外科植入物電解液中電偶腐蝕試驗(yàn)方法YYT1772

1、第 PAGE21 頁 共 NUMPAGES21 頁外科植入物 電解液中電偶腐蝕試驗(yàn)方法YYT1772ICS 1 1.040.40 C 35 中華人民共和國醫(yī)藥行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) YY/T 17722022 外科植入物電解液中電偶腐蝕試驗(yàn)方法 Implants for surgeryStandard test method for conducting and evaluating galvanic corrosion tests in electrolytes 2022-03-09 發(fā)布 2022-04-01 實(shí)施 國家藥品監(jiān)督管理局 發(fā)布 目 次 前言 ni 1范圍 1 2規(guī)范性引用文件 1 3 意義

2、和應(yīng)用 1 4 儀器 1 5測(cè)試樣品 2 6測(cè)試環(huán)境 4 7 試驗(yàn)步驟 4 8 試樣的評(píng)價(jià) 5 9 報(bào)告 5 附錄A （資料性附錄）典型的測(cè)試電解池 6 附錄B （資料性附錄）基本原理 7 【參考文獻(xiàn)】：p 9 i 刖 言 本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T 1.12022給岀的規(guī)則起草。請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別這些專利的責(zé)任。本標(biāo)準(zhǔn)由國家藥品監(jiān)督管理局提岀。本標(biāo)準(zhǔn)由全國外科植入物和矯形器械標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC 110)歸口。本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：天津市醫(yī)療器械質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心、國家藥品監(jiān)督管理局醫(yī)療器械技術(shù)審評(píng)中 心、江陰法爾勝佩爾新材料科技有限公司、國標(biāo)(北京)檢

3、驗(yàn)認(rèn)證有限公司。本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：姜熙、李文嬌、張家振、阿茹罕、陳慶福、王玲玲、張文梅、樊志罡。外科植入物電解液中電偶腐蝕試驗(yàn)方法 1范圍 本標(biāo)準(zhǔn)給岀了外科植入物電偶腐蝕測(cè)試和評(píng)價(jià)方法，涵蓋了試樣選取、試樣準(zhǔn)備、測(cè)試環(huán)境、暴露方 式和表征電偶對(duì)在電解液中腐蝕行為的測(cè)試結(jié)果評(píng)價(jià)方法。本標(biāo)準(zhǔn)適用于表征作為外科植入物或其部件應(yīng)用于人體的兩種或兩種以上不同金屬在電接觸狀態(tài) 下的腐蝕行為。本標(biāo)準(zhǔn)不適用于評(píng)價(jià)外科植入物所發(fā)生的其他形式腐蝕和降解影響。本標(biāo)準(zhǔn)也不適用于評(píng)價(jià)表面 狀態(tài)的改變。注1：可能需要評(píng)估的器械型式包括不同合金的重疊支架、支架和支架標(biāo)記物的組合、骨板和螺釘中一個(gè)或多個(gè)螺 釘與該器械的其余部

4、分屬于不同合金的組合、兩種或兩種以上合金制成的多部件結(jié)構(gòu)。對(duì)于那些部分植入但 長期接觸人體的器械（如外固定器械）也可以使用本標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。注2：器械所發(fā)生的其他形式腐蝕和降解影響包括但不限于以下情況：如微動(dòng)腐蝕、縫隙腐蝕、任何電偶腐蝕對(duì)應(yīng)力 腐蝕和腐蝕疲勞的影響等。注3：表面狀態(tài)改變包括但不限于以下情況：如（植入過程可能導(dǎo)致的）劃痕或（在制造過程中的）焊接影響等。2規(guī)范性引用文件 下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文 件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T 6682分析p 實(shí)驗(yàn)室用水規(guī)格和試驗(yàn)方法 YY/

