut-être localisée sous forme
de plaque ou de piqûre, la corrosion inter-cristalline qui se situe en profondeur et qui suivant le
trajet des joins de grain.
€€€•€ La corrosion peut enfin être sélective et ne concerne qu'un seul constituant de l'alliage.
€ I.€ Généralités
€ II.€ Corrosion chimique
€ 1.€ Définition de l'oxydation
€ 2.€ Formation de la pellicule d'oxydation
€ 1.€ Type P
€ 2.€ Type N
€ 3.€ Bilatérale
€ 3.€ Classification des pellicules d'oxydation
€ III.€ Corrosion électrochimique (endobuccal)
€ 1.€ Macro pile
€ 2.€ Micro pile
€ 3.€ Conditions
€ 1.€ réaction d'oxydation
€ 2.€ surface de séparation
€ Facteurs de variation des potentiels d'électrode selon Portevin et
Chamdron
4.€
€ 1.€ Les facteurs internes
€ 1.€ Selon la nature du métal
€ 2.€ Selon la structure
€ 3.€ Selon l'état de surface
€ 4.€ Selon les couches protectrices
€ 5.€ Déformations et tensions mécaniques
€ 6.€ La fatigue
€ 2.€ Les facteurs externes
€ 1.€ Facteurs chimiques
€ IV.€ Effet de la corrosion
€ 1.€ Effet chimique
€ 2.€ Effet physio mécanique
I Généralités
Les biomatériaux métalliques sont susceptibles de présenter différentes formes d'altérations.
€€€•€ En atmosphère sèche, nous parlerons des “corrosions simples”
€€€•€ En atmosphère humide, on a présence d'un élecrolyte, nous parlerons de “corrosions électrochimique”
“ Le terme corrosion désigne
• Le processus d'interaction métal/milieu ambiant
• La destruction partielle ou totale du matériau métallique “
II Corrosion chimique
Lorsqu'un métal est en présence d'un gaz directement, il peut réagir
•€ Fe + O2 (à haute température)
€€€•€ La sulfuration de
€€€
€€€
Exemple : :
Ag dans l'air
Les alliages dentaires chauffés
En atmosphère réductrice
II.A.Définition de l'oxydation
Au sens atomique, il y a perte d'e- par un atome ou un groupe d'atomes, elles correspond donc à :
€€€•€ La fixation d'un élément e- négatif (oxygène, halogène, souffre, azote)
€€€•€ Ou à l'enlèvement d'un élément positif (hydrogène ou métal)
II.B.Formation de la pellicule d'oxydation
Lorsque le “Cu” est chauffé à une température (500-800 c°) , les molécules d'O2 sont absorbées à la
surface sous l'action des attractions exercées par les atomes superficiels (on a la repture des
molécules d'O2 qui vont s'adjoindre aux atomes de Cu) il se forme à la surface une 1ère pellicule
mono-moléculaire d'oxyde cuivreux Cu2O de couleur rouge vif, puis refroidissement d'oxyde
cuivrique CuO de couleur noir.
€€€•€ Cette réaction se poursuis suivant le pouvoir de diffusion lié aux propriétés semi-conductrices
des oxydes formés.
€€€•€ Une fois la première pellicule formée, plusieurs mécanismes sont possibles :
Exemple : CuO
II.B.a.Type P
La croissance peut se faire à l'interphase métal/oxyde pour les oxydes semi-conducteurs
de type “P” telle que : Cu2, NiO, FeO, CoO, Cr2O3
€€Figure 4-1 : Déstruction de métal
Diffusion vers le métalII.B.b.Type N
Elle peut également se faire à l'interphase oxyde/air pour les semi-conducteurs de type
“N” : ZnO, CdO, TiO2, Pr2O3
Remarque
ZnO
Le ZnO ; produit de base de la plupart des biomatériaux d'obturation et de
scellement minéraux ou organique
II.B.c.Bilatérale
Cette croissance peut se faire bilatéralement et simultanément en son épaisseur : métal /
oxyde / Air
Exemple : Aciers alliers à haute température à base de Si et Cr
€€Figure 4-3 : Diffusion bilatérale
II.C.Classification des pellicules d'oxydation
Elle est liée à la diffusion de la couche d'oxydation, vue le rôle important de a pellicule d'oxydation
dans le mécanisme et l'évolution de la corrosion, on a pu constater 2 possibilités :
€€€•€ La diffusion du métal ou de l'O2 à travers la pellicule d'oxyde formée est impossible ou très lente
parce que le volume atomique de l'oxyde est supérieur à celui du métal.
€€€•€ La diffusion du métal ou de l'O2 est possible à travers la couche d'oxyde parce que le volume
atomique de l'oxyde est inférieure à celui du métal
Dans le premier cas la pellicule aura le rôle protecteur et sera susceptible d'arrêter la corrosion,
alors que dans le second cas elle evolura de façon plus ou moins continue.
