生物醫學材料(liao)(liao)(biomedical material)指的是一類(lei)具有特(te)殊(shu)性(xing)能、特(te)種功能,用于人工器官、外科(ke)修復、理療康復、診斷、治療疾(ji)患,而對(dui)人體組織不(bu)會(hui)產生不(bu)良影響的材料(liao)(liao)。


 生物醫用不銹鋼是最先開發應用的生物醫用合金之一,因其價格較低廉且易于加工,而得到較廣泛的應用,其中應用最多的是超低碳奧氏體不銹鋼。


 我國在1984年即制定了(le)(le)外(wai)科植入用不(bu)銹鋼的國家標準,1994年經過修改,2003年又重新修改為GB 4234-2003《外(wai)科植入物用不(bu)銹鋼》。該標準列(lie)入了(le)(le)兩個(ge)鋼號,其化學成分見表9.79。


表 79.jpg


 表9.79中所列(lie)鋼號的(de)鋼棒的(de)力(li)學性能應符合表9.80的(de)規(gui)定,這(zhe)些(xie)牌號的(de)鋼絲(si)、鋼板和鋼帶的(de)力(li)學性能規(gui)定見(jian)GB 4234-2003《外(wai)科(ke)植入物用不銹鋼》。


表 80.jpg


2017年我國制定了(le)GB 4234-2017《外(wai)(wai)科植(zhi)入物(wu)金(jin)屬(shu)材料》,該標準(zhun)力求(qiu)與國際標準(zhun)保持(chi)一致(zhi)。該標準(zhun)預計分(fen)(fen)為14個部(bu)分(fen)(fen),其中第1部(bu)分(fen)(fen)為鍛(duan)造(zao)不(bu)銹鋼,第9部(bu)分(fen)(fen)為鍛(duan)造(zao)高氮不(bu)銹鋼,其余(yu)為其他類金(jin)屬(shu)材料。目前只發布了(le)GB 4234.1-2017《外(wai)(wai)科植(zhi)入物(wu) 金(jin)屬(shu)材料第1部(bu)分(fen)(fen):鍛(duan)造(zao)不(bu)銹鋼》,代替了(le)GB 4234-2003。


在GB 4234.1-2017中保留了GB 4234-2003列入的00Cr18Ni14Mo3,其化學成分除Mo含量調整為2.25%~3.0%以外,其他均與表9.79中所列相同。對該鋼的顯微組織的要求:固溶處理后鋼中不得有殘余δ鐵素體、χ相和σ相存在;熱軋處理后的鋼材中非金屬夾雜物的細系均不得大于1.5級,粗系不得大于1.0級;檢查最終熱處理后及最終冷變形前的晶粒度級別不應粗于5級。


00Cr18Ni14Mo3 不(bu)銹鋼的棒材、絲材、板材和(he)帶材的力學性能應符合表9.81的規定。


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 不銹鋼(gang)中(zhong)的鉻(ge)可形成鈍化膜改(gai)善(shan)鋼(gang)的抗(kang)腐蝕(shi)能(neng)力,鎳起到穩定奧(ao)氏體組織的作用,降低Si、Mn等雜質元(yuan)素和(he)非金屬夾雜物,可進一步提(ti)高鋼(gang)的抗(kang)腐蝕(shi)能(neng)力。


 材料(liao)的(de)制造和加工(gong)(gong)工(gong)(gong)藝也在(zai)(zai)比較寬的(de)范圍內影響材料(liao)的(de)力學(xue)性(xing)(xing)能和耐蝕(shi)性(xing)(xing)能。對于(yu)低(di)純度(du)醫用(yong)(yong)(yong)(yong)不銹鋼(gang),一般(ban)采(cai)用(yong)(yong)(yong)(yong)真空(kong)或非真空(kong)熔煉工(gong)(gong)藝生產,而高(gao)純度(du)的(de)醫用(yong)(yong)(yong)(yong)不銹鋼(gang)應采(cai)用(yong)(yong)(yong)(yong)雙真空(kong)冶(ye)煉工(gong)(gong)藝力求鋼(gang)的(de)高(gao)純凈。臨(lin)床應用(yong)(yong)(yong)(yong)較多的(de)是高(gao)純度(du)醫用(yong)(yong)(yong)(yong)不銹鋼(gang)。冷(leng)加工(gong)(gong)后采(cai)用(yong)(yong)(yong)(yong)機(ji)械拋光或電解拋光可提高(gao)器件表面光潔度(du),可增(zeng)加植(zhi)入器件的(de)使用(yong)(yong)(yong)(yong)壽(shou)命。醫用(yong)(yong)(yong)(yong)不銹鋼(gang)在(zai)(zai)骨外科和齒科中應用(yong)(yong)(yong)(yong)較廣泛,在(zai)(zai)其他方面也有不少應用(yong)(yong)(yong)(yong)。


 醫(yi)用(yong)不(bu)(bu)(bu)銹鋼的(de)生物(wu)相容性與其(qi)(qi)在(zai)肌體(ti)內的(de)腐蝕(shi)(shi)行為(wei)及(ji)其(qi)(qi)所(suo)造成(cheng)的(de)腐蝕(shi)(shi)產物(wu)所(suo)引(yin)起(qi)的(de)組(zu)(zu)織(zhi)反應(ying)有關。其(qi)(qi)腐蝕(shi)(shi)行為(wei)涉及(ji)均(jun)勻腐蝕(shi)(shi)、點(dian)蝕(shi)(shi)、縫(feng)隙(xi)腐蝕(shi)(shi)、磨蝕(shi)(shi)和(he)疲勞腐蝕(shi)(shi)。常見的(de)是(shi)(shi)(shi)點(dian)蝕(shi)(shi)是(shi)(shi)(shi)由于鉬(mu)含量(liang)不(bu)(bu)(bu)足及(ji)外力(li)擦(ca)傷、劃傷所(suo)致(zhi)。縫(feng)隙(xi)腐蝕(shi)(shi)、磨蝕(shi)(shi)也是(shi)(shi)(shi)常見的(de)腐蝕(shi)(shi),常因(yin)設(she)計不(bu)(bu)(bu)合理導致(zhi)應(ying)力(li)及(ji)磨損(sun)。由于腐蝕(shi)(shi)會(hui)造成(cheng)金屬(shu)離(li)子或其(qi)(qi)他化(hua)合物(wu)進入(ru)周圍(wei)組(zu)(zu)織(zhi)和(he)整個肌體(ti),引(yin)起(qi)某些(xie)不(bu)(bu)(bu)良組(zu)(zu)織(zhi)學反應(ying),在(zai)多數情況下(xia),人體(ti)只能容忍微(wei)量(liang)濃度的(de)金屬(shu)腐蝕(shi)(shi)物(wu)存在(zai)。醫(yi)用(yong)不(bu)(bu)(bu)銹鋼的(de)腐蝕(shi)(shi)造成(cheng)其(qi)(qi)長期植入(ru)的(de)穩定性差,其(qi)(qi)密度和(he)彈性模量(liang)與人體(ti)硬組(zu)(zu)織(zhi)相距較(jiao)大,導致(zhi)力(li)學相容性差,本身無生物(wu)活性,難以和(he)生物(wu)組(zu)(zu)織(zhi)形(xing)成(cheng)牢固的(de)結合,溶出(chu)的(de)鎳離(li)子有可(ke)能誘發(fa)腫瘤的(de)形(xing)成(cheng)。上(shang)述原因(yin)造成(cheng)醫(yi)用(yong)不(bu)(bu)(bu)銹鋼應(ying)用(yong)比例呈下(xia)降(jiang)趨勢。