5、T 06952022小型植入器械腐蝕敏感性的循環(huán)動(dòng)電位極化標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法 YY/T 1552外科植入物評(píng)價(jià)金屬植入材料和醫(yī)療器械長期腐蝕行為的開路電位測(cè)量方法 3意義和應(yīng)用 3.1可植入的醫(yī)療器械可以由不同的金屬制成，也可以與不同的金屬發(fā)生電接觸，從而引起電偶腐蝕。這可能導(dǎo)致腐蝕產(chǎn)物的釋放，從而引發(fā)有害的生物反應(yīng)，或犧牲器械的結(jié)構(gòu)完整性。因此測(cè)量這些可植 入器械的電偶腐蝕敏感性是很重要的。3.2使用本測(cè)試方法是為了提供兩種不同金屬相互接觸時(shí)腐蝕的電偶部件信息。相互接觸的不同金 屬可以是在同一件植入器械上，也可以是獨(dú)立的植入器械部件 3.3本測(cè)試方法的設(shè)計(jì)通過使用各種各樣的夾具以適應(yīng)各種不同的器械

6、形狀和尺寸。3.4本標(biāo)準(zhǔn)是在模擬生理環(huán)境下進(jìn)行電偶腐蝕試驗(yàn)的測(cè)試方法。嚴(yán)格遵循_測(cè)試方法有助于避免這 類測(cè)試中一些固有的困惑。4儀器 4.1恒電位儀 4.1.1可接成零阻電流表（ZRA）的高阻抗的恒電位儀。4.1.2試驗(yàn)過程中測(cè)量到的電流可能在納安（nA）范圍（或更低）。所使用的儀器應(yīng)能確保測(cè)量數(shù)據(jù)的 精確性和可靠性。4.2測(cè)試樣品 被作為電偶對(duì)的單個(gè)電極。電極和夾具的構(gòu)造將取決于被測(cè)試樣品的型式，如5.2所述。樣品夾 具可以設(shè)計(jì)成各種結(jié)構(gòu)型式，只要它與樣品有良好的電路連接，并能提供電解池外的電路連接方法，以 確保樣品完全位于電解池液面以下，不與電解池中的任何其他元件或測(cè)試裝置發(fā)生物理接觸，并

7、考慮到 夾具與樣品連接部位的良好密封。4.3參比電極 經(jīng)驗(yàn)證過的飽和甘汞電極（SCE）是首選的參比電極。當(dāng)使用其他標(biāo)準(zhǔn)電極時(shí)（如銀/氯化銀），在報(bào) 告結(jié)果時(shí)應(yīng)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成相對(duì)于SCE的電位值。4.4鹽橋 如魯金毛細(xì)管，可用于工作電極和參比電極之間。4.5適宜的電解池 電解池的體積至少達(dá)到500 cm3。如果需要容納更大的樣品，電解池的體積可能需要大于 500 cm3。4.6恒溫裝置 水浴或其他可將試驗(yàn)溶液溫度保持在（37士 1）C的加熱裝置。注：使用加熱板加熱并/或攪拌溶液（例如，使用磁力攪拌）會(huì)造成過大的噪聲，干擾電化學(xué)數(shù)據(jù)。4.7通氣裝置 能夠以150 mL/min的速度提供通氣并與試驗(yàn)溶

8、液充分混勻。4.8溫度計(jì) 測(cè)量精度為士 1 C。4.9 pH 計(jì) 測(cè)量精度為士 0.1。4.10電解池裝置的典型示例 參見附錄A。5測(cè)試樣品 5.1材料 除非另有說明，試驗(yàn)選用的全部樣品應(yīng)是取自經(jīng)過所有正常制造工藝并被認(rèn)為是可用于臨床使用 的成品?？梢允褂猛庥^不合格品或其他非臨床樣品，只要上述因素不影響器械的電偶腐蝕行為，但該試 樣的冶金和表面狀態(tài)應(yīng)與成品處于相同或盡可能相近的狀態(tài)。如果能證明滅菌和其他制造工藝對(duì)產(chǎn)品 的電偶腐蝕沒有影響，則可省略這些工藝。2 應(yīng)盡可能合理地模擬樣品在體內(nèi)的裝載或放置，因?yàn)檫@些可能影響材料的整體腐蝕行為。由于陽 極和陰極應(yīng)分開進(jìn)行測(cè)試，此步驟可能難以實(shí)現(xiàn)也是公認(rèn)

