【摘 要】
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Fe作为可降解支架材料面临的主要问题是降解速率过慢,为了提升Fe的降解速率,合金化是一种比较好的手段。Zn标准电极电位比Fe低,且具有良好的生物相容性,以Zn元素作为第二组元对铁进行合金化有望提升铁的腐蚀降解速率。但是纯Fe和纯Zn的熔沸点差过大,所以本课题组创新提出使用电沉积制备Fe-Zn合金以解决其熔沸点差大,室温下难互溶,常规冶金法难以获得的问题。但是本实验室之前的电沉积工作都是使用以水为溶
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Fe作为可降解支架材料面临的主要问题是降解速率过慢,为了提升Fe的降解速率,合金化是一种比较好的手段。Zn标准电极电位比Fe低,且具有良好的生物相容性,以Zn元素作为第二组元对铁进行合金化有望提升铁的腐蚀降解速率。但是纯Fe和纯Zn的熔沸点差过大,所以本课题组创新提出使用电沉积制备Fe-Zn合金以解决其熔沸点差大,室温下难互溶,常规冶金法难以获得的问题。但是本实验室之前的电沉积工作都是使用以水为溶剂的电解质溶液,水的电化学窗口窄,在电沉积过程中容易发生副反应,而低共熔溶剂是一种新型的具有良好性能的电解质溶剂。所以本实验主要目的探究以低共熔溶剂为基础液,能否共沉积出铁锌合金,并尝试寻找合适的电沉积参数。主要的研究工作如下:通过循环伏安法和计时电流法来探究铁离子和锌离子在低共熔溶剂中的还原行为和成核行为,探究其还原和成核机理,找出Fe-Zn在低共熔溶剂中合适的沉积条件,并进行电沉积Fe-Zn合金。通过XRD、EPMA、SEM等表征手段对沉积出的镀层进行物相、成分以及微观形貌等表征。使用Tafel极化曲线来研究镀层的腐蚀降解速率与Fe相比是否有提升;使用不同的电沉积方式,来电沉积铁锌合金,并对其进行性能表征。结果表明,铁离子和锌离子在低共熔溶剂中都为一步还原及氧化,铁离子和锌离子在DES中的最佳浓度比例为2:1,并且电沉积的最佳温度为80℃。二者在低共熔溶剂中为实现共沉积,且其形核机制为三维渐进成核。合金成分分析结果显示,不同沉积方式得到的镀层中含有Fe,Zn,O三种元素,其中Zn的元素重量百分比随着沉积电位的负移或电流密度的增加而增加,随着脉冲频率的升高而降低。不同沉积方式所得镀层的XRD衍射峰均为α-Fe的衍射峰,结合Fe-Zn平衡相图,说明在低共熔溶剂中电沉积形成的合金是Fe的过饱和固溶体。极化曲线结果显示Fe-Zn合金的腐蚀降解速率比纯Fe的高,但是Fe-Zn合金的腐蚀降解速率随着镀层中Zn含量的增加先增加后降低。其中沉恒流电沉积沉积电位为2 m A·cm-2（4.0%Zn）的Fe-Zn的腐蚀电流密度最大为15.5μA·cm–2,为纯铁的7.3倍。结果证明,低共熔溶剂在铁锌合金的电沉积制备中是具有潜力的。
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