第三医用金属材料精要.ppt

分类： (1) 全面腐蚀 又称为均匀腐蚀 金属材料表面各处腐蚀破坏深度差别很小，没有腐蚀破坏特别严重和特别轻微或甚至看不出腐蚀破坏的表面区域。 在人体内，金属材料的均匀腐蚀速率较低，年失重率较小，一般不存在对材料的结构强度造成大的破坏。但由于均匀腐蚀是在大面积上发生的，腐蚀产物及其金属离子进入人体的数量较多，对周围组织的生长会有不利的影响。 4 医用金属材料的腐蚀 4.2 生理腐蚀 (2) 局部腐蚀: 不同区域的腐蚀破坏深度远远超过了腐蚀破 坏的平均深度。对材料的结构强度影响较大。 ① 点蚀：在金属表面局部出现了微电池作用 ② 晶间腐蚀：发生在材料内部晶粒边界上,导致力学性 能下降 ③ 缝隙腐蚀：由于环境中化学成分的浓度分布不均匀引 起，属闭塞电池腐蚀，多发生在界面部位 4 医用金属材料的腐蚀 4.2 生理腐蚀 (3) 磨蚀:植入器件之间切向反复的相对滑动所造成的表 面磨损和腐蚀环境作用所造成的腐蚀。 (4) 应力腐蚀:在应力和腐蚀介质共同作用下出现的一种 加速腐蚀的行为。在裂纹尖端处可发生力学和 电化学综合作用，导致裂纹迅速扩展而造成植 入器件断裂失效。 4 医用金属材料的腐蚀 4.2 生理腐蚀 (5) 疲劳腐蚀:材料在腐蚀介质中承受某些应力的循环作 用所产生的腐蚀，表面微裂纹和缺陷可使 疲劳腐蚀加剧。 (6) 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。 4 医用金属材料的腐蚀 4.2 生理腐蚀 4 医用金属材料的腐蚀 4.3 常用金属材料的耐腐蚀性能 通过阳极极化曲线检测表明，金属材料的耐蚀性为钛合金钴基合金不锈钢 提高金属的抗腐蚀性能的途径： （1）在材料表面形成保护层 （2）提高材料表面光洁度 不锈钢：在不锈钢中加入铬、镍或钴，或制成Co-Ni-Cr-Ti 合金；降低不锈钢中的Si、Mn等杂质元素及非金 属夹杂物，其耐腐蚀性能可大大提高。 贵金属：有较强抗蚀性，如果仅考虑抗蚀性的话，是理想 的植入材料。 钛及钛合金：表面经过钝化处理可生成一层保护性的氧化 膜，提高抗蚀能力。常用的表面钝化处理有化学 和电化学钝化两种工艺。 Co-Cr-Mo合金：钴基合金在生物体内多保持钝化状态，其 钝化膜稳定，耐蚀性好。广泛用于植入器件的制 造。 4 医用金属材料的腐蚀 4.3 常用金属材料的耐腐蚀性能 金属及其合金在生物体内的腐蚀问题尚未解决，需对其表面进行改性。 表面改性不仅要抑制有害金属离子的溶出，而且要促进组织的再生和加强材料与组织结合。 金属生物材料的表面改性技术主要可以分为： （1）物理化学方法 （2）形态学方法 （3）生物化学方法。 5 金属与合金表面涂层处理 ----改善金属生物材料表面性能的主要方法 （1）热喷涂 （2）脉冲激光融覆： （3）离子溅射 （4）喷砂法 （5）电结晶法 （6）电化学法 （7）离子注入 5 金属与合金表面涂层处理 5.1 物理化学方法 在不改变金属基体表层的化学组成的情况下，将其直接植入生物体内，从而达到对生物体组织在其上的粘附、生长以及粘附强度产生重要影响。此方法并不在基体表面产生强化层或附加涂层，而是通过改善植入体的表面微观形貌来获得最好的植入效果。 形态学表面改性工艺在提高结合强度的同时，一般不会减损材料的生物相容性，是一种比较简单有效的表面改性方法。其具体方法有：等离子喷刷、超音振荡、激光束点融以及电化学晶界腐蚀等。 5 金属与合金表面涂层处理 5.2 形态学方法 将大分子蛋白质或酶等有机高分子物质引入基体表面，使其具有更优良的生物活性，因而具有更直接、更有效的特点。这样的材料可以促进植入处伤口的愈合，加速植入体与周围组织的结合，同时也可以提高植入体的安全性和使用寿命。 大多数金属表面存在一层氧化膜，一定条件下会与[H] 或H+作用，形成附于基体表面的-OH 羟基。在这种情况下用aminopropyltriethoxysilane (APS) 对基体进行硅烷化处理，再通过戊二酸醛的作用将一些蛋白质或酶的分子如胰蛋白酶，以化学键联接在基体表面上。此方法是由美国科学家David. A. Pul