9、的。5.2陽極與陰極的選擇 5.2.1在開始試驗(yàn)前，最好先評(píng)估這些部件，以確定哪個(gè)可能是陽極，哪個(gè)可能是陰極。例如，在含有 兩種合金的器械中，如帶有標(biāo)記的支架，一種材料將是陽極，另一種材料將是陰極。5.2.2已岀版關(guān)于電偶系列的文獻(xiàn)將有助于確定陽極或陰極。然而，需要注意的是，這些系列是針對(duì) 特定的電解液而發(fā)布的，這些電解液可能不能完全準(zhǔn)確地代表測(cè)試電解液或體內(nèi)環(huán)境。此外，還可以按 照YY/T 1552規(guī)定的方法測(cè)量所選電解液中每種材料的開路電位（OCP）,以便建立不同材料的電偶 序。OCP值較負(fù)的材料可能是陽極。為確定陽極或陰極狀態(tài)，應(yīng)在接觸溶液至少1h后測(cè)量OCP。測(cè) 量OCP的樣品不應(yīng)再用

10、于電偶測(cè)試。5.2.3當(dāng)陽極和陰極的相對(duì)尺寸存在選擇時(shí)（例如，如果該類器械有多種尺寸規(guī)格，且不同尺寸器械的 陽極與陰極表面積比不同），應(yīng)該記住，最嚴(yán)重的電偶腐蝕在小陽極大陰極的情況下發(fā)生。5.2.4如果要測(cè)試三個(gè)或三個(gè)以上合金的電偶腐蝕行為，則應(yīng)選擇最活潑的單個(gè)部件（陽極）相對(duì)于其 他部件的組合進(jìn)行測(cè)試。如果多組件器械中有一個(gè)以上的組件被認(rèn)為易于發(fā)生電偶腐蝕，則可將上述 每個(gè)組件作為陽極與連接在一起的其余組件進(jìn)行測(cè)試。其余組件應(yīng)以相互電接觸的方式安裝在一起, 像一個(gè)單一的電極（或電極束）這可以通過用電路連接的方式分別與電解池外的部分連接；或通過將 電解池內(nèi)預(yù)期一起試驗(yàn)的組件連接起來實(shí)現(xiàn)，后者可

11、能需要點(diǎn)焊或其他連接技術(shù)。在連接和裝配過程 中，重要的是，要遮蓋所有被點(diǎn)焊或以其他連接方式改變其原有形態(tài)的區(qū)域，使這些區(qū)域不成為測(cè)試的 一部分。適合用于遮蓋的材料應(yīng)能防水，并能使被遮蓋的部位絕緣，而不產(chǎn)生縫隙效應(yīng)。5.2.5陽極和陰極應(yīng)分開進(jìn)行測(cè)試。在某些器械中，特別是那些含有復(fù)雜的、多合金部件的器械，這些 部件可能被熔融或釬焊在一起，陽極和陰極的分離可能是困難的或不可實(shí)現(xiàn)的。在這種情況下，可以用 絕緣材料把不需要測(cè)試的部分涂覆或遮蓋起來，只暴露所需要測(cè)試的部分。5.2.6若可能，在保持陽極和陰極的表面積比恒定的前提下，應(yīng)盡可能多地測(cè)試該器械。通常，器械的 小面積部分可能因夾持的需要有所遮蓋。

12、5.3表面積計(jì)算 5.3.1在試驗(yàn)過程中，應(yīng)保莉驗(yàn)樣詁中陽極材料與陰極材料的相對(duì)表面積比率（即模擬實(shí)際器械）不 變。可以使用最惡劣情況的表面積正號(hào)但這立基于器械上實(shí)際的表面積比率，該比率依賴于器械公 差、尺寸不同或預(yù)期用途的差異（見5.2.3）。不建議采用人為最惡劣的情況（例如，選擇不會(huì)發(fā)生的比 率，或人為設(shè)置高的比率）。5.3.2整個(gè)陽極和整個(gè)陰極的表面積應(yīng)根據(jù)圖紙或測(cè)量結(jié)果計(jì)算。由于材料與測(cè)試儀器連接的區(qū)域 被遮蓋，所以應(yīng)扣除該區(qū)域的表面積。如果支架包含多個(gè)京，己，貝城健用標(biāo)記物總暴露表面積。在理想情況下，應(yīng)拆解組成電偶的陽極和陰極，從而可以對(duì)整個(gè)子部件進(jìn)行測(cè)試。在這種情況下， 陽極與陰極

