指南 / 材料
钛、316L 与 PEEK：为机加工医疗零件选择材料
2026年9月23日
机加工医疗零件的材料选择，通常是由法规档案而不是机械师做出的，这是正确的。但它在图纸上的写法，决定了您要付多少钱，而相当多的图纸因为在某个特定的方面写得不够精确，白白浪费了钱。
从要求出发，而不是从合金出发
在任何人考虑机加工之前，五个问题就会把材料筛掉一部分。
- 是否接触患者，接触多久？ 短暂、长期或永久接触，会让您进入非常不同的生物相容性范畴。
- 有无载荷，是否为循环载荷？ 承受循环载荷的植入物关心疲劳和断裂韧性，静态零件则不然。
- 影像。 CT 或 MRI 中的金属伪影，可能是聚合物胜出的原因。
- 灭菌方式。 高压灭菌循环对某些不锈钢牌号和某些聚合物很严酷。
- 使用寿命。 一次性器械和二十年的植入物，是不同的问题。
回答了这些，材料清单通常只剩两项。然后问题就变成该写什么。
钛
Ti-6Al-4V ELI，Grade 23，符合 ASTM F136。 承载植入物的主力：创伤接骨板、骨螺钉、脊柱棒、髓内柄。ELI 指极低间隙元素，实际上意味着氧和铁的限值比标准 Grade 5 更严。这带来更好的断裂韧性和更好的抗疲劳裂纹扩展能力，而这正是要经受多年循环的零件的全部意义。
值得知道的是这一点。 Grade 23 和 Grade 5 的加工基本相同。相同的转速、相同的进给、相同的刀具、相同的切削液。ELI 的溢价在于棒材和证书，而不在于切削。
所以，当报价为 ELI 返回了很高的机加工加价时，这就是值得提出的合理问题。材料一行应该变动，工时一行不该有太大变动。
CP 钛，Grade 2 和 Grade 4，符合 ASTM F67。 工业纯钛。Grade 2 较软、易成形，用于牙科基台、壳体和颅骨网板。在机床上它比 Grade 23 更粘：它会涂抹并粘在刃口上，而不是断屑，所以耗时的是精加工和毛刺控制，而不是粗加工。
任何牌号的钛导热性都低，这意味着本该随切屑带走的热量留在了刀具上。这就是为什么习惯加工铝的人觉得表面速度很慢，也是为什么刀具在钛的报价中是实实在在的一项。
不锈钢
316L 和 316LVM，符合 ASTM F138。 LVM 是真空重熔的，F138 这个名称对应的是带证书的植入物棒材。库存商处的普通 316L 是另一种采购。它加工硬化很快，这带来一个实际后果：刀具摩擦一次，下一刀就更难切，所以凭猜测定进给的加工厂会与材料较劲，并把成本转嫁给您。加工后需要钝化，抛光面上每一道划痕都会显现。
17-4 PH，H900 或 H1150 状态。 重复使用器械的本体、钳口、起子。不是植入物牌号。热处理状态会大幅改变零件，并且必须写在图纸上。单独的“17-4 PH”是不完整的规格，不同加工厂会善意地给您做出不同的零件。
马氏体牌号，用于要经受数百次高压灭菌循环而不出现点蚀的刃口。
钴铬合金
CoCrMo，符合 ASTM F75 铸造或 F1537 锻造，以及 ISO 5832-12。 膝关节股骨部件、髋关节头、牙科支架。在耐磨方面它胜过钛。
在机床上，它是这一组中对刀具最苛刻的，成本的决定因素是刀具寿命而不是机时。大部分精整是磨削或抛光，而不是切削。如果您有一个轴承面为镜面的 CoCr 零件，报价的大部分是表面，而不是几何形状。
聚合物
植入物级 PEEK，符合 ASTM F2026。 脊柱椎间融合器、试模、器械手柄。它切削容易，恰恰因此让人上当。风险是热量和夹紧应力造成银纹，以及来自一台一直在加工钢材的机床的污染。规范地加工植入物 PEEK 的加工厂，会把它当作使用专用刀具的隔离作业，您付费买的是这个，而不是节拍时间。
UHMWPE，符合 ASTM F648 和 ISO 5834-2。 膝关节衬垫和髋臼内衬。熔点很低，会从刀具上弹回，需要锋利的刀具和小切深。准确测量它本身就是一门学问，因为在量具测量时零件会移动。
镍钛合金
