贵金属 熔入医疗器械
2007年12月10日 0:0 7584次浏览 来源： 中国有色网 分类： 新技术
贵金属及贵金属合金的性质使其非常适合多种工业用途，尤其是它们出色的“冷作”性能，使其在制作某些医疗器械产品时具有无可比拟的优势。
贵金属各有千秋
对于材料学家来说，所谓“贵金属”系指那些在常态时、在室温中非常稳定，不易腐蚀的元素。按材料学的上述定义，贵金属包括：钌、金、铂、钯、铱和铑等。尽管锇也是贵金属之一，但锇在医疗器械业用途并不多，因其在高温时具有一定毒性。银虽然也属于贵金属范畴，且有良好导电性，但银极易受硫的影响变黑（形成硫化银之故），故银并不适合用于制作医疗器械的零部件。铂在电化学品系列中具有最高的电势，故铂常被用作衡量其它贵金属的标准。
纯净的贵金属极其柔软，很容易变形。为提高其机械强度，必需将其加工成合金。金、铂、钯、银等贵金属只要在熔化后掺入少量普通金属（如锌、铜、锡、铟等）即可产生各种不同性质的合金材料。这些不同的贵金属合金材料，使它们拥有令人感兴趣的多种工业用途。研究表明，贵金属合金只有在形成细小“金属结晶体”以后，才能具有更好的机械强度，而这只有在浇铸过程中才能实现。为了取得这一效果，铱、钌、铼等熔点极高（其熔点均在2300°C以上）的贵金属被加入到熔点较低的贵金属（如金、铂、钯等等，其熔点在1000~2000°C）里，此时熔点较高的贵金属成为“核”，而熔点较低的贵金属在核上生成细小结晶并固化。
贵金属合金用途广泛
在过去几十年里，贵金属在医疗器械业已有不少常规用途，最常见的用途为金、银、铂等贵金属用作齿科材料，制作义齿、齿冠、齿桥和龋洞垫补材料等。贵金属近年来的新用途包括：制作某些永久性植入器械产品，如电子耳蜗材料/助听器、拍摄X光照片时的专用连接线、固定钉等等。
由于市场对贵金属的需求在不断增长，同时对其未来前景的乐观预测使其价值持续上升。例如用铂合金制作的齿科材料在过去几年里价格猛涨。在2001~2004年期间，铂合金从每公斤5000美元猛涨至60,000美元。因其出色的性能，故贵金属的价格虽高，但作为永久性植入式医疗器械时，其性价比与使用其它材料相比还是合算的。
利用植入式材料（包括生物材料在内）进行活体组织/器官修复在21世纪已成为医学界的一种常规操作。各种贵金属及其合金、聚合物、陶瓷复合材料等均被用于制作外科植入器械、假体及齿科材料。已在植入式医疗器械中应用的金属材料以不锈钢、钴镍合金、钛及钛合金的使用频率最高。而齿科材料则以贵金属为主，其中包括金、银、铂和钯等。某些医疗器械产品也使用铜和镍，但必需添加其它贵金属以提高其耐腐蚀性。
贵金属的新应用领域包括：用于制作人造心脏瓣膜等部件、心脏起博器的外壳和导线、上颌骨置换假体。脊柱修复和颅骨修补等所用骨科材料、新型血管支架（系用铂金丝等贵金属丝编织而成的空心管状物并覆以弹性薄膜）、咬合器（牙科用品）、整形外科材料、皮肤/烧伤包扎材料等、植入式假体等均为贵金属的新应用领域。
同时，由于贵金属合金具有耐腐蚀、无毒和生物相容性好等优点，越来越多地被用于制作植入式假体、血管支架等器械和电子设备的外壳等零部件。据报道，德国Heraeus公司开发出一系列以铂－铱合金为主体的贵金属制成的心脏起博器、心脏除颤器等植入式医疗器械，它们被制成弹簧式，可随心脏搏动而颤动。其优点是：使用X光检查时十分清晰，便于医生正确判断其体内位置。此外，铂－铱合金丝制成的除颤器能发出700伏强电流，以便除去心脏的快速颤动。该公司还生产一种铂－铱合金棒状植入式电极和带状电极，可供用于治疗癫痫大发作等症，其耐腐蚀性好，工作寿命较长。
综上所述，随着植入式医疗器械和其它电子器械产品的越来越普及，今后贵金属材料在医疗器械业的使用频率将极大提高。
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贵金属特性研究
贵金属可实现的功能范围取决于它们的焊接性。贵金属的原子外层的电子导电带形成一游离“电子云”（即所谓的“费米湖”）。这一游离电子云构成原子的粘合力基础。原子具有相对流动性，但在结晶结构中排列有序。这使得贵金属具有与塑料材料在经受张力时相同的性能。贵金属之所以具有良好的导电性是由于其“导电带”中有不少电子的原因。贵金属与贵金属合金的电子构型能防止其电子与氧原子进行交换，这就是它们能抗氧化腐蚀的真正原因。而贵金属抗氧化这一特点使其具有良好生物相容性。故贵金属非常适合用来制作植入式电子器械的各种零部件。
耐腐蚀性研究：国外所做试验证实，即使经过80天的长时间暴露于室外空气中，贵金属合金零部件的腐蚀度仍低于1μg/cm2。如果修补龋牙的贵金属其表面积为1cm2，重量为1g，则要经过20万年时间，这一贵金属补牙材料才会被彻底腐蚀掉。
塑性变形研究：国外曾做过以下试验，贵金属在不同条件下以25％、50％和75％的退火和冷加工时的张力/应力曲线，结果表明贵金属具有极大的冷加工性能，尤其在退火条件下（接近35％），即使连续冷加工和退火仍能得到均匀的产品结构。这也是需要极高精度与小尺寸零部件的植入式医疗器械的最基本要求。贵金属不仅具有高强度也有良好的可加工性，如某些贵金属合金的强度可达1000Mpa，而张力在10％。
色泽与导电性：贵金属具有不同的色泽，从金黄色到白色不等。此外，任何贵金属均有良好的导电率以及对X光的不透性等特点，故非常适合制作植入式医疗器械零部件。
责任编辑：CNMN
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