Original Article

Effect of sterilization on the corrosion behavior of orthopedic implants coated and uncoated

Effet de la stérilisation sur le comportement de corrosion des implants orthopédiques revêtus et non-revêtus

¹ Mechanical, Material and Processes Laboratory (LR99ES05), ENSIT, 5, Avenue Taha Hussein 1008, University of Tunis, Tunis, Tunisia
² Preparatory Institute for Engineering Studies of Bizerte, IPEIB, 7021, Tunisia, University of Carthage
³ Department of Mechanical Engineering, Université du Québec à Trois-Rivières, Quebec, Canada

^* e-mail: mannenasahraoui@gmail.com

Received: 30 August 2023
Accepted: 11 December 2023

Abstract

The impact of sterilization on the corrosion behavior of orthopedic implants produced via Laser Powder Bed Fusion is analyzed in a biologically relevant environment. In a controlled environment at 37 °C, experiments were conducted to mimic a natural biological state. In a controlled oven at 50 °C for 20 min, AISI 316L stainless steel samples were prepped before primary testing. The experiment showed that sterilization leads to the development of a more efficient passive layer, resulting in improved corrosion resistance. The improvement in corrosion potential, pitting potential, and corrosion rate was substantial. A decrease in corrosion resistance is observed when T_iN (Titanium Nitride) is applied. The findings suggest that sterilization can enhance the corrosion performance of 316L L-PBF implants, although this improvement may not apply equally to all coated components, such as those with T_iN coatings.

Résumé

Dans cette étude, l’effet de la stérilisation sur la résistance à la corrosion des implants orthopédiques produits par fusion sur lit de poudre au laser a été étudié dans un environnement physiologique. Les tests ont été réalisés dans une solution de type Ringer à une température corporelle de 37 °C, correspondant à un état biologique normal. Avant les expériences, un protocole de stérilisation a été appliqué en plongeant les échantillons dans une solution à 10 % de peroxyde d’hydrogène pendant 20 min à 50 °C dans un four. Les résultats indiquent que le contact direct avec le peroxyde d’hydrogène a un effet significatif de passivation sur la surface, conduisant à la formation d’une couche passive plus efficace et à une meilleure résistance à la corrosion. Cependant, l’effet inverse a été observé pour les pièces revêtues d’une couche de T_iN.