ASTM F2063。 导丝、支架、缝合钉、柔性器械。超弹性，所以会躲开刀具再弹回。诚实的回答往往是，它是用磨削、激光切割或放电加工，而不是铣削。在假定铣床能完成之前请先问，因为没有加工过的加工厂会拿您的零件去摸索。
对比
| 材料 | 标准 | 用途 | 机加工中的成本驱动因素 |
|---|---|---|---|
| Ti-6Al-4V ELI, Gr 23 | ASTM F136, ISO 5832-3 | 承载植入物、创伤 | 刀具、留在切削刃上的热量 |
| CP Ti, Gr 2 and 4 | ASTM F67, ISO 5832-2 | 牙科、壳体、网板 | 毛刺控制和精加工，而不是粗加工 |
| 316L / 316LVM | ASTM F138, F139 | 器械、流体零件、临时固定件 | 加工硬化，然后是钝化 |
| 17-4 PH | ASTM A564, AMS 5643 | 重复使用器械本体 | 热处理状态、切削时的硬度 |
| CoCrMo | ASTM F75, F1537 | 膝关节、髋关节、牙科支架 | 刀具寿命和抛光路线 |
| PEEK, implant grade | ASTM F2026 | 脊柱融合器、试模、手柄 | 隔离、污染控制 |
| UHMWPE | ASTM F648, ISO 5834-2 | 膝关节衬垫、内衬 | 锋利的刀具，以及计量 |
| Nitinol | ASTM F2063 | 导丝、支架、缝合钉 | 往往根本不铣削 |
图纸上该写什么
四点，其中第二点是人们会漏掉的。
- 材料及其标准。 是符合 ASTM F136 的 Ti-6Al-4V ELI，而不是“钛”。
- 状态，如适用。 17-4 PH H900 与 17-4 PH H1150 是不同的零件。
- 表面处理及其标准。 按 ASTM A967 钝化，按 ASTM B912 电解抛光，并且在标准提供多种方法时，说明是哪一种。
- 验收准则。 您将如何判定，让加工厂在报价之前，而不是发货之后，就知道自己将以什么来衡量。
还有一件值得在发出任何东西之前做的事：沿着材料标注逐项检查，问问哪些是为这个零件选的，哪些是从上一张图纸复制来的。在非植入物零件上，沿用的植入物级规格，是项目为毫无意义的东西支付溢价最常见的地方之一。
如果您想了解报价方面，机加工医疗零部件的成本由什么决定涵盖了其余五个因素。
来源
- ASTM F136，外科植入物用锻造 Ti-6Al-4V ELI 合金
- ASTM F138，外科植入物用锻造 18Cr-14Ni-2.5Mo 不锈钢棒材和线材
- ASTM F2026，外科植入物用聚醚醚酮（PEEK）聚合物
标准和法规会变化。在申报中依赖之前，请到来源处核对当前文本。
常见问题
Ti-6Al-4V ELI 的加工方式与 Grade 5 不同吗？
不同之处不在加工。转速、进给、刀具和切削液实际上是相同的。两者的区别在于化学成分和认证，而不是切削行为。如果加工厂为 ELI 比 Grade 5 报出很高的机加工溢价，请问问这笔溢价究竟是为了什么，因为答案应该是棒材和可追溯性，而不是工时。
为了省钱，可以用 Grade 5 钛替代 ELI 吗？
承载植入物不可以。符合 ASTM F136 的 ELI 之所以存在，是因为更严的氧和铁限值带来更好的断裂韧性和抗疲劳裂纹扩展能力，这正是承受循环载荷的植入物所需要的。在非植入物零件上，请问问指定 ELI 是有原因的，还是从另一张图纸沿用来的。
为什么加工厂对 PEEK 的收费高于材料成本所暗示的？
因为风险在于污染和应力，而不是切削。植入物级 PEEK 需要干净、没有刚刚加工过钢材的刀具和夹具，需要受控的夹紧以避免银纹，以及可追溯到经认证批次的记录。机时是便宜的部分。
图纸上写合金还是标准？
两者都写，由标准发挥实际作用。Ti-6Al-4V 是合金。符合 ASTM F136 的 Ti-6Al-4V ELI 是一次采购，带有把棒材与炉号对应的证书。只写合金名称，会让供应商善意地按更便宜的材料报价。