医用金属在体内的腐蚀..
医用钴基合金
医用钴基合金医用钴基合金是一种常用于医疗器械和人工关节等医疗领域的材料。
它由钴、铬、钼等元素组成，具有高强度、高耐磨性、耐腐蚀性和生物相容性等特点。
以下是对医用钴基合金的详细回答：一、医用钴基合金的组成医用钴基合金主要由钴、铬、钼、铁等元素组成，其中钴是主要成分，占比约为50%~70%。
铬的含量一般在20%~30%，钼的含量在5%~10%。
此外，还可能添加其他元素，如镍、铜、锰等。
二、医用钴基合金的特性1.高强度：医用钴基合金具有很高的强度，可以承受较大的力量。
2.高耐磨性：医用钴基合金具有很好的耐磨性，可以在长期使用中保持较好的表面光洁度。
3.耐腐蚀性：医用钴基合金具有很好的耐腐蚀性，可以在生物体内长期使用而不会被腐蚀。
4.生物相容性：医用钴基合金具有很好的生物相容性，可以与人体组织良好地结合，不会引起排异反应。
5.加工性能好：医用钴基合金可以通过多种加工方式进行加工，如铸造、锻造、压制等。
三、医用钴基合金的应用1.人工关节：医用钴基合金是制作人工关节的常用材料，如人工髋关节、人工膝关节等。
2.牙科种植：医用钴基合金可以用于制作牙科种植体，如种植牙。
3.外科手术器械：医用钴基合金可以用于制作外科手术器械，如手术钳、手术刀等。
4.心脏起搏器：医用钴基合金可以用于制作心脏起搏器等医疗器械。
四、医用钴基合金的注意事项1.医用钴基合金在长期使用过程中可能会释放出微量的金属离子，可能对人体产生影响，需要注意使用安全。
2.医用钴基合金的加工过程中需要注意防止粉尘和切削液的产生，以免对工人的健康造成影响。
3.医用钴基合金在使用过程中需要注意维护和保养，以保证其性能和寿命。
生物医用金属材料
生物医用金属材料生物医用金属材料是指用于医疗器械和植入物的金属材料，其具有良好的生物相容性和机械性能，能够在人体内长期稳定存在而不产生毒性或过敏反应。
目前，常用的生物医用金属材料主要包括不锈钢、钛合金、镍钛合金等。
这些材料在医疗领域中发挥着重要作用，广泛应用于骨科、心血管、牙科等领域。
首先，不锈钢是最早被应用于医疗领域的金属材料之一。
它具有良好的机械性能和耐腐蚀性能，适用于制作骨科植入物和外科手术器械。
不锈钢的生物相容性较好，能够与人体组织长期接触而不引起排斥反应。
然而，不锈钢具有较高的密度和较大的弹性模量，可能导致植入物的负担感较大，因此在一些特殊情况下需要寻找替代材料。
其次，钛合金是目前应用最为广泛的生物医用金属材料之一。
钛合金具有优异的生物相容性、良好的耐腐蚀性能和较低的密度，能够减轻植入物对人体的负担。
因此，钛合金被广泛应用于骨科植入物、人工关节、牙科种植体等领域。
此外，钛合金还具有良好的加工性能，能够制成复杂形状的植入物，满足临床的个性化需求。
最后，镍钛合金是一种具有记忆效应的金属材料，具有良好的弹性和超弹性特性。
镍钛合金可以根据温度和应力的变化而产生形状记忆和超弹性效应，因此被广泛应用于心血管介入治疗领域。
例如，镍钛合金支架能够在介入手术中经过血管导丝引导到病变部位，恢复原有形状并支撑血管壁，起到治疗作用。
此外，镍钛合金还可以制成牙齿矫治器和骨科植入物，具有良好的临床应用前景。
总的来说，生物医用金属材料在医疗领域中发挥着重要作用，不断推动着医疗器械和植入物的发展和进步。
随着科学技术的不断进步，人们对生物医用金属材料的要求也在不断提高，希望能够研发出更加安全、可靠的材料，为临床医疗提供更好的支持。
相信在不久的将来，生物医用金属材料将会迎来更加广阔的发展空间，为人类健康事业作出更大的贡献。
医用金属材料讲解
• 3.4 齿科用金属 • 3.4.1 齿科汞齐
