生分解性ステントアプリケーションのための純粋なMgおよびZK60マグネシウム合金の機械的および腐食特性に対するECAPプロセスの影響

等チャネル角押し（ECAP）は、ZK60合金と温度範囲150〜250°Cで純粋なMgで実行されました。ECAP後に著しい粒子洗練が検出され、超微細粒サイズ（UFG）と押出プロセス中のフォーモビリティが向上しました。従来の粗粒子サンプルと比較して、純粋なMgおよびZK60合金の骨折伸長はそれぞれ130％と100％大幅に改善されましたが、引張強度は高レベルのままでした。ECAP加工ビレットで押し出しを行い、生分解性ステントの前駆体として小さなチューブ（外径4/2.5 mm）を生成しました。押出チューブに関する研究により、押出後でもUFG ZK60合金の微細構造と微小硬度がほぼ安定していることが明らかになりました。さらに、純粋なMgチューブは、押出後の穀物精製と機械的特性の観点からさらに改善を示しました。腐食試験後の電気化学分析と微細構造評価により、調査対象の材料の腐食挙動における2つの主要な影響力のある因子が示されました。合金要素としてのZnとZrの存在は、同時に保護膜の形成によって貴族を増加させ、孔食を増幅することにより局所腐食損傷を増加させます。ECAP処理により、第2相粒子のサイズが減少するため、微細構造の均一性が改善され、局所的な腐食効果が低下します。

Equal channel angular pressing (ECAP) was performed on ZK60 alloy and pure Mg in the temperature range 150-250 °C. A significant grain refinement was detected after ECAP, leading to an ultrafine grain size (UFG) and enhanced formability during extrusion process. Comparing to conventional coarse grained samples, fracture elongation of pure Mg and ZK60 alloy were significantly improved by 130% and 100%, respectively, while the tensile strength remained at high level. Extrusion was performed on ECAP processed billets to produce small tubes (with outer/inner diameter of 4/2.5 mm) as precursors for biodegradable stents. Studies on extruded tubes revealed that even after extrusion the microstructure and microhardness of the UFG ZK60 alloy were almost stable. Furthermore, pure Mg tubes showed an additional improvement in terms of grain refining and mechanical properties after extrusion. Electrochemical analyses and microstructural assessments after corrosion tests demonstrated two major influential factors in corrosion behavior of the investigated materials. The presence of Zn and Zr as alloying elements simultaneously increases the nobility by formation of a protective film and increase the local corrosion damage by amplifying the pitting development. ECAP treatment decreases the size of the second phase particles thus improving microstructure homogeneity, thereby decreasing the localized corrosion effects.