不锈钢手术器械生锈的分析
REV20050803
1 什么叫不锈钢？
在铁中加入铬或镍，在铁上会形成一层薄薄的、不易发生作用的皮膜，覆盖表面。这层不易发生作用的膜，是一种氧化膜。它会紧紧地覆盖在钢的表面，即使钢表面和空气中的氧接触，也不会发生任何反应。换句话说，这层由氧化物形成的一片紧密的膜，隔绝了氧。有时根据不同的用途，还会加入钼等不同的元素。
所有的钢材都会生锈，关键决定于保护性氧化膜的材料和质量。因为某些钢材由于含有高于13%的铬，所以具有比一般钢材高得多的抗锈能力，这时称之为不锈钢。
根据氧化膜的材料和质量不同，不锈钢划分为不同的等级。（详见附录1）
2不锈钢“不生锈”的原因
铁生锈是因为它很容易与空气中的氧反应生成脆性的红色氧化铁。不锈钢耐腐蚀，即“不生锈”是因为表面有一层富铬氧化膜。下为示意图：
3 手术器械是什么“不锈钢”？
防磁不锈钢 磁性不锈钢
18%Cr, 8%Ni AISI 304 13%Cr
18%Cr, 9%Ni, 2.7%Mo AISI 316
防腐蚀能力强 易被腐蚀
硬度低 硬度高
钝 锋利
例如：清洗槽 例如；医疗器械
在氧化膜的各种化学元素中，防止不锈钢生锈的主要是铬，铜，钼和镍。（详见附录2）。
医疗器械为保持高硬度及锋利，多采用仅含13%Cr的不锈钢作为材料，但却相对容易生锈。
4 造成金属生锈的外部主要因素：
(1)大气相对湿度 在相同温度下，大气的水蒸气含量与其水蒸气饱和含量的百分比，叫做相对湿度。在某一相对湿度以下，金属锈蚀速度很小，而高于这一相对湿度后，锈蚀速度陡然增加。这一相对湿度称为临界湿度。很多金属的临界湿度在50％一80％之间，钢铁约是75％。大气相对湿度对金属锈蚀的影响最大。当大气湿度高于临界湿度后，金属表面便出现水膜或水珠，若是大气中含有的有害杂质溶解于水膜、水珠，即成电解液，加剧锈蚀。
(2)气温与湿度
大气温度与湿度两者关联影响金属锈蚀。这有以下一些主要情况：第一，大气的水蒸气含量，随气温升高而增大；第二，气温高促使锈蚀加剧，尤其在潮湿环境里，气温越高，锈蚀速度越快。在相对湿度低时，温度对锈蚀的影响还不太明显，但在高于临界湿度时，随着气温升高，锈蚀量急剧增大。另外，如果大气与金属间有温差，则在温度低的金属表面形成冷凝水、也导致金属生锈。
(3)腐蚀性气体
污染空气中的腐蚀性气体，以二氧化硫对金属腐蚀影响最大，特别是对钢、铜及其合金的危害尤甚。大气中二氧化硫主要来源于煤的燃烧。同时，燃烧产物二氧化碳也有腐蚀作用。在厂周围的大气中混有腐蚀性气体。如硫化氢、氨气、盐酸气等都是促使金属锈蚀的因素。
当然，大气中的氧对金属锈蚀是最为常见，而且随时随地发生作用，这是不言而喻的。
(4)其他化学因素
大气中含有大量尘埃，如烟雾、煤灰、氯化物和其他酸、碱、盐颗粒等，有的本身具有腐蚀性，或者是水珠的凝结核，也都是锈蚀因素，如氯化物被认为是腐蚀金属的"死敌"。
5 手术器械“生锈”的具体分析
（1）接触血液的表面
血液中含有血色素，是铁的化合物。血液中还有氯化钠，它对所有的不锈钢都是强烈的侵蚀化合物。这两种物质一旦接触器械，都会马上开始造成侵蚀。所以手术器械下台后必须就地处理。时间越拖延，器械被腐蚀生锈越严重，处理的成本也越高。
不要让血液干掉！否则意味成本的增加！