13、的表面積比應(yīng)該保持不變。然而，在某些情況下，在保留部件的同時(shí)將需要測(cè)試的材料拆解 開可能是無法操作的。在這些情況下，可以使用一個(gè)試樣來模擬待測(cè)材料的總面枳。例如，如果要測(cè)試 帶有多個(gè)標(biāo)記的支架，可以將標(biāo)記材料中的單個(gè)部分（如條、管或薄片，其冶金狀態(tài)應(yīng)義孑能與標(biāo)記件接 近）與一個(gè)已去除標(biāo)記或遮蓋標(biāo)記的裸支架進(jìn)行測(cè)試。其中標(biāo)記部分的面積等于該器械中標(biāo)記材料暴 露的總表面積。5.4試樣數(shù)量 為了確定電偶腐蝕行為的變異系數(shù)，至少應(yīng)該測(cè)試兩件、最好是三件試樣。6測(cè)試環(huán)境 6.1所選測(cè)試溶液應(yīng)近似于預(yù)期的體內(nèi)環(huán)境。6.2所用化學(xué)品應(yīng)為分析p 純?cè)噭?.3所用蒸餾水或去離子水應(yīng)符合GB/T 6682規(guī)定的

14、三級(jí)水要求。6.4除非另有規(guī)定，應(yīng)使用磷酸鹽緩沖溶液（PBS）作為標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)溶液?？蓞⒁奩Y/TO6952022附 錄B列岀的多種模擬生理溶液。6.5 如果需要，電解液的pH值應(yīng)根據(jù)溶液的性質(zhì)進(jìn)行調(diào)整，根據(jù)需要添加NazHPO（堿）或 NaHzPOi （酸）。幾種pH值調(diào)節(jié)方法見YY/T 06952022附錄B。6.6試驗(yàn)應(yīng)在通氣環(huán)境中進(jìn)行。注：為了使電解液中存在適當(dāng)濃度的溶解氧，可以通入實(shí)驗(yàn)室空氣。7試驗(yàn)步驟 7.1應(yīng)小心處理樣品，以免污染或造成其改變。例如，應(yīng)戴手套以防止樣品被手上的油脂污染。收到 樣品后，在體視顯微鏡下進(jìn)行檢查，以便在測(cè)試前對(duì)樣品狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估。注:使用顯微鏡檢查的目的是記錄

15、器械的一般特征,但無法做到完全表征。7.2按照5.2選擇陽極和陰極。將測(cè)試樣品安裝在合適的夾具上，并遮蓋連接點(diǎn)。樣品應(yīng)完全浸沒于 電解液中以進(jìn)行測(cè)試。應(yīng)將任何未浸沒的樣品部分或夾具導(dǎo)電部分涂覆或遮蓋起來，以盡量減少對(duì)實(shí) 驗(yàn)的干擾。7.3按照5.3分別計(jì)算試樣暴露于溶液中的陽極和陰極的總表面積。7.4準(zhǔn)備足夠的測(cè)試溶液以浸泡樣品和電極，并準(zhǔn)備足夠的補(bǔ)充溶液，以避免溶液的腐蝕性發(fā)生明顯 變化。在試驗(yàn)過程中，腐蝕溶液因其成分消耗或腐蝕產(chǎn)物累積可能影響進(jìn)一步腐蝕試驗(yàn)。至少在清潔 的電解池中使用500 mL的電解液。測(cè)試前后分別測(cè)量并記錄溶液的pH值。7.5將參比電極（可使用鹽橋）、溫度計(jì)和通氣部件放入

