The use of cold sprayed alloys for metallic stents

With the invention of the coronary stent, which is a wire metal mesh tube designed to keep the arteries open in the treatment of heart diseases, promising clinical outcomes were generated. However, the long term successes of stents have been delayed by significant in-stent restenosis (blockages) and stent fracture. In this research work, it has been proposed to use Cold Gas Dynamic Spraying (CGDS) coating material as an alternative choice to manufacture metallic stent. In CGDS, fine particles are accelerated to a high velocity and undergo solid-state plastic deformation upon impact on the substrate, which leads to particle-particle bonding. The feature of CGDS distinct from other thermal spray techniques is that the processing gas temperature is below the melting point of the feedstock. Therefore, unwanted effects of high temperatures, such as oxidation, grain growth and thermal stresses, are absent. In response to the fact that the majority of stents are made from stainless steel (316L) or Co-Cr alloy (L605), this study specifically addresses the development and characterization of 316L and 316L mixed with L605 coatings produced by the CGDS process. Scanning electron microscopy and electron backscatter diffraction were used to investigate the microstructural changes of these coatings before and after annealing. The effect of gas type on the microstructure of 316L coatings and the role of post-heat treatment in the microstructure and properties are also studied. Of particular interest are grain refinement, heat treatment, mechanical properties and corrosion behavior of the cold sprayed material.L'invention du stent coronaire, est un tube en treillis métallique conçu pour maintenir les artères ouvertes dans le traitement des maladies cardiovasculaires. Des résultats cliniques prometteurs ont été rapportés. Cependant, le succès à long terme des stents est problématique à cause des resténoses intra-stent et des fractures de stent par fatigue. Dans ce travail de recherche, il est proposé d'utiliser la technologie de pulvérisation dynamique des gaz à froid (CGDS) comme une alternative pour la fabrication de stents métalliques. En CGDS, de fines particules sont accélérées avec une vitesse élevée et subissent une déformation plastique à l'impact sur un substrat. La particularité du CGDS parmi les autres techniques de pulvérisation thermique est que la température des gaz dans le processus est bien en dessous du point de fusion de la matière. Par conséquent, les effets indésirables des températures élevées, telles que l'oxydation, la croissance du grain et les contraintes thermiques, sont absents. Comme la majorité des stents sont faits en acier inoxydable 316L et en alliage Co-Cr, cette étude porte spécifiquement sur le développement et la caractérisation de l'acier inoxydable et l'acier inoxydable 316L mélangé avec revêtements d'alliages Co-Cr produite par le procédé CGDS. Les techniques de microscopie électronique à balayage et à diffraction d'électrons rétrodiffusés ont été utilisées pour étudier les changements de microstructures de ces revêtements avant et après recuit. L'effet du type de gaz sur la microstructure des revêtements 316L et le rôle du post-traitement thermique à froid par pulvérisation dans la microstructure et les propriétés mécaniques et électrochimiques ont été également étudiées