电铸方法制备生物可降解铁锌合金及性能表征

摘要

在现代社会中，冠心病已经成为了威胁人类健康的第一大杀手，针对冠心病的治疗，介入治疗以其治疗快，效果好的优点得到更多的青睐。与介入治疗息息相关的就是支架，支架可以植入到病变血管处，支撑血管。目前使用最多的支架是永久支架，即植入人体后永久存留于体内，但是若支架长期存留于体内会引起不良反应，引发炎症等，因此只有通过二次手术才能取出，这会加重人体的负担。所以需要发展生物可降解支架，在支架完成支撑作用之后，血管完成修复，支架可以自行降解。目前大量的研究表明，纯铁支架具有较好的生物相容性，以及良好的力学性能，是作为生物可降解支架材料的备选材料，但是它的不足之处是过慢的降解速率，因此在今后的研究工作中，主要目的为提高其降解速率，使之尽早得到广泛的应用。
　　Zn元素具有较好的生物相容性，并且具有较低的电极电位，因此若作为合金组元，可以在一定程度上提高纯铁材料的降解速率。但是Fe与Zn两种元素的物理性质相差很大，很难通过普通熔炼的方法将其合金化。本文利用电铸的方法制备了不同Zn含量的Fe-Zn合金，通过改变电铸液的成分控制电铸合金的成分。使用扫描电子显微镜观察合金的表面形貌，横截面的组织形态，并且研究了合金的相变，力学性能，以及降解性能。
　　结果表明:在电铸过程中，可以通过控制电铸液中Zn2+浓度来控制合金的成分。为了获得表面质量更好的合金，可以采用脉冲电铸，并且溶液中加入少量添加剂。当Zn元素含量为15％，采用高频，高电流密度电铸时，所制备的合金表面质量较好，并且其横截面组织形态为细小的层状晶区，具有较好的力学性能。本实验脉冲电铸所制备的Fe-Zn合金相组成全部为晶体α铁相，没有其他相存在，并且Zn原子完全固溶于Fe的晶格中，形成Fe-Zn固溶体，说明在电铸过程中，可以使α相区扩大到室温，所制备的Fe-Zn合金是一种亚稳态固溶体，较难在室温下分解。对于降解性能，与纯铁相比，电铸Fe-Zn合金具有更好的降解性能，并且当合金中Zn含量为10％时，合金的自腐蚀电位最低，降解速率最快，可以达到纯铁材料的2倍，总之，由电铸方法制备的Fe-Zn合金具有优于纯铁的生物可降解性能，并且需要进一步的研究。