汞齐是一种含有汞金属成分的合金 。汞在室温下是液态，它能与其他金属反应， 如银、锡等，形成一种塑性物质，将其填入龋洞中，汞齐随着时间推移发生 硬化(凝固)。 固态合金的成分是：至少65%的银，不超过29%的锡，6%的铜， 2%的锌和3%的汞。 • 牙医在填补龋洞时，一般先在机械研磨器中将微粒状的固态合金和汞混 合，材料变得容易变形，方便操作，然后填充进准备好的龋洞中。
•
材料
表3.1 316和316L不锈钢材料的力学性能
状态 退火态 抗拉强度 /MPa 515 620 860 505 605 860 屈服强度/MPa 205 310 690 195 295 690 延伸率/% 40 35 12 40 35 12 洛氏硬度 /HRB 95 － 300～350 95 － －
种类 CoCrMo 状态 铸态 固溶退火 锻造 退火(ASTM) 退火 冷加工 退火(ASTM) 固溶退火 冷加工时效 退火 冷加工 退火(ISO) 屈服强度 (MPa) 515 533 962 450 350 1310 310 240～655 1585 275 828 276 抗拉强度 (MPa) 725 1143 1507 665 862 1510 860 795～1000 1790 600 1000 600 延伸率(%) 9.0 15.0 28.0 8.0 60.0 12.0 10.0 50.0 8.0 50.0 18.0 50.0 疲劳强度 (MPa) 250 280 897 － 345 586 － － － － － －
• 3.2 Co基合金 （1）分类、组成和性能
• 钴基合金通常是指Co-Cr合金，基本上分为两类：一类是Co-Cr-Mo合金 ，一般通过铸造加工，铸造Co-Cr-Mo合金已经在牙科方面应用了近几 十年，目前主要用于制造人工关节连接件；另一类是Co-Ni-Cr-Mo合金 ，一般通过热锻加工，锻造Co-Ni-Cr-Mo合金主要用于制造关节替换假 体连接件的主干，承受重载荷，如膝关节和髋关节等。 • Co-Ni-Cr-Mo合金是一种最有名的钴基合金，它大约含有Ni35%(质 量分数)和Co35%(质量分数)，这种合金在压力下对海水(含有Cl-)有很强 的抗蚀性，冷加工可大大增加它的强度。但在提高材料力学性能的同 时，也增加了材料的加工难度。因此，现在采用热锻方法制造这种合 金的植入器械。 • 锻造Co-Ni-Cr-Mo合金和铸造Co-Cr-Mo合金一样具有相似的耐磨性 能,在关节模拟测试中大约是每年被磨损0.14mm)。但是，由于Co-NiCr-Mo合金较差的耐磨性能而不提倡用来制作关节假体的摩擦面。 • 锻造Co-Ni-Cr-Mo合金具有很高的疲劳强度和极限抗拉强度，植入 很长时间后，也很少会发生断裂。
常用医用金属材料
常用医用金属材料医用金属材料是指在医疗领域中用于制造医疗器械和医疗设备的金属材料。
这些材料必须具备一系列特殊的性能和指标，如生物相容性、耐腐蚀性、机械性能和成本效益等。
下面将介绍一些常用的医用金属材料。
1.钛合金：钛合金是一种轻质且高强度的金属材料，具有良好的生物相容性和耐腐蚀性。
钛合金常用于制造人工关节、植入物和手术工具等。
它的低密度使得患者在植入物置入后减轻了负重感，同时也降低了手术风险。
2.不锈钢：不锈钢是一种耐腐蚀性能强的金属材料，具有优良的物理性能和良好的机械性能。
不锈钢常用于制作手术器械、刀片、支架等。
其中医用不锈钢一般分为316L和316LVM两类，其具有良好的生物相容性和耐腐蚀性能。
3.钴铬合金：钴铬合金是一种强度高且具有良好生物相容性的金属材料。
它常用于制作人工关节、植入物和牙科修复材料等。
钴铬合金的高度抗磨损和优良的耐腐蚀性能使其成为医疗领域中的重要材料。
4.镍钛合金（NiTi）：镍钛合金是一种具有形状记忆效应和超弹性的金属材料。
它可用于制造支架、矫正器和导丝等医疗器械。
镍钛合金具有较好的生物相容性和耐腐蚀性能，以及可调节形状的特点，使其成为一种医学领域中十分重要的材料。
