生物醫學材(cai)料(biomedical material)指的(de)是一類具有(you)特(te)殊性能、特(te)種功能,用于人工器(qi)官(guan)、外科修復(fu)、理療康復(fu)、診斷(duan)、治療疾患,而對人體組織不會產生不良影響的(de)材(cai)料。
生物醫用不(bu)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(guo)在(zai)1984年即制定了(le)外(wai)科植(zhi)入(ru)用不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的國(guo)家標準(zhun),1994年經過(guo)修改,2003年又重新(xin)修改為GB 4234-2003《外(wai)科植(zhi)入(ru)物(wu)用不(bu)銹(xiu)鋼(gang)》。該(gai)標準(zhun)列入(ru)了(le)兩個鋼(gang)號,其化學成分見表9.79。
表9.79中(zhong)所列鋼(gang)號(hao)的(de)(de)鋼(gang)棒的(de)(de)力(li)學性能應符(fu)合表9.80的(de)(de)規(gui)定(ding),這些牌號(hao)的(de)(de)鋼(gang)絲、鋼(gang)板(ban)和鋼(gang)帶的(de)(de)力(li)學性能規(gui)定(ding)見GB 4234-2003《外科(ke)植(zhi)入物用不銹鋼(gang)》。
2017年我國制定(ding)了(le)GB 4234-2017《外(wai)科植(zhi)入物金(jin)屬材(cai)料》,該(gai)標準(zhun)力求(qiu)與國際標準(zhun)保持一致。該(gai)標準(zhun)預計(ji)分為14個部(bu)(bu)分,其(qi)中第(di)1部(bu)(bu)分為鍛造(zao)不銹鋼(gang),第(di)9部(bu)(bu)分為鍛造(zao)高氮不銹鋼(gang),其(qi)余為其(qi)他類(lei)金(jin)屬材(cai)料。目前只發布了(le)GB 4234.1-2017《外(wai)科植(zhi)入物 金(jin)屬材(cai)料第(di)1部(bu)(bu)分:鍛造(zao)不銹鋼(gang)》,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 不銹鋼的棒材、絲材、板材和帶材的力學(xue)性能應(ying)符合表9.81的規定(ding)。
不銹鋼(gang)中的(de)鉻(ge)可(ke)形成鈍化膜改善鋼(gang)的(de)抗腐(fu)蝕能力,鎳起到穩定奧氏體(ti)組(zu)織的(de)作用(yong),降低Si、Mn等雜質元素和(he)非金屬(shu)夾雜物(wu),可(ke)進(jin)一步提(ti)高鋼(gang)的(de)抗腐(fu)蝕能力。
材料(liao)的(de)制造和(he)加工(gong)工(gong)藝也(ye)在(zai)比較(jiao)寬的(de)范圍內影響材料(liao)的(de)力(li)學性能和(he)耐蝕性能。對于低純(chun)(chun)度(du)醫(yi)用(yong)(yong)(yong)不(bu)銹鋼,一般采用(yong)(yong)(yong)真(zhen)空(kong)(kong)或(huo)非(fei)真(zhen)空(kong)(kong)熔(rong)煉(lian)工(gong)藝生產,而(er)高(gao)純(chun)(chun)度(du)的(de)醫(yi)用(yong)(yong)(yong)不(bu)銹鋼應采用(yong)(yong)(yong)雙(shuang)真(zhen)空(kong)(kong)冶(ye)煉(lian)工(gong)藝力(li)求(qiu)鋼的(de)高(gao)純(chun)(chun)凈。臨床應用(yong)(yong)(yong)較(jiao)多的(de)是(shi)高(gao)純(chun)(chun)度(du)醫(yi)用(yong)(yong)(yong)不(bu)銹鋼。冷加工(gong)后采用(yong)(yong)(yong)機械(xie)拋(pao)光或(huo)電解拋(pao)光可(ke)提高(gao)器(qi)件表面光潔度(du),可(ke)增加植入器(qi)件的(de)使用(yong)(yong)(yong)壽(shou)命。醫(yi)用(yong)(yong)(yong)不(bu)銹鋼在(zai)骨(gu)外科(ke)(ke)和(he)齒(chi)科(ke)(ke)中應用(yong)(yong)(yong)較(jiao)廣(guang)泛,在(zai)其他方面也(ye)有不(bu)少應用(yong)(yong)(yong)。
醫用(yong)(yong)(yong)不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)生物(wu)(wu)(wu)相(xiang)容性(xing)與其在(zai)肌(ji)體(ti)內的(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)行為(wei)及其所造(zao)成的(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)產物(wu)(wu)(wu)所引起的(de)(de)組(zu)織反應有關。其腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)行為(wei)涉(she)及均勻腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)、點蝕(shi)(shi)(shi)、縫(feng)隙腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)、磨(mo)蝕(shi)(shi)(shi)和疲(pi)勞腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。常(chang)見的(de)(de)是(shi)點蝕(shi)(shi)(shi)是(shi)由于鉬含量不(bu)足(zu)及外力擦傷、劃傷所致。縫(feng)隙腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)、磨(mo)蝕(shi)(shi)(shi)也是(shi)常(chang)見的(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi),常(chang)因(yin)設計不(bu)合理(li)導(dao)致應力及磨(mo)損。由于腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)會(hui)造(zao)成金(jin)屬離(li)子或(huo)其他化合物(wu)(wu)(wu)進入(ru)周圍組(zu)織和整個(ge)肌(ji)體(ti),引起某(mou)些不(bu)良組(zu)織學反應,在(zai)多數情況(kuang)下,人體(ti)只能(neng)容忍(ren)微量濃度的(de)(de)金(jin)屬腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)物(wu)(wu)(wu)存在(zai)。醫用(yong)(yong)(yong)不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)造(zao)成其長(chang)期植入(ru)的(de)(de)穩定(ding)性(xing)差(cha),其密度和彈性(xing)模量與人體(ti)硬組(zu)織相(xiang)距(ju)較大,導(dao)致力學相(xiang)容性(xing)差(cha),本身無生物(wu)(wu)(wu)活性(xing),難以(yi)和生物(wu)(wu)(wu)組(zu)織形成牢固的(de)(de)結合,溶出的(de)(de)鎳離(li)子有可(ke)能(neng)誘發腫瘤(liu)的(de)(de)形成。上述原因(yin)造(zao)成醫用(yong)(yong)(yong)不(bu)銹鋼(gang)應用(yong)(yong)(yong)比例(li)呈(cheng)下降趨勢。