316L 不銹鋼和 321 不銹鋼都可用于醫(yī)療器械制造,但 316L 不銹鋼更適合,原因如下:
耐腐蝕性:
316L 不銹鋼:含鉬元素,在含氯離子等復(fù)雜體內(nèi)環(huán)境中,抗點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕能力強(qiáng),能抵御人體組織液、血液等侵蝕,減少腐蝕產(chǎn)物釋放,降低對(duì)人體的潛在危害。
321 不銹鋼:鈦元素主要提升其耐晶間腐蝕能力,在醫(yī)療器械所處的復(fù)雜腐蝕環(huán)境中,綜合耐腐蝕性不如 316L 不銹鋼。
生物相容性:
316L 不銹鋼:碳含量低,析出有害物質(zhì)少,生物相容性好,長(zhǎng)期植入人體不易引發(fā)炎癥、過(guò)敏等不良反應(yīng)。
321 不銹鋼:生物相容性雖能滿足一定要求,但在某些情況下,其耐腐蝕性不足可能導(dǎo)致金屬離子釋放,影響生物相容性。
加工性能:
316L 不銹鋼:加工硬化性優(yōu),可通過(guò)冷加工提高強(qiáng)度,且焊接性能良好,能加工成復(fù)雜形狀的醫(yī)療器械部件,滿足不同醫(yī)療需求。
321 不銹鋼:加工性能良好,但在焊接過(guò)程中,對(duì)工藝要求相對(duì)較高,需控制焊接參數(shù),以焊接質(zhì)量和性能。
應(yīng)用場(chǎng)景:
316L 不銹鋼:廣泛用于制造手術(shù)刀、縫合針、植入物、醫(yī)療器械外殼等,能適應(yīng)各種醫(yī)療環(huán)境和使用要求。
321 不銹鋼:更多應(yīng)用于高溫環(huán)境下的醫(yī)療器械部件,如一些需要在高溫消毒或特殊高溫工藝中使用的部件,但在直接接觸人體組織的常規(guī)醫(yī)療器械中應(yīng)用相對(duì)較少。
綜上所述,316L 不銹鋼憑借其的耐腐蝕性、良好的生物相容性和加工性能,在醫(yī)療器械領(lǐng)域應(yīng)用更為廣泛,更適合做醫(yī)療器械。不過(guò),具體選擇還需根據(jù)醫(yī)療器械的具體使用環(huán)境、性能要求和成本等因素綜合考慮。
以下是一種常見(jiàn)的鈍化處理 316L 不銹鋼的具體操作步驟:
準(zhǔn)備工作
選擇合適的鈍化液:常見(jiàn)的鈍化液成分包括硝酸、檸檬酸等。例如,可以使用含 20% - 50%(體積分?jǐn)?shù))硝酸的溶液作為鈍化液,具體濃度可根據(jù)不銹鋼的表面狀況和處理要求進(jìn)行調(diào)整。也可以選擇的不銹鋼鈍化劑,按照產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)進(jìn)行稀釋和使用。
準(zhǔn)備處理設(shè)備:需要準(zhǔn)備一個(gè)耐腐蝕性的容器,如塑料或玻璃鋼材質(zhì)的槽子,用于盛放鈍化液。同時(shí),準(zhǔn)備好攪拌裝置,如磁力攪拌器或機(jī)械攪拌器,以鈍化液成分均勻。還需要準(zhǔn)備好清洗用水源,好是去離子水或蒸餾水,以及用于干燥的設(shè)備,如熱風(fēng)干燥箱。