5.铽钢：铽钢是一种常用的医用金属材料，常用于制造手术器械和骨科器械。
铽钢具有较高的硬度和耐磨性，能够满足手术器械对精度和稳定性的要求。
这些金属材料在医疗领域中发挥着重要的作用。
它们不仅具有良好的生物相容性和耐腐蚀性能，还具有较高的机械性能和稳定性。
但需要注意的是，不同的材料适用于不同的医疗器械和设备，医用金属材料的选择必须充分考虑材料的特性和应用环境，遵循相应的标准和规范，以确保材料在医疗应用中的安全性和效果。
总而言之，医用金属材料具有特殊的要求和指标，应用领域广泛。
随着科技的不断进步和医疗技术的不断发展，我们可以期待更多新型的医用金属材料的出现，并在医疗领域中发挥更重要的作用。
医用金属材料的腐蚀测量
ｏ ｓ ｏ ｄｉ ｅ ｔｎｇ ｎｅ ｆ ｇ ｓｉ ｐｏ ｅ ｔａ ｓ ｔ ｎ ｉｌ ，
ａ ｔ ｒ ｔｎｇ－ｅ ｒ ｅ ｔ ｉ ｐｅ ａ ｅ ｌｅ ｎａ ｉ ｕ ｒ ｎ ｍ ｄ ｎｃ ，
ｏｅ ｐ ｎ—ｃｉｃ ｔ ｐｏｅｎ ｉ ｌ ， ｒ ｕｉ ｔ ｔａ ｓ
ｒ ｅ－ｐａ ｓｖ ｔｎｇ ｓ ｉ ａ ｉ ｐｏｅｎ ｉ ｌ ａ ｄ ｃ ｒｅ ｔ ， ｔ ｔａ ｓ ｎ ｕｒ ｎ ｓ
人 体 内的 金 属 材 料 一 旦 发 生 腐 蚀 ，溶 解 的 金 属 离 子 所 生 成 的腐 蚀 产 物 对 人 体 会 产 生 恶 劣 的影 响 ， 因此 ， 须 控 制 其 腐 蚀 的 发 生 。 研 究 表 明 ， 属 材 料 必 金 本 身 对 人 体 不 会 产 生 变 态 反 应 及 致 癌 ，但 因腐 蚀 而
１ 前 言
金 属 材 料 的 腐 蚀 通 常 与 Ｃ一 关 ， ｌ 有 目前 ， 合 理 较 的模 拟 体 液 组 成 有 ５种 ， 中 ４种 列 于 表 １ ｏ ＭＥ 其 。ｔ — Ｍ
液 是 一 种 用 于 研 究 氨 基 酸及 蛋 白质 的 影 响 而设 计 的 实 验 溶 液 ，它 是 在 Ｅ ｇｅｓ ＭＥ 液 中增 添 ８种 氨 基 ａｌ Ｍ 酸 、 ４种 维 生 素 、 酮 酸 而 成 。 在研 究 蛋 白质 的 吸 附 丙 但
文 献 标 识 码 ： Ａ 文 章编 号 ：０ ３ ８ ６ （ ０ ２ 一 ５ ０ ４ — ３ １０ — ８ ８２ ０ ）０ — ０ ０ ０ 中 图 分 类 号 ： ３ ８０ ； ８ ．＊ Ｒ １ ．８ Ｒ６ ７３２
Ｃｏｒ ｏｓ ｏｎ ｍ ｅａ ｕｒ ｍ ｅ ｓ ｏｆｍ ｅ ｃ Ｉｍ ｅ ａＩ ａ ｅｒａ ｓ ｒ ｉ ｓ ｅ ｎｔ ｄｉ ａ ｔ ｍ ｔ ｉ ｌ
医用不锈钢材料的特点及应用
医用不锈钢材料的特点及应用1. 医用不锈钢的基本概念说到医用不锈钢，大家可能会想，“这东西有什么特别的？”其实，医用不锈钢就像是医学界的“超人”，不仅能抵抗腐蚀，还能保持坚固。
它通常是以铁为主，再加上一些铬、镍等元素，让它的性能更加出色。
这种材料的特点就是耐腐蚀、耐高温、易清洁，简直是医院里小工具的“白衣天使”！1.1 耐腐蚀性首先，耐腐蚀性是医用不锈钢的“杀手锏”。
你想啊，医院里可不是什么干净利落的地方，手术台上、工具间里，各种液体混合，真是个“小水塘”。
但是，医用不锈钢的表面非常光滑，能有效抵御这些“敌人”的侵袭。
即便是那些刺激性较强的消毒液，也难不倒它。
就像金刚不坏之身，时刻为医生的操作保驾护航。
1.2 易清洁性再来说说易清洁性。
大家都知道，医院要保持干净整洁，尤其是那些手术器械，细菌可不能留。
医用不锈钢的表面处理得非常好，平滑得就像小朋友的脸蛋，让污垢无处藏身。
只需轻轻一擦，哗啦一下，就能焕然一新。
医生和护士们在使用后，清洁起来也是轻松自在，绝对不会让他们“背负重担”。
2. 医用不锈钢的应用领域说完了特点，咱们再聊聊医用不锈钢都在哪些地方“大显身手”。
