Influence de l'adsorption de protéine (BSA) sur le comportement électrochimique et la composition de surface d'un alliage Fe-17Cr en solution aqueuse
Résumé
ABSTRACT: The aim of this work was to study the interactions between a model protein, the bovine serum albumin (BSA), and the surface of a ferritic stainless steel, Fe-17Cr, during the initial stages of oxide layer formation in aqueous solution. Different parameters have been tested: potential (corrosion potential Ecor and passive potential), pH (values ranging from 1.3 to 10), and absence/presence of chloride ions in solution. For this purpose, electrochemical methods (polarization curves, electrochemical impedance spectroscopy (EIS)) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) were coupled. In the absence of chlorides, impedance measurements reveal a corrosion inhibition by the BSA at pH 1.3 and Ecor. XPS analyses show that the BSA layer adsorbed on the stainless steel surface (chemically intact molecules; thickness of about 4 nm) has no influence either on the chemical composition or on the thickness of the oxide and hydroxide layers. Thus, the corrosion inhibition effect evidenced at pH 1.3 and Ecor is due to the protein and not to a change in the chemical composition and/or thickness of the surface layers. In the presence of chlorides (NaCl 0.5M), the protein accelerates the localized corrosion of the passivated Fe-17Cr alloy at pH 5.5; moreover, the pitting potential Ep is lower when passivation and exposure to the BSA are simultaneous. The pitting potential is all the more cathodic as the amount of adsorbed protein is large.
L'objectif de ce travail était d'étudier les interactions entre une protéine modèle, l'albumine de sérum bovin (BSA), et la surface d'un acier inoxydable ferritique, le Fe-17Cr, lors des toutes premières étapes de formation de la couche d'oxyde en solution aqueuse. Différents paramètres ont été testés : potentiel (potentiel de corrosion Ecor et potentiel passif), pH (compris entre 1,3 et 10) et absence/présence d'ions chlorures en solution. Pour atteindre cet objectif, des méthodes électrochimiques (courbes de polarisation, spectroscopie d'impédance électrochimique (SIE)) et la spectroscopie de photoélectrons induits par rayons X (XPS) ont été couplées. En absence de chlorures, les mesures d'impédance révèlent une inhibition de la corrosion par la BSA, à pH 1,3 et Ecor. Les analyses XPS montrent que la couche de BSA adsorbée sur la surface d'acier inoxydable (molécules chimiquement intactes ; épaisseur d'environ 4 nm) n'a d'effet ni sur la composition chimique ni sur l'épaisseur des couches d'oxyde et d'hydroxyde. Par conséquent, l'inhibition de la corrosion mise en évidence à pH 1,3 et Ecor est due à la protéine elle-même et non pas à un changement de composition chimique et/ou d'épaisseur des couches de surface. En présence de chlorures (NaCl 0,5M), la protéine accélèrerait la corrosion localisée du Fe-17Cr passivé à pH 5,5 ; de plus, le potentiel de piqûration Ep est plus faible quand la passivation et l'exposition à la BSA sont simultanées. Le potentiel de piqûration est d'autant plus cathodique que la quantité de protéine adsorbée est importante.
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