表面預(yù)處理:在進(jìn)行鈍化處理前,清除不銹鋼表面的油污、灰塵、鐵屑等雜質(zhì)。可以先用有機(jī)溶劑(如丙酮、汽油等)擦拭去除油污,然后用清水沖洗干凈。對(duì)于表面有銹跡或氧化皮的情況,可采用機(jī)械打磨或酸洗的方法進(jìn)行去除。例如,使用砂紙或砂輪進(jìn)行輕度打磨,或者用含有 10% - 20%(體積分?jǐn)?shù))鹽酸的酸洗溶液浸泡一段時(shí)間,再用清水沖洗。
鈍化處理
鈍化液配制:按照選定的鈍化液配方,在耐腐蝕性容器中準(zhǔn)確量取所需的化學(xué)試劑,加入適量的水進(jìn)行稀釋。在配制過(guò)程中,要注意將酸緩慢倒入水中,并不斷攪拌,以防止局部過(guò)熱和酸液飛濺。配制好后,使用攪拌裝置充分?jǐn)嚢?,使鈍化液成分均勻。
浸泡鈍化:將經(jīng)過(guò)預(yù)處理的 316L 不銹鋼工件完全浸沒(méi)在鈍化液中。根據(jù)工件的材質(zhì)、表面狀況和處理要求,確定合適的浸泡時(shí)間,一般為 15 - 60 分鐘。在浸泡過(guò)程中,保持鈍化液的溫度在室溫至 50℃左右,可以通過(guò)加熱或冷卻裝置進(jìn)行控制。同時(shí),適當(dāng)攪拌鈍化液,以促進(jìn)鈍化反應(yīng)的均勻進(jìn)行。
質(zhì)量檢查:浸泡時(shí)間達(dá)到后,取出工件,觀察其表面是否形成均勻、連續(xù)的鈍化膜??梢酝ㄟ^(guò)肉眼觀察表面的色澤和光澤度,也可以使用硫酸銅點(diǎn)滴試驗(yàn)等方法進(jìn)行快速檢測(cè)。如果鈍化膜不均勻或存在缺陷,需要分析原因并重新進(jìn)行鈍化處理。
后處理
清洗:將鈍化后的工件用去離子水或蒸餾水進(jìn)行清洗,去除表面殘留的鈍化液和雜質(zhì)。清洗過(guò)程中要確保工件的各個(gè)部位都被清洗到,避免有鈍化液殘留,否則會(huì)影響鈍化膜的質(zhì)量和耐腐蝕性。清洗水的電導(dǎo)率應(yīng)控制在較低水平,一般不超過(guò) 5μS/cm。
干燥:清洗后的工件應(yīng)盡快進(jìn)行干燥處理,以防止表面再次生銹。可以將工件放入熱風(fēng)干燥箱中,在 60 - 100℃的溫度下干燥 1 - 2 小時(shí),或者采用自然風(fēng)干的方式,但要注意環(huán)境的清潔和干燥,避免灰塵和水汽對(duì)工件表面的污染。
不同的鈍化液配方和處理工藝可能會(huì)有所差異,實(shí)際操作時(shí)應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行調(diào)整。同時(shí),在鈍化處理過(guò)程中,要嚴(yán)格遵守安全操作規(guī)程,佩戴好防護(hù)手套、護(hù)目鏡等防護(hù)用品,防止鈍化液對(duì)人體造成傷害。
檢測(cè) 316L 不銹鋼鈍化膜質(zhì)量的方法有多種,以下是一些常見(jiàn)的檢測(cè)方法:
外觀檢查
肉眼觀察:直接用肉眼觀察鈍化膜表面,的鈍化膜應(yīng)均勻、連續(xù),無(wú)明顯的劃痕、裂紋、起皮、斑點(diǎn)等缺陷,且色澤均勻,通常為銀灰色或略帶光澤的灰白色。
光學(xué)顯微鏡觀察:對(duì)于一些肉眼難以察覺(jué)的細(xì)微缺陷,可以使用光學(xué)顯微鏡進(jìn)行觀察。將不銹鋼樣品制成金相試樣,在顯微鏡下放大觀察鈍化膜的微觀結(jié)構(gòu),看其是否均勻、致密,有無(wú)孔洞、縫隙等缺陷。
厚度檢測(cè)