其实，它的身影无处不在，简直是医院里的“万金油”。
2.1 手术器械首先就是手术器械。
这些个小家伙，比如刀、钳、剪子，都是用医用不锈钢制造的。
手术的时候，医生需要保证工具的安全性和可靠性。
想象一下，如果手术刀一用上去就生锈，那可真是“糟糕透了”。
所以，医用不锈钢的可靠性，就像是医生心中的“定海神针”。
2.2 器械支架和植入物除了手术器械，医用不锈钢在器械支架和植入物方面也不甘示弱。
比如说，那些心脏支架、关节置换等，都是用这种材料做的。
因为它的耐用性和生物相容性，能够让人们在康复过程中，像打了鸡血一样，迅速恢复。
很多人说，这就像是给他们的人生开了个新篇章，能重返青春，那感觉可真是妙不可言。
3. 医用不锈钢的未来展望最后，我们来瞅瞅医用不锈钢的未来会怎样。
astm医疗器械老化标准指南
1.ASTM F1980 - 评估已植入医用非永久性聚合物的生物学安全性
这个标准提供了一种体外方法,用于评估已植入医用非永久性聚合物通过化学降解和形变所产生的潜在毒性。
1.ASTM F2003 - 医用金属材料植入后的降解行为
该标准界定并提供指导原则,用于评估金属材料在体内的潜在降解行为。
1.ASTM F2119 - 评估无菌包装系统的无菌保证水平
这个标准提供了一种计算无菌包装系统无菌保证水平(SAL)的方法。
1.ASTM F2096 - 评价长期停留在人体内的金属和合金的腐蚀行为
该标准提供了评价长期植入体内的金属和合金腐蚀行为的指导方针。
1.ASTM F2129 - 无菌单程包装/托盘密封完整性试验
该标准描述了用于测试单程包装/托盘密封完整性的方法。
医用材料的研究和应用
医用材料的研究和应用医用材料指的是应用于医疗领域，能够替代或补充人体组织的材料，例如医用高分子材料、医用金属、医用玻璃及陶瓷等。
医用材料在医疗领域的应用已经非常广泛了，从诊断到治疗常见疾病的各个方面都离不开医用材料的应用。
一、医用高分子材料医用高分子材料已广泛应用于医疗器械、医用敷料、药物缓释和人工器官等方面。
自然高分子材料如胶原蛋白、明胶、壳聚糖等具有良好的生物相容性和生物降解性，被应用于人工骨骼修复、皮肤修复、组织工程等领域。
合成高分子材料如聚乳酸、聚己内酯等也广泛应用于假体、可吸收缝线、手术用具等医疗器械。
二、医用金属医用金属是指非贵金属、贵金属和合金等金属材料，是人工关节、心脏起搏器、牙科种植、体内支架、外科钳子等许多医疗设备中不可或缺的材料。
医用金属主要具有耐腐蚀性、生物相容性、高耐磨性等特点，能够承受人体内的化学、生物反应和机械强度要求。
三、医用陶瓷和玻璃医用陶瓷和玻璃是指用于替代或修补人体组织的无机非金属材料。
医用陶瓷和玻璃的特性包括高生物相容性、高机械强度、耐腐蚀性、抗磨损性等。
目前，医用陶瓷和玻璃常用于金属/陶瓷和金属/玻璃复合材料，用于制造人工关节、牙科种植体、眼球等医疗器械和人工器官等。
四、医用聚合体和共聚物医用聚合物和共聚物是指用于医学领域的人造高分子材料。
医用聚合物和共聚物的特性包括可用性、控制性、生物相容性、生物可降解性和机械性能。
医用聚合物和共聚物广泛应用于制作各种医疗器械和人工组织，例如隆胸、隆鼻、假体等。
五、医用异物医用异物是指用于纠正或替代人体组织与器官的物品。
医用异物可以是一种人造材料，也可以是动物或植物来源的材料。
医用异物常见于实验室，用于研究人体组织和器官的生理机制。
现如今，在美容整容领域也广泛应用，例如玻尿酸填充、硅胶垫等。
综上所述，医用材料的研究和应用涉及很多学科和领域，包括材料科学、力学、生物学、化学及临床医学，各链环节的完善，促进了医用材料的快速发展。
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•点腐蚀发生在金属表面某个局部，也就是说在金属 表面出现了微电池作用，而作为阳极的部位要受到 严重的腐蚀。临床资料证实，医用不锈钢发生点蚀 的可能性较大。