新鲜血液 处理方法：冷水处理
表面凝固的新鲜血液 处理方法：加清洗剂
完全凝固的干血 处理方法：加酶
经过蒸汽灭菌过程的血 处理方法：超声波处理
（2）潮湿的表面
手术器械经过清洗消毒的过程后，必须保持不锈钢表面的干燥。一旦残留的水膜吸收空气中的有害化学物，如常见的氯化物，立刻形成化学电解液，氧化膜保护层被破坏，失去保护的钢材裸露于空气，氧化作用立刻进行，器械开始“生锈”了。
下图是一把剪刀在生理盐水里浸泡几个小时后生锈的情形。
（3）磨损的表面
手术器械的咬合关节处是两个表面接触最紧密的部位，每一次的开合操作，两个表面的机械磨损就会加剧一次，即氧化膜保护层被破坏一次。对于频繁操作的手术器械，这种机械磨损无法避免。一旦氧化膜保护层被破坏，器械就“生锈”了。所以器械的关节处一定是最容易生锈的地方。而且，不锈钢等级越低，工艺质量越差，氧化膜保护层就越脆弱，器械就越快“生锈”。
（4）缺乏保护的表面
手术器械的咬合关节处无疑是最需要保护的表面。无论是人工或机器的自动上油，目的都非常明确：第一是隔绝干燥的器械表面和空气及其他有害化学物质，避免化学的氧化作用；第二润滑机械接触部位，减少机械磨损。对于器械其他表面部位的上油擦拭，主要是第一个作用。
当器械没有必要的保养时，生锈是非常容易出现的。
下图显示如何人工上油
6 锈为什么会“传染”？
当生锈的表面接触另一个没有生锈的表面时，“锈”，也就是脆性的红色氧化铁会黏附到光滑的表面，这时候的“锈”仅仅是污渍，如果立刻用布擦，“锈”可以去除。但实际上往往无法做到及时处理，那么，凹凸不平的氧化铁颗粒与光滑的表面之间残留的水分营造了一个潮湿的环境，正如上面所说，光滑表面的保护氧化膜被化学电解液所破坏，器械开始生锈了。这就是我们所说的“锈”是会“传染”的。
所以，要最大限度地降低“锈”的“传染”，除了器械的就地处理外，在对器械的清洗消毒之前，一定要先把已经生锈的器械挑出单独处理，而把完好的其他器械放到清洗消毒器进行处理。
器械正确和及时分类是保护器械和保证清洗质量的重要一步。
7 正确的手术器械处理方法要点
（1）在最短的时间内，最近的运输距离内就地清洗消毒。
（2）分拣已生锈的器械。
（3）采用机器清洗和热力（热水）消毒。采用合适的清洗液，保证对器械和机器内腔的清洗效果，避免污渍的互相影响和累积。
（4）对器械表面，尤其是关节处进行上油保养。可采用清洗消毒器自动上油或人工上油。
徐伟雄
瑞典GETINGE公司
2003年5月30日
附录1
不同等级不锈钢的特性及用途
1 304 18Cr-8Ni
特性：作为一种用途广泛的不锈钢，具有良好的耐蚀性、耐热性、低温和机械特性。冲压、弯曲等热加工性好，无热处理硬化现象(无磁性，使用温度-196℃-800℃)。
用途：家庭用品(1、2类餐具，厨柜，室内管线，热水器、锅炉、浴缸)、汽车配件(风挡雨刷、消声器、模制品)、医疗器具、建材、化学、食品工业、农业、船舶部件。
2 304L 18Cr-8Ni-低碳
特性：作为低C的304不锈钢，在一般状态下，其耐蚀性与304钢相似，但在焊接后或者消除应力后，其抗晶界腐蚀能力优秀。在未进行热处理的情况下，亦能保持良好的耐蚀性，一般在400以下使用(无磁性，使用温度-196℃-8OO℃)。
