Analyse microscopique des mécanismes de corrosion des plaques d’ostéosynthèse en acier inoxydable 316L

F. El Mdari1*, M. Elouahabi1, M. Trafeh2, T. Aboussaouira3,

S. El Adioui1, A. Srhiri4, A. Ben Bachir5

1 Laboratoire de Biophysique, Faculté de Médecine. Casablanca. Morocco

2 Service de Traumatologie-Orthopédie CHU Ibn Rochd. Casablanca. Morocco

3 Service d’Histologie, Faculté de Médecine. Casablanca. Morocco

4 Laboratoire d’Electrochimie-corrosion, Faculté des Sciences Rabat. Morocco

5 Laboratoire d’Electrochimie-corrosion, Faculté des Sciences Kénitra. Morocco

* Corresponding author. E-mail : f.elmdari@caramail.com

Received : 18 September 2001; revised version accepted : 16 June 2002

Abstract

The austenitic stainless steel 316L has an important role in the manufacturing of the osteosynthesis equipment.However,in spite of the resistance to corrosion and the mechanic features of this material, the problems of corrosion are still significant because of the aggressivity of the biologic environment due to its chemical constitution and to the physical contraints applied to the implant. In this study, the state of 50 steel 316L plates extracted from human body after 1 month to 4 years of implantation, has been analysed by microscopy with electronic scanning and microanalysis X. separentely, the structure of each sample has been revealed. Our results show that the chemical constitution is alumost the same for all the plates, some on the contrary present a structure with big grains and intergranular attack, which excludes them from the steels allowed to be used in the implantation. The holes of the plates show a bad surface treatement and constitute areas of confinement. All of the corrosion attack and wears are localised at the level of screw/plate contact, wich causes fracture of certain plates during service.

The observation of the crack profiles showed a fissuring corrosion under constraint and areas of mechanic wrenching. In somme plates we noticed pitting attacks and crevices.We concluded that the shape of the plate is more responsible of the failure of the equipment than the material itself.A an enlargement around the plates holes and a better treatment of the surface are recomended when we can not ovoid the use of the plates.Other wise, remplacement of the plates by the intramedular nails, will allow better hold for the equipment.

Keywords : Corrosion ; Stainless steel ; 316L ; Microscopy ; Biologic environment.

Résumé

L’acier inoxydable austénitique 316L occupe une grande place dans la fabrication du matériel d’ostéosynthèse. Cependant, malgré la résistance à la corrosion et les caractéristiques mécaniques de ce matériau, les problèmes de corrosion demeurent importants à cause de l’agressivité du milieu biologique de part sa composition chimique et les contraintes physiques appliquées à l'implant. Dans ce travail, l’état de 50 plaques en acier 316L, retirées du corps humain après des séjours de 1 mois à 4 années, a été analysé au microscopie électronique à balayage et par microanalyse X. Une révélation de structure de chaque échantillon a été aussi effectuée. Nos résultats montrent que la composition chimique est sensiblement la même pour toutes les plaques, par contre certaines présentent une structure à gros grains avec une attaque intergranulaire, ce qui les exclut des aciers autorisés à l’implantation. Les trous des plaques présentent un mauvais traitement de surface et constituent des zones de confinement. Toutes les attaques par corrosion et usure sont localisées au niveau du contact vis/plaque ce qui conduit à la fracture en service de certaines plaques. L’observation des fasciés de cassure a montré une corrosion fissurante sous contrainte et des zones d’arrachement mécanique. Des piqûrations et des crevasses ont été aussi observées pour certaines plaques. Nous avons conclu que la forme des plaques est plus responsable de la défaillance du matériel que le matériau lui-même. Un élargissement autour des trous de plaques et un meilleur traitement de surface sont souhaités si l’utilisation des plaques est incontournable. Autrement, le remplacement des plaques par l’utilisation de clous intramédulaires permettra une meilleure tenue du matériel.

Mots clés : Corrosion ; Acier inoxydable 316L ; Microscopie ; Milieu biologique.

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