16、電解池中，使測(cè)試溶液的溫度達(dá)到（37 + l）C0 將實(shí)驗(yàn)室空氣通入電解池中，使電解液充氣攪拌（經(jīng)驗(yàn)證，約150 mL/min的速率是足夠的）。測(cè)試前應(yīng) 提前30 mm開始通氣。整個(gè)測(cè)試過程中需持續(xù)通氣（在試驗(yàn)期間，可采用較低的流速，但應(yīng)保證充分混 合液體）。7.6將電極或連接好的電極束緩慢地浸入測(cè)試溶液中。電極應(yīng)盡可能靠近，以盡量減少電極之間的溶 液電阻引起的電壓降，但應(yīng)保持足夠的距離，以防止金屬接觸。7.7在進(jìn)行電偶腐蝕試驗(yàn)前，簡(jiǎn)要記錄陽極和陰極試樣（未偶接）的OCP。每次測(cè)量的時(shí)間應(yīng)不超過 1分鐘，并在此步驟之后盡快啟動(dòng)電偶腐蝕試驗(yàn)。這介步瑯2村的是捕捉樣本瞬時(shí)的非偶OCP,從而表 征電

17、偶腐蝕測(cè)試前的電偶驅(qū)動(dòng)力。7.8將電極與儀器電連接。最好將被認(rèn)為是陰極的電極或已連接的電極束接到恒電位儀的輔助（對(duì)）電極端或接地端，將被認(rèn)為是陽極的電極接到恒電位儀的工作電極端。這種連接應(yīng)該會(huì)產(chǎn)生正的電偶 電流讀數(shù)。如果得到負(fù)電流讀數(shù)，則表示電極的極性與原來的假設(shè)相反（也就是說，被認(rèn)為是陰極的實(shí) 際上是電偶對(duì)中的陽極）。不論得到的是正電流還是負(fù)電流,8.1.1和8.1.2給岀了數(shù)據(jù)的處理和腐蝕速 率的計(jì)算方法。7.9啟動(dòng)電偶腐蝕試驗(yàn)，并保持條件至少24 h,同時(shí)記錄電偶電位和電流。測(cè)量頻率1mm/次或間隔 時(shí)間更短。如果在24 h內(nèi)未達(dá)到平衡，則需要繼續(xù)試驗(yàn)直到達(dá)到平衡為止。注：如果數(shù)據(jù)顯示在

18、試驗(yàn)過程中電流密度一直在持續(xù)下降,那么在試驗(yàn)結(jié)束時(shí)的數(shù)據(jù)給出了電偶電流的上限，用于 計(jì)算穩(wěn)態(tài)腐蝕速率。7.10在試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，斷開試樣。將樣品從溶液中取岀，用去離子水沖洗，然后晾干。4 8試樣的評(píng)價(jià) 8.1試驗(yàn)過程中的測(cè)量 8.1.1試驗(yàn)過程中記錄的數(shù)據(jù)可包括OCP、電偶腐蝕電流和電偶腐蝕電位、測(cè)量電位時(shí)推薦相對(duì)于經(jīng) 過驗(yàn)證的SCE。如果使用其他標(biāo)準(zhǔn)電極（例如銀/氯化銀），數(shù)據(jù)應(yīng)進(jìn)行調(diào)整，以便報(bào)告與SCE相關(guān)的數(shù) 據(jù)、根據(jù)法拉第定律，電流數(shù)據(jù)可以轉(zhuǎn)換成理論腐蝕速率、在此計(jì)算中，應(yīng)取最后15 mm內(nèi)收集的電 流和電位數(shù)據(jù)來計(jì)算平均值、一般最后15 mm的平均數(shù)據(jù)提供了在測(cè)試結(jié)束時(shí)電流和混合電位的合