均匀腐蚀
•均匀腐蚀是指接触腐蚀介质的金属表面全部产生腐 蚀的现象 。大面积发生，以金属离子形式进入人体 组织里的量还是相当可观，影响生物相容性，增加 病人的痛约占2/3）
血浆
细胞外液
组织液
（存在于细胞外，约占1/3）
由细胞外液构成的液体环境叫做内环境。
淋巴等
血浆
• 血浆的主要作用是运载血 细胞，运输维持人体生命 活动所需的物质和体内产 生的废物等。
血浆的成分
血浆的主要作用是运载血细胞，运输维持人体生命活动所需的物质和体 内产生的废物等。
医用金属人体内腐蚀的防护
• 临床上建议使用单一材料制作植入部件以及相应 的手术器械、工具，可以减少电偶腐蚀
• 可以对植入器件喷丸处理提高表面光洁度，减缓 疲劳腐蚀和磨损腐蚀。
• 选用优良材料，不锈钢的耐磨蚀能力较差，钴基 合金的耐磨蚀能力优良，钛合金和不锈钢对应力 腐蚀敏感，而钴基合金对应力腐蚀不敏感。
长期浸泡在含有有机酸、碱金属或碱土金属离子（Na+、 K+、Ca2+）、Cl－离子等构成的恒温（37℃）电解质的环 境中，加之蛋白质、酶和细胞的作用，其环境异常恶劣，
材料腐蚀机制复杂。
• 电偶腐蚀 • 均匀腐蚀 • 磨损腐蚀
电腐蚀 缝隙腐蚀 疲劳腐蚀
电偶腐蚀
•发生在两个具有不同电极电位的金属配件偶上的腐 蚀。多见于两种以上材料制成的组合植入器件，甚 至在加工零件过程中引入的其他工具的微粒屑，以 及为病人手术所必须使用的外科器械引入的微粒屑， 也可能引发电偶腐蚀。
黄国钊
3110454116
目录
人体体液 环境
金属材料 在人体内
的腐蚀
腐蚀的危 害及预防
人体内的液体环境
体液：机体含有大量的水分，这些水和溶解在水里的各种物 质总称为体液，约占体重的60%。体液可分为两大部分： 细胞内液和细胞外液。存在于细胞内的称为细胞内液，约 占体重的40%。存在于细胞外的称为细胞外液。
组织液
• 存在于血管以外组织细胞间 隙中的液体。血液与组织细 胞之间进行物质交换必须通 过组织液作为媒介。组织液 来源于毛细血管动脉端的血 液,大部分组织液从毛细血管静脉端重吸收、小部 分进入毛细淋巴管形成淋巴液。
淋巴液
• 组织液进入淋巴管即成为淋 巴液。淋巴液和淋巴细胞组 成了通常所说的“淋巴”。 因此，来自某一组织的淋巴 液成分与该组织的组织液非 常相近。
内环境组成的相互关系
。 血浆
双向渗透
淋巴
组织液
单 向 渗 透
O2和营养物质 细 CO2和代谢废物 胞
内环境的物质交换
电解质体系
• 由上述的物质交 换可知，人体内 环境就是一个电 解质溶液环境。 电化学腐蚀的基 本规律对人体环 境中的植入材料 的腐蚀完全适用。
人体环境可能发生的腐蚀形式
• 腐蚀的发生是一个缓慢的过程，其产物对生物机体的影响 决定植入器件的使用寿命。医用金属材料植入体内后处于
疲劳腐蚀
•腐蚀疲劳是指金属材料在交变应力的 共同作用下产生的断裂现象。腐蚀疲 劳裂纹总是从植入器件表面发生。
医用金属人体内腐蚀的防护
• 由于腐蚀会造成金属离子或其他化合物进入周围 的组织或整个机体，因而可在机体内引起某些不 良组织学反应，如出现水肿、感染、组织坏死等， 从而导致疼痛和过敏反应等。在多数情况下，人 体只能容忍微量浓度的金属腐蚀物存在。因此， 必须从材料的组成、制造工艺和器件设计等多方 面着手，尽量避免不锈钢在机体内的腐蚀和磨损 的发生。
缝隙腐蚀
•由于环境中化学成分的浓度分布不均匀 引起的腐蚀，属闭塞电池腐蚀，多发生 在界面部位，如接骨板和骨螺钉，不锈 钢植入器件更为常见。多零件植入装置 中，大约有50%遭受缝隙腐蚀。
磨损腐蚀
•磨损腐蚀是由于植入器件之间反复的相对的滑动所 造成的 表面磨损与腐蚀环境的综合作用结果。磨损 腐蚀造成点蚀坑或颗粒形状的斑疤。