Synthèse des dépôts pour des prothèses métalliques
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Date
2026
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Publisher
ECOLE NATIONALE SUPERIEURE DE TECHNOLOGIE ET D’INGENIERIE - ANNABA
Abstract
Dans cette étude, des films minces de TiO₂ ont été déposés sur un substrat Ti-6Al-4V à l'aide d'un procédé de pulvérisation magnétron avec des temps de dépôt variables et d'un revêtement par spin coating avec différents nombres de couches. La formation de phase, la microstructure, la morphologie de surface et l'épaisseur des films ont été analysées à l'aide de la diffraction des rayons X, de la microscopie électronique à balayage, de la microscopie à force atomique, de la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier et de la spectroscopie UV-visible. Les propriétés mécaniques et l'adhérence ont été évaluées par nano-indentation et tests de rayure. Les performances tribologiques ont été évaluées par des tests d'usure sous lubrification dans une solution physiologique, et les mécanismes d'usure ont été examinés à l'aide d'un MEB et d'un profilomètre laser 3D. La caractérisation électrochimique dans la solution de Hank a été étudiée à l'aide de techniques stationnaires et de la spectroscopie d'impédance électrochimique (EIS) à différents temps d'immersion. Des tests de bioactivité ont été réalisés dans un fluide corporel simulé (SBF) après 21 jours d'immersion. L'analyse XRD a révélé la présence d'une phase anatase pour les films pulvérisés et de phases rutile et anatase pour les films appliqués par spin coating. L'épaisseur du film de TiO₂ a augmenté avec l'augmentation des temps de dépôt pour atteindre 470 nm après 3 h 30 min, et avec l'augmentation du nombre de couches appliquées par spin coating atteindre 280 nm après six couches. Les résultats AFM ont montré une rugosité accrue et des tailles de grains plus conséquentes avec des temps de dépôt plus longs et un plus grand nombre de couches. Les films ont amélioré les propriétés mécaniques avec des caractéristiques d'adhérence variables et un mode de défaillance unique. La dureté et le module d'élasticité des films augmentent avec le temps de dépôt et le nombre de couches. Les films minces déposés pendant 3 h 30 min, ainsi que ceux comportant 6 couches, présentent des valeurs de dureté élevées équivalentes à 104 et 92 GPa, respectivement. Tous les films ont montré une meilleure résistance à l'usure et un frottement plus faible que les échantillons non revêtus, avec une réduction du coefficient de frottement (COF) de 29 % pour le revêtement à 6 couches, qui présente le taux d'usure le plus faible, équivalent à 0,43 x 10⁻ ⁴ mm³/N/m, soit une réduction de 96 %. Les diagrammes d'impédance de Nyquist et de Bode pour les échantillons revêtus et non revêtus présentent des boucles capacitives avec une seule constante de temps. Cette observation indique indiquant ainsi la présence d’une couche barrière externe compacte. L'étude électrochimique a montré que tous les échantillons présentent un comportement
passif. Les films minces déposés pendant 3 h 30 min, ainsi que ceux composés de 6 couches,présentent des valeurs élevées de résistance à la corrosion. Les films minces de dioxyde de titane (TiO₂ ) ont démontré la formation d'hydroxyapatite dans des conditions de bioactivité in vitro dans un fluide corporel simulé (SBF).
Description
Keywords
Tio2, friction, dureté, usure, propriétés mécaniques, paramètres volumiques, résistance à la corrosion, impédance, bioactivité