Cr18Ni13Mo3不銹鋼用作外科植入物的制造,表面經機械拋光、電化學拋光、化學鈍化,工藝還不夠完善,特別是鈍化工藝,行業內的差距很大。為此,齊寶芬對外科植入物不銹鋼產品的鈍化條件進行了實驗探索,得出一些實際使用的結果。
1. 鈍化液的選擇
試樣材料為Cr18Ni13Mo3、Cr18Ni14Mo3、Cr18Ni15Mo3等制作的骨連接用接骨板、接骨螺釘及髓內釘(梅花針)。實驗鈍化液的兩種配方見表6-2,表6-2列出不銹鋼產品30℃鈍化后的表面點蝕電位(mV),試樣經機械拋光(800#砂紙+布拋光)、清洗、干燥后分別放入兩類鈍化液中,鈍化后測定不銹鋼的耐腐蝕性能Eb值(表面點蝕電位)。如表 6-2 的Eb值所示,兩種鈍化液在相同條件下鈍化的樣品點蝕電位Eb值都無明最差異。理論上,目前對鈍化膜的成膜機理有多種解釋,其中之一是產品鈍化后表面為含有鉻的氧化膜,鉻的存在對形成氧化膜起重要作用。不銹鋼產品含鉻量為17%~20%,有是夠的鉻參與成膜,故鈍化液中是否加入重鉻酸鉀(K2C2O3)對鈍化膜的性能影響不大。目前英美等國對外科植入物不銹鋼產品的純化也都共同推薦硝酸水溶液的鈍化配方。
2. 鈍化液溫度的選擇
化學反應速率隨溫度的升高而加快。鈍化液中硝酸隨溫度的升高而揮發增大。因此,基于實際可操作性為原則,選擇溫度在50℃以下。實驗在硝酸20%,時間2小時,不同的溫度鈍化后測出不銹鋼的點蝕電位Eb,見圖6-1,從曲線可見,50℃時的點蝕電位最高,30℃時的點蝕電位稍低,30℃以下的點蝕電位急劇下降,30℃以下的溫度不可取,50℃時的產品耐蝕性最好。
3. 鈍化時間的選擇
①. 實驗是在25%硝酸+2.5%重鉻酸鉀的鈍化液中,溫度30℃時,鈍化時間分別為2h、4h、6h、12h的條件下鈍化后,在0.9%氯化鈉水溶液中于(37±1)℃電化學測試得樣品的點蝕電位,見圖6-2。
從圖6-2可見,鈍化6小時的點蝕電位達到最高值,且平行試樣測試中的點蝕電位重現性好,產品耐蝕性能穩定。若鈍化時間過短,如2小時,則同批產品中鈍化性能質量不穩定,點蝕電位差異較大。
②. 第二個實驗是在20%硝酸鈍化液中,鈍化溫度為50℃下,選擇不同的時間鈍化后,其在相同的條件下測得的點蝕電位見圖6-3。
從圖6-3可見,在鈍化溫度50℃,鈍化時間以30~60分鐘時的點蝕電位高且穩定,鈍化性能好。
4. 外科植入不銹鋼產品鈍化工藝
鈍化液應選用 20%~30%硝酸溶液,溫度50℃時鈍化時間為 30~60分鐘,溫度30℃時鈍化時間為6小時。