電沉積Fe-Zn合金微觀組織優(yōu)化及性能表征.pdf

1、支架置入術(shù)是目前治療血管阻塞類疾病的一種有效手段。支架置入后的6-12個(gè)月內(nèi)，血管會(huì)完成自身的重塑和治愈，此時(shí)支架已失去繼續(xù)存在的必要性。目前治療主要使用的是藥物洗脫支架。該類支架與第一代裸金屬支架(由不銹鋼、鈷鉻合金等耐蝕性材料制成)相比，可通過控制藥物釋放，降低術(shù)后再狹窄發(fā)生率。但一段時(shí)間后，表面涂覆的可吸收載藥層會(huì)被人體逐漸吸收而最終露出裸支架，并不能徹底改善現(xiàn)有支架所存在的諸多問題。因此，發(fā)展一種可降解吸收的血管支架已成為臨床上

2、的迫切需要。
　　目前，生物可降解支架材料的研究有高分子聚合物和金屬材料兩個(gè)方向。早期對可降解支架材料的研究主要集中在可降解聚合物，期間對眾多聚合物材料進(jìn)行了評估。但聚合物作為支架材料，因支撐力較弱、X射線不顯影、降解不均勻易局部斷裂、降解產(chǎn)物會(huì)刺激血管產(chǎn)生炎癥反應(yīng)等問題而應(yīng)用受限，研究者開始將視野轉(zhuǎn)向可降解金屬材料。鎂、鐵、鋅及其各自的合金由于兼具優(yōu)良的力學(xué)性能、生物相容性和易腐蝕的特性，逐漸成為可降解支架材料研究的熱點(diǎn)。

3、>　　本研究組利用電沉積技術(shù)制備Fe-Zn合金，期望通過標(biāo)準(zhǔn)電極電位較低的Zn組元的固溶降低合金的電極電位，及熱處理后第二相彌散析出增加合金微電池?cái)?shù)量，這兩種途徑的協(xié)同作用來解決鐵基材料腐蝕降解速率較慢的問題。前期的研究結(jié)果表明，當(dāng)鋅含量低于20%時(shí)，電沉積Fe-Zn合金腐蝕降解性能優(yōu)于電沉積純鐵，更優(yōu)于常規(guī)純鐵。但獲得的Fe-Zn沉積層脆性較大，致密度較低等問題尚需解決。
　　本文在已有的電沉積Fe-Zn合金工藝基礎(chǔ)上，通過增設(shè)

4、電解液緩沖池、將陰極電流密度由3.0A/dm2降至1.0A/dm2、調(diào)控電解液pH值在2.3左右一系列改進(jìn)措施，優(yōu)化電沉積Fe-Zn合金的顯微組織。增設(shè)緩沖池，盡可能減少后續(xù)實(shí)驗(yàn)中電解液主鹽濃度變化對電沉積Fe-Zn合金組織的影響。陰極電流密度降低前后，采用電沉積技術(shù)制備的Fe-Zn合金均為單一的固溶體相(bcc結(jié)構(gòu))，但電流密度降低后，組織更致密，組織突變分層界線以及(112)晶面擇優(yōu)取向更明顯。由電沉積Fe-Zn合金存在組織分層突變

5、這一現(xiàn)象，研究發(fā)現(xiàn)電解液的pH值對電沉積Fe-Zn合金的成分和組織的影響直接而明顯。當(dāng)電解液pH值低于2.0時(shí)，作為絡(luò)合劑加入的檸檬酸鈉難以與Fe2+絡(luò)合，無法使Fe2+的析出電位負(fù)移與Zn2+的析出電位接近而實(shí)現(xiàn)共沉積。析出電位較正的Fe2+優(yōu)先沉積，沉積層的成分以及組織發(fā)生改變。
　　工藝改進(jìn)后制備的電沉積Fe-Zn合金，隨著Zn含量的增加，(112)晶面在沉積層中的擇優(yōu)取向愈加明顯，同時(shí)衍射峰的位置小幅向左偏移，固溶于α-F

6、e晶格中的Zn原子增多。經(jīng)800℃氬氣保護(hù)再結(jié)晶退火1h后，沉積層中有較鐵素體相基體的耐蝕性高的含氧新相析出，可作為微陰極，以促進(jìn)材料的腐蝕降解。因電沉積過程中O元素的溶入，電沉積純鐵中有大量的鐵的氧化物(黑色顆粒)彌散分布在白色的鐵素體相基體上；隨著Zn含量的增加，鐵鋅氧化物(灰色條塊)增多增大，并開始出現(xiàn)耐蝕的ZnO相。同時(shí)，熱處理過程消除了沉積層內(nèi)應(yīng)力，且晶粒長大，沉積層的顯微硬度明顯降低，有望能改善電沉積鐵基材料的韌性。Fe-5