19、 理穩(wěn)態(tài)值、 注：理論腐蝕速率的計(jì)算方法可參見ASTM G 102 8.1.2在一些電偶對(duì)中，樣品的電極極性對(duì)調(diào)了，測(cè)量的電流是負(fù)值、這意味著作為工作電極連接的 樣品實(shí)際上是陰極，而不是測(cè)試設(shè)置時(shí)最初假定的陽極、在這種情況下，仍然可以按照8.1.1計(jì)算腐蝕 速率;但是，實(shí)際上應(yīng)當(dāng)使用連接到陰極上的樣品的表面積和材料特性（如密度和當(dāng)量），這是因?yàn)殡娏?負(fù)值表明此樣品實(shí)際是陽極、在計(jì)算中應(yīng)使用測(cè)量電流的絕對(duì)值、 8.1.3在測(cè)量過程中，可能岀現(xiàn)一些電流或/和電位的噪聲和瞬時(shí)峰值、這些可能是由外部來（例如 建筑物中的能量峰值或其他設(shè)備產(chǎn)生的電磁噪聲）、測(cè)試裝置（例如參比電極上的氣泡或加熱板的使用）造

20、成的，或者是樣品本身產(chǎn)生的（樣品經(jīng)歷了一段短暫的腐蝕活動(dòng)）。應(yīng)盡可能消除外來干擾、當(dāng)發(fā)現(xiàn) 異常噪聲或瞬時(shí)峰值（來已知或未知）時(shí)，應(yīng)評(píng)估此類干擾對(duì)測(cè)試結(jié)果完整性的影響、 8.2移除樣品后的評(píng)估 用體視顯微鏡或/和掃描電鏡檢查樣品，以評(píng)估表面狀況，并記錄試驗(yàn)過程中任何顯著變化（例如變 色、均勻腐蝕、表面外觀變化或點(diǎn)蝕）。9報(bào)告 9.1報(bào)告應(yīng)包括對(duì)試驗(yàn)樣品的詳細(xì)說明，包括接觸電解液的面積、關(guān)于試驗(yàn)條件的有關(guān)數(shù)據(jù)（包括樣品 幾何特征）、腐蝕測(cè)試后樣品的顯微鏡觀察和腐蝕評(píng)價(jià)結(jié)果。9.2試驗(yàn)樣品的數(shù)據(jù)應(yīng)包括成尺寸、化學(xué)成分、冶金歷史、表面處理和試驗(yàn)后清洗方法。9.3試驗(yàn)條件的細(xì)節(jié)應(yīng)包括電解翔火學(xué)組成、pH

21、值和試驗(yàn)時(shí)間。9.4報(bào)告應(yīng)包含電化學(xué)數(shù)據(jù)，如陽極和陰極的初始未偶OCP,在測(cè)試過程中電偶腐蝕電位和電流密度 隨時(shí)間變化的曲線。電位應(yīng)報(bào)告相對(duì)于S冼的纟號(hào)亀。按照8.1分別計(jì)算最后15 mm內(nèi)電偶腐蝕電位 和電流的平均值，作為電位和電流的穩(wěn)態(tài)（最終）數(shù)值給予報(bào)告。9.5試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)以單位時(shí)間內(nèi)的腐蝕穿透率（例如毫米/年%或質(zhì)辯吊失或厚度損失表示。計(jì)算得岀的 電偶腐蝕電流密度也可與未偶接陽極的腐蝕電流密度（參見B.1）進(jìn)行比較，假設(shè)它是在類似的環(huán)境條 件下（即相似的通氣條件、相同的電解液、相似的測(cè)試時(shí)間等）。如呆觀務(wù)g了局部腐蝕，則應(yīng)在報(bào)告中 加以說明。9.6通過照片的形式記錄試樣的外觀或腐蝕的任何

22、變化。附錄 A （資料性附錄）典型的測(cè)試電解池 圖A.1中顯示了典型的測(cè)試電解池的設(shè)置。電解池為一個(gè)有端口的封閉容器，可插入氣體噴管 （用于通氣）和三個(gè)電極（工作電極、輔助電極、參比電極）。一個(gè)開放的端口可以減輕氣體通入帶來的壓 力。如需要，在電解池上方增加冷凝器可以幫助減少試驗(yàn)溶液的蒸發(fā)損失。圖A.1典型的測(cè)試電解池設(shè)置示意圖 附錄B （資料性附錄）基本原理 B.1如果多部件植入物是由電化學(xué)性質(zhì)不同的金屬構(gòu)成并相互接觸，由于電偶的相互作用，植入物可 能會(huì)經(jīng)受更嚴(yán)重的腐蝕。這些部件本身可能具有不同的開路電極電位。在這些電位下，每個(gè)電極上的 氧化電流（陽極）和還原電流（陰極）是平衡的。然而，當(dāng)電

