蔡潤鑫

摘 要：金屬材料是醫(yī)用儀器應(yīng)用最廣泛的材料之一。由于金屬具有較高的機械強度和韌性，耐熱性、耐久性好，不易老化，不易受損，性質(zhì)變化小等特點而被廣泛應(yīng)用；但隨著醫(yī)療器械使用環(huán)境、安全性、美觀性的要求不斷提升，金屬材料的弊端也隨著涌現(xiàn)，防腐性、絕緣性差，材料表面不美觀等問題也限制了金屬材料應(yīng)用范圍的擴大；因此，對醫(yī)療儀器金屬材料進行表面處理，改善其工藝性能尤為重要。

關(guān)鍵詞：金屬材料，表面處理

（一）金屬表面層改質(zhì)

金屬材料防腐性和絕緣性差的缺點不僅嚴重影響醫(yī)療儀器的使用壽命，同時也會給使用者帶來不可估量的安全隱患。改變材料原有的表面性質(zhì)，可以提高原有材料的耐腐性、耐磨性、絕緣性等。

金屬材料表面改質(zhì)的處理方法可分為兩種：物理方法和化學方法。

1.物理方法

1.1噴漆

噴漆可掩蓋熔接痕等缺陷，略有光澤。噴漆是很多產(chǎn)品生產(chǎn)的最后一道工序，協(xié)調(diào)的色彩、光亮的漆膜，既能起到美觀裝飾作用，又能對工件表面起到良好的保護作用。

1.2熱噴涂

熱噴涂是利用有燃料氣或電弧等提供的熱量，經(jīng)噴槍將絲（棒）狀或粉末狀噴涂材料加熱到熔化狀態(tài)，并通過高速氣流進一步霧化、加速，然后噴射到經(jīng)過制備的工件表面而形成圖層的方法。熱噴涂可分為電弧噴涂、等離子噴涂、火焰噴涂、爆炸噴涂等。

通過噴涂，金屬表面可獲得特殊的性能，如耐高熱、隔熱、導(dǎo)電、絕緣、防輻射等。

1.3電鍍

電鍍是利用外加電流作用從電解液中析出金屬，并在物件表面沉積而獲得金屬覆蓋層的方法。保護性鍍層，用于防止銹蝕或腐蝕，如鍍鋅、鍍鎘、鍍錫、鍍鉛等；工作—保護性鍍層，除了防止零件免受腐蝕外，主要用于提高零件的抗機械磨損與表面硬度；保護—裝飾性鍍層，防腐及使制品具有經(jīng)久不變的光澤外觀。

1.4噴砂

噴砂處理是利用高速噴出的砂丸和鐵丸，對金屬表面進行撞擊，以提高金屬的部分力學性能和改變表面狀態(tài)的工藝方法。噴砂可提高金屬的機械強度以及耐磨性、抗疲勞和腐蝕性等，也可用于表面消光、去氧化皮和消除鑄、鍛、焊件的殘余應(yīng)力等。

2.化學方法

2.1磷化

磷化是一種化學與電化學反應(yīng)形成磷酸鹽化學轉(zhuǎn)化膜的過程，所形成的磷酸鹽轉(zhuǎn)化膜稱之為磷化膜。磷化的目的主要是：給基體金屬提供保護，在一定程度上防止金屬被腐蝕；用于涂漆前打底，提高漆膜層的附著力與防腐蝕能力；在金屬冷加工工藝中起減摩潤滑作用。薄膜本身硬度、強度較低，有一定脆性。

2.2氧化

氧化是將黑色金屬置于硝酸鈉或亞硝酸鈉的氫氧化鈉濃溶液中進行處理，使工件表面生成一層很薄的氧化膜的過程。也叫發(fā)藍或發(fā)黑。鋼鐵的氧化膜由磁性氧化鐵組成，厚度約為0.5微米到1.5微米，一般為藍黑色，有一定的防護能力，不影響工件的尺寸精度。膜層黑亮，有一定的裝飾作用，氧化也用于鋁、銅、鎂等有色金屬及合金，以提高抗腐蝕性或作為油漆底層。

2.3鈍化

鈍化是將金屬置于亞硝酸鹽、硝酸鹽、鉻酸鹽或重鉻酸鹽溶液中進行處理，使工件表面生成一層鉻酸鹽鈍化膜的過程。也叫鉻酸鹽處理。鈍化膜由三價鉻與六價鉻的化合物以及基體金屬的鉻酸鹽組成。外觀隨合金成分、膜厚變化，由無色至彩虹色或棕黃色。膜層具有耐蝕性與裝飾性，與基體緊密結(jié)合，起隔離保護作用?？捎糜阡\、鎘鍍層的后處理，用于鋁合金、鎂合金、銅及銅合金的防護；也可用于保護金屬在防腐施工前不再生銹，并提高漆膜的附著力。

（二）改善金屬材料外觀

隨著科學技術(shù)的進步和人們生活水平的提高，人們不再滿足于單一的外觀和顏色，渴望產(chǎn)品外觀呈現(xiàn)色澤鮮艷的各種顏色以及良好的觸摸感，因此，需要表面處理技術(shù)即可提高材料的物理性能、化學性能，又可使材料表面具有更好的觸覺、視覺特性。

材料表面處理工藝可分為三類：表面精加工、表面層改質(zhì)、表面被覆。

1.表面精加工

將材料加工成平滑、光亮、美觀和具有凹凸肌理的表面狀態(tài)。通常采用切削、研磨、蝕刻、噴砂、拋光等方法。使用不同的工具和方法在金屬表面進行加工，從而形成不同形狀的肌理和裝飾效果。

2.表面層改質(zhì)

改變原有材料的表面性質(zhì)，可以通過物質(zhì)擴散在原有材料表面滲入新的物質(zhì)成分，改變原有的材料表面結(jié)構(gòu)，如鋼材的滲碳滲氮處理、鋁的陽極氧化等。例如，鋁及鋁合金經(jīng)過陽極氧化處理后得到新鮮的氧化膜，具有多孔狀結(jié)構(gòu)，所以膜層有很好的吸附性，因而再經(jīng)過一定的工藝處理，可染上各種鮮艷的色彩，從而不僅具有防護作用，還有裝飾效果。

3.表面被覆

表面被覆是在原有材料表面堆積新物質(zhì)的技術(shù)，依據(jù)被覆材料和被覆處理方式的不同，表面被覆處理有鍍層被覆、有機涂層被覆、琺瑯被覆等。

鍍層被覆技術(shù)不僅能提高材料的耐磨性和耐腐性，而且能夠增強表面的色彩、光澤和肌理的裝飾效果，因此能保護和美化表面，由于有優(yōu)異的鍍層，常常使制品的品味和檔次得到提高。

涂層被覆是在材料表面形成有機物為主體的膜層的工藝，不僅能使材料具有隔熱、絕緣、隔音等特殊功能，而且能將材料表面裝飾成涂層具有的色彩、光澤、肌理。

（三）金屬材料表面處理的展望

隨著國民經(jīng)濟和科學技術(shù)的發(fā)展，以及對健康的更高要求，對醫(yī)用材料的需求量正在迅速的增長，單一的表面工程技術(shù)已經(jīng)不能滿足人們對材料使用的高要求，因此近年來綜合運用兩種或兩種以上的表面工程技術(shù)的復(fù)合新技術(shù)正在迅速的發(fā)展。這種表面工程復(fù)合處理技術(shù)兼具優(yōu)良的改性的效果和巨大的經(jīng)濟效應(yīng)，目前已越來越受到青睞，成為了表面處理工藝的一個重要發(fā)展方向。

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