磁性測(cè)厚儀:利用磁性原理,當(dāng)探頭靠近不銹鋼表面時(shí),由于鈍化膜與不銹鋼基體的磁性差異,會(huì)引起探頭磁場(chǎng)的變化,通過(guò)測(cè)量這種變化來(lái)計(jì)算鈍化膜的厚度。這種方法適用于測(cè)量較薄的鈍化膜,一般測(cè)量范圍在 0 - 100μm,精度較高,可達(dá)到 ±1μm。
X 射線熒光光譜法:該方法通過(guò)測(cè)量 X 射線照射到鈍化膜表面時(shí)產(chǎn)生的熒光光譜,來(lái)分析鈍化膜的元素組成和厚度。它不僅可以測(cè)量鈍化膜的總厚度,還能對(duì)不同元素的分布和含量進(jìn)行分析,從而了解鈍化膜的成分均勻性。不過(guò),這種方法設(shè)備較為昂貴,操作也相對(duì)復(fù)雜。
耐腐蝕性檢測(cè)
中性鹽霧試驗(yàn):將經(jīng)過(guò)鈍化處理的不銹鋼樣品放入鹽霧試驗(yàn)箱中,箱內(nèi)以一定的溫度和濕度條件噴霧氯化鈉溶液,模擬海洋等惡劣環(huán)境。根據(jù)樣品在鹽霧環(huán)境下出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象的時(shí)間來(lái)評(píng)估鈍化膜的耐腐蝕性。一般來(lái)說(shuō),316L 不銹鋼經(jīng)過(guò)良好的鈍化處理后,在中性鹽霧試驗(yàn)中能達(dá)到幾百小時(shí)甚至上千小時(shí)不出現(xiàn)明顯腐蝕。
硫酸銅點(diǎn)滴試驗(yàn):將一定濃度的硫酸銅溶液滴在鈍化膜表面,觀察溶液顏色變化和出現(xiàn)銅析出的時(shí)間。如果在規(guī)定時(shí)間內(nèi)(如 5 分鐘)溶液不出現(xiàn)銅紅色沉淀,說(shuō)明鈍化膜具有較好的耐腐蝕性。該方法簡(jiǎn)單易行,但只能作為一種定性或半定量的快速檢測(cè)方法。
附著力檢測(cè)
劃格試驗(yàn):用劃格器在鈍化膜表面劃出一定規(guī)格的方格,然后用膠帶粘貼在劃格區(qū)域,迅速撕下膠帶,觀察方格內(nèi)鈍化膜的脫落情況。根據(jù)脫落的面積和程度來(lái)評(píng)定鈍化膜的附著力等級(jí),一般分為 0 - 5 級(jí),0 級(jí)為附著力佳,無(wú)任何脫落。
拉開(kāi)法:使用的附著力測(cè)試儀,通過(guò)在鈍化膜表面粘貼一個(gè)金屬試塊,然后用儀器施加拉力,測(cè)量使鈍化膜與基體分離所需的拉力大小,以此來(lái)評(píng)估鈍化膜的附著力。這種方法能得到較為準(zhǔn)確的附著力數(shù)值,但對(duì)測(cè)試設(shè)備和操作要求較高。
成分分析
X 射線光電子能譜(XPS):XPS 可以分析鈍化膜表面的元素組成、化學(xué)狀態(tài)和電子結(jié)構(gòu),通過(guò)對(duì)鉻、氧等元素的分析,了解鈍化膜中鉻的氧化物的存在形式和含量,從而判斷鈍化膜的質(zhì)量和穩(wěn)定性。例如,鈍化膜中 Cr?O?的含量越高,通常其抗氧化和耐腐蝕性能越好。
俄歇電子能譜(AES):AES 也是一種表面分析技術(shù),它能夠提供鈍化膜表面更深度的元素分布信息,對(duì)于研究鈍化膜的生長(zhǎng)機(jī)制和質(zhì)量評(píng)估具有重要意義。通過(guò) AES 可以分析出鈍化膜不同深度處元素的變化情況,判斷鈍化膜的均勻性和致密性。