€€€•€ En pratique, les pellicules protectrice peuvent être visibles invisibles, épaisses ou minces
Exemple : Al, Sn, Cu, Fe, Mn, Cr
Exemple : Na, Ba, Ca, K, Mg
Remarque
Pour les alliages précieux
Afin d'améliorer leur propriétés mécaniques, le “Cu” contenu dans l'alliage peut suite
à un chauffage s'oxyder en surface et diffuser à travers la couche d'oxyde, nous
donnons une coloration disgracieuse (qui manque totalement de charme) , afin d'éviter un
tel déboire, il est préférable de chauffer l'alliage d'or (en présence d'un gaz neutre, en milieu
réducteur ou encore en faisant le vide)
€€€ Soit dans un bain de sel, en les protégeant par un flux (acide borique) si le métal à été
oxydé en surface on pourra éliminer la pellicule d'oxydation formée en la dissolvant
par un acide (H2SO4 à 10%)
III Corrosion électrochimique (endobuccal)
L'interaction métal-saliveengendre des micro-courants entraînant l'altération partiel du matériau
métallique, ainsi que des manifestations pathologique buccal, cette interaction peut se produire entre.
III.A.Macro pile
Deux couronnes métalliques séparées par la salive qui sert d'électolite, couronnes conçus en
alliages différents
€€€•€ Une couronne en alliage d'or et l'autre en alliage de nickel chrome
€€€•€ Entre une couronne et une reconstruction métallique
Dans ce cas nous pouvons dire qu'il y a passage d'un courant galvanique ;à ce moment, les ions se
déplacent vers le métal le plus noble et les électrons vont vers le métal le moins noble, on réalise
se que l'on appelle une “macro pile”.
Exemple : :
€€Figure 4-4 :
III.B.Micro pile
Au sein d'une même couronne, ou d'une même reconstitution lorsqu'il y a un défaut cristallin en
surface.
On a alors une “macropile”.
Exemple : Piqûre de surface au niveau d'une couronne en Or
€€Figure 4-5 : Les ions cuivre vont se déplacer vers la surface de l'alliage d'Or et entraîne
une coloration de la couronne (ternissement local rouge et puis elle s'étend)
une coloration de la couronne (ternissement local rouge et puis elle s'étend)
III.C.Conditions
Pour que ces phénomènes micro et macro pile puissent se produire il faut:
III.C.a.réaction d'oxydation
Que les potentiels de la réaction d'oxydation soit plus négative que le potentiel de la
réaction de réduction conjuguée car tout métal solide peut être considérer comme un
ensemble d'atome ions et d'électrons, lorsque le métal entre en contact avec
l'électrolyte, les atomes ions pourront passer en solution sous forme d'ions hydratés à
condition que l'énergie libérée soit plus grande que l'énergie nécessaire pour rompre la
liaison atomes ions électrons.
Cependant deux phénomènes peuvent se produire:
€€€• si les forces d'hydratation sont insuffisantes pour rompre la liaison atome-ionélectron,
dans ce cas une quantité de cathions de la solution pourra être adsorbée par
la surface métallique et constituer la couche la plus interne positive. La couche externe
étant constituée par les anions excédentaires de la solution. Exemple:cas de l'or et du
platine.
€€€• s'il y a adsorption d'un gaz dissous dans l'électrolyte(O2 par exemple),dans ce cas il
n'y aura pas de départ d'ions du métal ni adsorption de cathions de la solution.
III.C.b.surface de séparation
Il faut que la surface de séparation métal-électrolyte présente une hétérogénéité
électrochimique ou ont lieu respectivement les réactions de dissolution du métal et les
réactions d'assimilation des e- excédentaires par les cations de la solution
III.D.Facteurs de variation des potentiels d'électrode selon
Portevin et Chamdron
III.D.a.Les facteurs internes
1 Selon la nature du métal
Le platine(=Pt) et le lithium(=Li) présente une DDP de 4 volt
2 Selon la structure
La corrosion se réalise le long des grains cristallographiques, elle sera intense
lorsque le grain est gros.
Remarque !
Métaux purs
Présentent une bonne résistance à la corrosion car se sont des
solides homophase.
3 Selon l'état de surface
En fonction du degré de polissage et de la propreté de la surface
4 Selon les couches protectrices
Diminues la valeur du potentiel de quelque dixièmes du volte à 1 volt
€€€•€ Les atomes de gaz absorbé à la surface du métal hydrogène et oxygène.
5 Déformations et tensions mécaniques
Les déformation et les tensions mécaniques diminues le potentiel des électrodes
(toute variation de courbure, angle vif, sillon peuvent engendrés les couples galvanique) .
6 La fatigue
les tensions alternées peuvent provoquées le phénomène de fatigue, il sera
accentué lorsque le milieu est corrosif.
III.D.b.Les facteurs externes
• Facteurs chimiques
€€€•€ “PH” des solutions d'électrolytes, la corrosion est élevée en milieu acide,
faible en milieu neutre, elle est stable en milieu basique
€€€•€ Exydants : ce sont la température, la concentration de la solution et la
durée d'exposition
IV Effet de la corrosion
IV.A.Effet chimique
Le ternissement de la surface est le 1er signe de l'oxydation.
IV.B.Effet physio mécanique
La corrosion peut être lente et uniforme ou généralisée, la corrosion peut-être localisée sous forme
de plaque ou de piqûre, la corrosion inter-cristalline qui se situe en profondeur et qui suivant le
trajet des joins de grain.
€€€•€ La corrosion peut enfin être sélective et ne concerne qu'un seul constituant de l'alliage.