用途：应用于抗晶界腐蚀性要求高的化学、煤碳、石油产业的野外露天机器，建材、耐热零件及热处理有困难的零件。
3 304J1 13Cr-7．7Ni-2Cu
特性：应添加Cu，其成型性，特别是拔丝性和抗时效裂纹性好，故可进行复杂形状的产品成形。其耐蚀性与304钢相同。
用途：保温瓶、厨房洗涤槽、锅、壶、保温饭盒、门把手、纺织加工机器。
4 316 18Cr-12Ni-2．5Mo
特性：因添加u。，故其耐蚀性、耐大气腐蚀性和高温强度特别好，可在苛酷的条件下使用。加工硬化性优(无磁性)
用途：海水里用设备、化学、染料、造纸、草酸、肥料等生产设备；照像、食品工业、沿海地区设施、绳索、CD杆、螺栓、螺母。
5 316L 18Cr-12Ni-2．5Mo低碳
特性：作为316钢种的低C系列，除与316钢有相同的特性外，其抗晶界腐蚀性优。
用途：316钢的用途中，对抗晶界腐蚀性有特别要求的产品。
6 321 18Cr-9Ni-Ti
特性：在304钢中添加Ti元素来防止晶界腐蚀适合于在430\'(2-900~C温度下作用。
用途：航空器排气管、锅炉汽包。铁素体钢
7 409L 11．3Cr-O．17Ni-低C、
特性：因添加了Ti后，故其高温耐蚀性及高温强度较好。
用途：汽车排气管、热交换机、集装箱等在焊接后不熟处理的产品。
8 430 16Cr
特性：作为铁素体钢的代表钢种，热膨胀率低，成形性及耐氧化性优。
用途；耐热器具、燃烧器、家电产品、二类餐具、厨房洗涤槽、外部装饰材料、螺栓、螺母、CD杆、筛网。
马氏体钢
9 410 13Cr-低碳
特性：作为马氏体钢的代表钢，虽然强度高，但不适合于苛酷的腐蚀环境下使用。其加工性好，依热处理面硬化(有磁性)。
用途：刀刃、机械零件、石油精炼装置、螺栓、螺母、泵杆、一类餐具(刀、叉)。
10 420J1 13Cr-0．2C
特性；淬火后硬度高，耐蚀性好(有磁性)。
用途：餐具(刀)、涡轮机叶片。
11 420J2 13Cr-0．3C
特性：淬火后，比420J1钢硬度升高(有磁性)
用途；刀刃、管嘴、阀门、板尺、餐具(剪刀、刀)。
附录2
化学元素在钢材中的作用
碳 (C) 1. 提高刀刃抗变形能力和抗张强度
2. 增强硬度，提高抗磨损能力
铬(Cr) 1. 增强硬度，抗张强度和韧性
2. 防磨损和腐蚀
钴(Co) 1. 增大硬度和力度，使之可以承受高温淬火
2. 在更复杂的合金中用来加强其他元素的某些个体特性
铜(Cu) 1. 增强抗腐蚀能力
2. 增强抗磨损能力
锰(Mn) 1. 增大可淬性，抗磨损力和抗张强度
2. 从熔化的金属中以分离氧化和分离汽化作用带走氧
3. 大量加入时，增强硬度，但提高脆性
钼(Mo) 1. 增强力度，硬度，可淬性和韧性
2. 改善机械加工性和抗腐蚀能力
镍(Ni) 1. 增强力度，硬度和抗腐蚀能力
磷(P) 1. 增强力度，机械加工性和硬度
2. 浓度过大时易脆裂
硅(Si) 1. 增强延展性
2. 增大抗张强度
3. 从熔化的金属中以分离氧化和分离汽化作用带走氧
硫(S) 1. 少量使用可改善机械加工性
钨(W) 1. 增大力度，硬度和韧性
钒(V) 1. 增大力度，硬度和抗震能力
2. 防止产生颗粒 |
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