23、極在電解液中接觸短路時(shí)，不同電極的電位會(huì) 向一個(gè)共同的電偶電位變化，從而擾亂電流的平衡，盡管整個(gè)系統(tǒng)的整體平衡（所有陽極電流之和等于 陰極電流之和的絕對(duì)值）仍然保持。隨著陽極電流超過陰極電流的絕對(duì)值，有些部件電極被極化（使電 位發(fā)生偏移）到更高的電位而成為陽極，腐蝕的驅(qū)動(dòng)力得以提高。隨著陰極電流的絕對(duì)值超過陽極電流 的值，電極的腐蝕驅(qū)動(dòng)力降低或電極極化至更低的電位而成為陰極。用這種試驗(yàn)方法測(cè)量的流向陽極的電偶電流等于該電極上陽極電流（氧化）和陰極電流（還原）絕對(duì) 值的差值。它也等于其他電極或電極束上的陽極（氧化）和陰極（反應(yīng)）電流之和的絕對(duì)值差值，上述電 極通過零阻電流表與陽極短路。如果陽極的

24、電位偏移足夠大，使陽極上的陰極電流可以忽略，電偶電流 實(shí)際上就等于腐蝕電流，可以用來計(jì)算陽極在電偶條件下的腐蝕電流密度和腐蝕速率。當(dāng)陽極在活化控制狀態(tài)下時(shí)（活化腐蝕），隨著電位的增加，陽極電流密度呈指數(shù)性增長，隨著陽極 極化的增強(qiáng)，陽極電流很快就等于陽極上由電偶連接引起的腐蝕電流的增加。然而，可植入合金材料大 多處于鈍化狀態(tài)，這種電位變化導(dǎo)致陽極電流密度的變化相對(duì)較小，或者根本沒有變化。對(duì)于理想的鈍 化行為，陽極電流密度是不受電位影響的，由電偶引起的極化不會(huì)增加腐蝕速率，即便腐蝕電流與腐蝕 速率成正比，因陽極上的陰極電流已經(jīng)最小化。在解釋電偶腐蝕電流數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)考慮上述關(guān)系。如果已知非偶電極（質(zhì)

25、控電極）的腐蝕電流密度，則 可以將其與電流數(shù)據(jù)計(jì)算得岀的腐蝕電流密度進(jìn)行比較，并可確定加速系數(shù)（如果有的話）。電偶腐蝕 電位與陽極OCP之間的電位差可以用來估計(jì)由于陽極上可能殘存的陰極電流而產(chǎn)生誤差的概率。對(duì) 于陽極處于不依賴于電位的鈍化狀態(tài)且典型陰極塔菲爾常數(shù)為0.1 V/dec.時(shí)，電偶相互作用應(yīng)使陽極 的電位增加約100 mV,才能使電偶電流達(dá)到真實(shí)陽極電流的90%,即鈍化狀態(tài)的實(shí)際電流。對(duì)于活化 腐蝕的陽極和在活化控制下塔菲爾常數(shù)為士 0.1 V/dec.的反應(yīng)，需要在陽極上增加大約50 mV的電位 才能使電流達(dá)到新增加的腐蝕電流的90%左右。如果質(zhì)控?cái)?shù)據(jù)不可用，則應(yīng)注意考慮電流數(shù)據(jù)含

