Oxydation du titane sous l’action d’un rayonnement électromagnétique : Etude des mécanismes d’insertion des éléments chimiques

Abstract

Le titane et ses alliages sont des métaux largement utilisés dans l’industrie aérospatiale, la bijouterie et dans le domaine médicale (implants chirurgicaux). Le titane est l’un des métaux les plus biocompatibles, avec l’or et le platine, c’est-à-dire qu’il résiste totalement aux fluides corporels. C’est un élément relativement léger, présentant un excellent module spécifique, comparable à celui de l’acier, susceptible de présenter des colorations chatoyantes, mais qui présente un certain nombre d’inconvénients: sa réactivité avec l’environnement peut être forte, son comportement en frottement est médiocre. Pour remédier à certains de ces inconvénients, des couches superficielles sont largement mises en oeuvre, éventuellement sous forme d’oxydes ou de nitrures. Des traitements d’oxydation de titane assistés par une source laser Nd : YAG impulsionnel déclenché ont été réalisés. Le premier objectif de ce travail a consisté à effectuer un traitement de surface au titane commercialement pur (Ti-CP) par irradiation laser dans le but d’obtention des couches d’oxydes et de nitrure de titane. Le deuxième objectif était d’étudier le comportement électrochimique des échantillons obtenus pour contribuer à la conception de nouveaux biomatériaux à base de titane, en évaluant la résistance à la corrosion dans un milieu physiologique simulé au corps humain (solution de Ringer). A cet effet, nous avons tracé les courbes de polarisation et déterminé les potentiels à l’abandon par la méthode potentiodynamique. Les caractérisations en surface des couches obtenues ont été effectuées par microscope 3D, MEB, EDS et DRX. L’étude du comportement en frottement a été réalisée par des essais en fretting. Les analyses de phases ont montré l’existence de plusieurs phases en surface des couches formées: TiN0.26, TiO2, TiO, Ti3O et Ti(α). Les résultats électrochimiques ont révélé un meilleur comportement électrochimique qui se traduit par un large domaine de passivation. Tous les échantillons obtenus après traitement par laser présentent un meilleur coefficient de frottement suite à la formation de nitrures de titane. Nous avons également constaté une augmentation de la microdureté superficielle des échantillons traités.