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生物医学与高性能医疗器械用不锈钢
来源：兰格钢铁网 | 发布日期：2023-12-08    阅读量：1000次
不锈钢在生物医学设备和高性能医疗器械中的应用非常广泛。除了具备良好的力学性能、理化特性和加工制造性外，不锈钢还应具备优异的生物相容性和抗生理腐蚀性能。

生物相容性是指材料在特定应用中能够引起适当的宿主反应并产生有效作用的能力。它决定了材料与活体宿主系统的相互作用，包括宿主反应和材料反应。为了确保生物材料在临床应用中的安全性，必须通过一系列体内和体外的评价实验进行评估。

不锈钢是一种与生物体组织接触时不会对其产生不利影响的材料，并且其自身性能和功能也不会受到生物体组织的影响。与钛及钛合金、钴基合金相比，不锈钢具有价格便宜、用途广泛的优点，是常用的生物医学金属材料。

对于人体植入不锈钢的要求包括：1）不会引起排异反应；2）无毒性和变态反应；3）抗血栓；4）耐磨损和耐磨蚀；5）高的腐蚀疲劳性。

高性能医疗器械用不锈钢要求具备良好的强韧性、耐蚀性和功能性，同时要求具有高表面质量和高尺寸精度。

在选择生物医学和高性能医疗器械的材料时，必须全面了解合金元素的作用。联合国粮农组织和世界卫生组织将微量元素对人体的作用分为三类：1）人体必需的元素有I、Fe、Zn、Se、Cu、Mo、Cr、Co共8种；2）人体可能必需的元素有Mn、Si、Ni、B、V 5种；3）具有潜在毒性但低剂量对人体可能具有必需功能的微量元素，如F、Pb、Cd、Hg、As、Al、Li、Sn等。

不锈钢中的主要元素Fe、Cr、Ni、Mo、Cu以及Si、Mn、Co等都属于无害元素，这也是不锈钢在该领域中广泛应用的原因。对于含Al的高强度不锈钢，应尽量少用或不用，而采用含Cu强化的不锈钢。对于含Pb的易切削不锈钢也应尽量少用，而选用含Se的易切削不锈钢。

在生物医学领域，常用的不锈钢包括AISI316L和317L，它们具有良好的生物相容性和综合性能。对于对Ni过敏的人群，研发了无Ni奥氏体不锈钢Cr18Mn14Mo3 Nl和Cr21Mn22 Mo1 Nl。中国也开发了Cr17 Mn14 Mo2 N0.6和03Cr17 Mn12.5 Mo2.5 Cu1.5 N0.4等代替316L和317L。此外，还有用于人工关节的Cr20Ni20 Co20 Mo4P合金和有利于骨植入体接合且不易感染的纳米银涂层不锈钢。

在高性能医疗器械领域，常用的不锈钢包括马氏体不锈钢和铁素体不锈钢，如2Cr13、3Cr13、7Cr17、8Cr17、9Cr18 Mo和9Cr18 Mo V等。此外，还有高强度不锈钢17-4PH和15-5PH，不同类型含Cu和含Ag的抗菌不锈钢，以及功能不锈钢（如无磁、软磁、阻尼等）。另外，还有304Cu 2 Wo.6抗菌不锈钢。

不锈钢的具体应用领域包括人工关节、骨折内固定器械、镶牙、矫形、牙根种植及辅助器械、心血管系统（如植入电极、传感器外壳及导线、人工心脏瓣膜、血管内支架等）、人工耳和人工眼导线等。由于这些领域的不锈钢制品形状复杂，尺寸精度和表面质量要求非常高，传统生产工艺往往无法满足技术要求，因此需要采用新工艺和技术，如注射成形技术和3D打印技术。

总之，在高端制造业中，对于形状特别复杂、精度要求特别高、产量非常大（以100万件计）、其他工艺难以生产或者虽能生产但成品率非常低且材料消耗量大、重量较轻的零部件，注射成形工艺是最佳的选择。

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