26、義的不確定性。當(dāng)通過腐蝕電流數(shù)據(jù)計(jì)算岀的腐 蝕速率遠(yuǎn)高于非偶電極的預(yù)期腐蝕速率時(shí)，其變化可能主要是由電偶效應(yīng)引起的。另一方面，電流密度 的低值不能確切地解釋為不存在電偶腐氈，、 B.2雖然電偶電流的流動(dòng)可能標(biāo)志著腐蝕速率的增加，但也應(yīng)考慮陽極電位向正方向移動(dòng)可能產(chǎn)生的 有害影響。對(duì)于處于鈍化狀態(tài)的植入物，當(dāng)電極電位超過臨界值（即擊穿電位EQ時(shí)鈍化膜被擊穿，這 通常比均勻溶解更危險(xiǎn)。測(cè)量Eb應(yīng)按照YY/T 0695-2022規(guī)定的方法進(jìn)行試驗(yàn)。因?yàn)榕c具有較高 腐蝕電位（陰極）的電極的電偶相互作用，使陽極的電位更接近E”這樣就降低了 OCP與Eb之間電位 差的安全范圍。在最惡劣的情況下，電偶電位可

27、能超過E”并引起點(diǎn)蝕，這種情況下會(huì)產(chǎn)生較高的腐蝕 電流。需要注意的是，YY/T 0695-2022規(guī)定的測(cè)試是在一個(gè)除氧的環(huán)境中進(jìn)行的，但是本測(cè)試是在 通空氣的溶液中進(jìn)行的。因此，在比較這些數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)謹(jǐn)慎。B.3電偶腐蝕試驗(yàn)應(yīng)在電解液中存在適當(dāng)濃度溶解氧的條件下進(jìn)行。隨著單個(gè)電極的電位向共同的 電偶電位移動(dòng)，電極上陰極（還原）動(dòng)力學(xué)的變化決定了電偶相互作用的嚴(yán)重程度。由于溶解氧還原是 人體體液和組織中的一個(gè)主要還原過程，因此，同種陰極條件的近似性決定了電偶腐蝕試驗(yàn)的有效性。在本試驗(yàn)中，試驗(yàn)電解液的氧化作用是通過充入空氣飽和溶液來維持的。雖然空氣中的氧分壓為 160 mmHg.高于體液和組織，并且

28、不同植入部位有差異（動(dòng)脈血液中為100 mmHg.而在靜脈血液和間 質(zhì)液中大約為40 mmHg）,但這些差異對(duì)腐蝕的影響很?。ㄔ谘趸€原反應(yīng)的平衡電位理論值中只有 大約10mV）。含氧越高對(duì)于試驗(yàn)越嚴(yán)格。B.4測(cè)試電解池中陽極和陰極的分離是一些誤差的來，因?yàn)殡娏骱腿芤弘娮璧某朔e導(dǎo)致兩個(gè)電極之 間的電位差，同時(shí)也降低了電流。對(duì)于處于鈍化狀態(tài)的植入物合金，電流通常較低，不會(huì)產(chǎn)生很大的誤 差，這可以通過在避免接觸的同時(shí)合理保持陽極和陰極之間的距離來盡量減小誤差。B.5繪制電偶（混合）電位和電流密度隨時(shí)間的變化曲線，可以表征樣品在試驗(yàn)過程中的變化?；旌想?位與時(shí)間的關(guān)系顯示了電偶對(duì)的相對(duì)穩(wěn)定性。一般地

29、，預(yù)計(jì)混合電位位于兩個(gè)電極未偶的OCP之間的 某個(gè)位置，并且在測(cè)試過程中相對(duì)穩(wěn)定?；旌想娢坏耐蝗蛔兓梢员砻鳂悠返碾娀瘜W(xué)活性。電流密度 體現(xiàn)了試驗(yàn)過程中的腐蝕速率。通常，電流密度預(yù)計(jì)為正（即電子從陰極流向陽極）負(fù)電流密度表示 反向（即電子向相反的方向流動(dòng)，假設(shè)的陽極實(shí)際上是電偶對(duì)中的陰極）電流密度最初可能較高，但預(yù) 計(jì)隨著時(shí)間的推移會(huì)趨向于零。【參考文獻(xiàn)】：p 1 Marek,M.，“Corrosion Testing of Implantable Medical Devices,“ Handbook of Materials for Medical Devices,Vol.23,ASM International,