Corrosion de l'acier inoxydable: applications des dispositifs médicaux avec analyse par spectroscopie électronique Auger (AES)

NOTE D'APPLICATION

CONTEXTE

L’acier inoxydable est largement utilisé dans le industrie biomédicale y compris les cathéters, stents, vis, tubes, fils de guidage, produits dentaires, orthopédie et une grande variété d’instruments médicaux. L'acier inoxydable est souvent le métal de choix en raison de sa résistance à la corrosion. Cependant, la corrosion peut encore se produire en fonction de facteurs tels que la qualité de l'acier inoxydable, la qualité de la couche de passivation, la contaminants présents sur la surface et sur l'environnement auquel l'inox est exposé.

Figure 1 SEM

Figure 1 SEM

Spectroscopie électronique Auger (AES) peut être efficace pour déterminer la qualité des couches de passivation utilisées pour prévenir la corrosion. En outre, si une corrosion survient, l'analyse Auger peut être déterminante pour en déterminer la cause. L'analyse de la vis sans fin est capable de détecter une corrosion très localisée et des causes potentielles, comme le montre l'étude de cas suivante.

Analyse par vis sans fin du stent pour la biocompatibilité du nickel

Figure 2 Spectre Auger

Tableau 1 AES Atomic Concentrations (% atomique)

Tableau 1 Concentrations atomiques AES (% atomique)

RÉSULTATS ET DISCUSSION

La figure 1 montre un fort grossissement image électronique secondaire (Grossissement 100,000x) obtenu à partir d’un instrument Auger situé sur le surface telle que reçue d'une pièce de tôle d'acier inoxydable de la série 300. La micrographie montre une série de défauts extrêmement petits, dont la plupart n'ont qu'un diamètre d'environ 25nm. Cette image SEM a été utilisée pour définir les points sur lesquels la spectroscopie électronique Auger devait être effectuée. Une grosse et une petite particule (points 1 et 2, respectivement) ont été analysées avec une région de contrôle (point 3) des défauts. Les trois spectres de l'enquête montrent la présence de C, O, Cr, Fe et Ni attendus de la surface d'acier inoxydable exposée à l'air. De plus, le spectre du point 1 (plus grand défaut) montre la présence d’une grande quantité de Ca et d’un pic de Na plus petit. Le spectre Auger du petit défaut (point 2) montre la présence de contaminants S et Na, mais montre également des rapports de pics Fe / Cr très différents du spectre de la zone de contrôle (point 3). La quantification des éléments détectés à partir de ces trois points est indiquée dans le tableau 1. Des cartes Auger ont été acquises pour plusieurs éléments d’intérêt, notamment Ca, Cr et Fe. La carte pour Ca révèle une distribution latérale de Ca dans un 1mm2 champ de vision.

Figure Carte 3 Cr AES

Figure 3 Carte Cr AES

Figure Carte 4 Fe AES

Figure 4 Carte Fe AES

Figure Carte 5 Ca AES

Figure 5 Carte Ca AES

RÉSUMÉ

Bien que des scores de défauts de particules aient été observés sur l'image SEM, seuls quelques-uns d'entre eux semblent avoir une teneur en Ca significative, comme le montre la carte Ca Auger. La plupart des particules les plus petites correspondent à des concentrations de Fe supérieures à celles de la zone de fond (Point 3). Cela indique qu'une corrosion localisée s'est produite dans ces défauts de la taille de 25nm, la cause potentielle étant évidemment la présence de Na.

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