Etude tribologique du couple metal-polymere pour applications orthopediques. Influence d'un traitement de surface par implantation ionique

Study of the metal-polymer couple for biomedical applications. Influence of a nitrogen ion implantation surface treatment

• Auteur / Autrice : ANNE PICHAT NEDELEC
• Direction : Jean Rieu
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences médicales
• Date : Soutenance en 1990
• Etablissement(s) : Paris, ENMP

Résumé

Le comportement en frottement et usure de deux couples tribologiques, ta6v/uhmwpe et 316l/uhmwpe, est etudie en vue de leur utilisation comme composant des parties frottantes de protheses articulaires. Un traitement par implantation d'ions azote, est effectue sur l'antagoniste metallique. La connaissance des nouvelles phases formees et la comprehension des mecanismes de reduction de l'usure sont alors recherchees. En ce qui concerne l'alliage de titane, l'amorcage du mecanisme d'usure du metal non traite est la consequence de la rupture locale de l'oxyde passif. Le comportement des particules d'oxyde dans le contact controle l'usure ulterieure des pieces. Les principales phases produites par implantation d'ions azote sur le ta6v sont: la solution solide de ti alpha enrichie en azote, l'oxynitrure cubique ti(nx,oy), le nitrure tinx et l'oxyde tiox. La solution solide semble etre la structure optimale pour le frottement du ta6v contre le uhmwpe, dans une configuration s'approchant de celle de la hanche. Dans le cas de l'acier inoxydable, le mecanisme de degradation de la surface metallique est proche de celui de la corrosion par crevasse, active par le frottement. L'implantation d'ions azote sur le 316l entraine, suivant les parametres de l'implantation, la formation de nombreux composes: nitrures de chrome, nitrures de fer, nitrures de nickel et oxydes de fer. Des transformations martensitiques sont aussi relevees. Une reduction de l'usure par frottement-corrosion, est alors mesuree