DD148238A1

DD148238A1 - Verfahren zur herstellung von implantaten aus einer cocrmo-legierung

Info

Publication number: DD148238A1
Application number: DD21807679A
Authority: DD
Inventors: Ralf Buerger; Klaus Paessler; Harry Wich
Original assignee: Ralf Buerger; Klaus Paessler; Harry Wich
Priority date: 1979-12-27
Filing date: 1979-12-27
Publication date: 1981-05-13

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Behandlung von Legierungen. Ziel der Erfindung ist es, bei Langzeiteinsatz der Implantate Allergien im menschlichen Koerper auszuschlieszen und Brueche weitgehend zu vermeiden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem CoCrMo-Legierungen ohne Nickelanteile umgeformt werden koennen und das es ermoeglicht, sowohl Festigkeit als auch Bruchdehnung gegenueber gegossenen Implantaten zu erhoehen. Erfindungsgemaesz wird die Aufgabe dadurch geloest, dasz zur Herstellung einer CoCrMo-Legierung der Zusammensetzung 25 bis 35% Cr, 5 bis 8% Mo, 0,1 bis 0,3% C, 0,1 bis 0,45% N, < "gleich" 1% Si, < "gleich" 1% Mn, Rest Co, uebliche Verunreinigungen und Dotierungselemente, hochreine, eisenfreie Legierungselemente unter Vakuum geschmolzen und entgast werden. Anschlieszend wird der Rezipient mit Stickstoff bei einem Druck von 400 bis 600 Torr geflutet,der Schmelze CrN oder Cr&ind2!N zulegiert und diese unter Stickstoff in Feinguszformen oder Kupferkokilen abgegossen. Die abgekuehlten Ingots werden unter Stickstoff auf 1140 bis 1230 Grad C erwaermt, zur Homogenisierung eine bis drei Stunden auf dieser Temperatur gehalten und im Ofen auf 800 Grad C abgekuehlt. Danach werden die Ingots erneut auf 1100 bis 1150 Grad C erwaermt und zu Implantatrohlingen umgeformt. Die Anwendung der Erfindung ist bei der Herstellung von Teilen hoher Korrosionsbestaendigkeit und mechanischer Festigkeit moeglich.

Description

Verfahren zur Herstellung von Implantaten aus einer CοCrMo-Legierung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Behandlung von Legierungen· Ihre Anwendung ist bei der Herstellung von Teilen hohes» Korrosionsbeständigkeit und mechanischer Festigkeit möglich und für Humanimplantate besonders zweckmäßig»

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Es ist allgemein bekannt _t Implantate auch durch Umformen, ζ_βΒ_β Schmiedens herzustellen© Als Werkstoffe werden dafür CoCrMo=* Kne&iegierungen verwendet, die alle,,' teilweise neben anderen Legierungeelementen, Nickel enthalten* Beispielsweise sind derartige Legierungen nach der DE-OS 15 33 349 mit 5 bis 40 % Wl* nach der DE-OS 15 58 448 mit 5 bis 15 % Wi, nach der DE-OS 23 13 832 mit 5 bis 30 % Ni, nach der US-PS 2 631 095 mit 5 bis 50 % Ni und nach der CH-PS 516 643 mit 5 bis 15 % Ni bekannte Der Nachteil dieser Implantate besteht darin₉ daß bei einem Langzeiteinsatz, infolge des Nickelgehalts, Allergien im menschlichen Körper nicht ausgeschlossen werden können« Deshalb ist es ebenso allgemein bekannt, Implantate nur aus einer CoCrMo--Legierung ohne Nickelgehalt durch Gießen herzustellen«, Nach der DE-OS 22 25 577 ist dazu beispielsweise eine Legierung der Zusammensetzung 26 biß 31 % Cr, 4 bis 6_?5 % Mo₈ bis 5 % C-, 0,15 bis O₉5 % N₈ Rest Co und Beimengungen bekannt« Diese Implantate haben den Nachteil_f daß die Bruchdehnung mit ss 12 % zu gering ist und Brüche der Implantate daher nicht mit Sicherheit vermieden werden können*

Außerdem besteht ein Vorurteil der Fachwelt (vgl· L.Habraken u* D.Coutsouradis: "Kobalt in hochfesten Legierungen - ein Überblick", Kobalt Br. 26 (1965),S.14 u. 15), wonach CoCrMo-Legierungen nur dann schmiedbar sind, wenn sie mindestens 10 % Nickel oder andere Elemente der Eisengruppe des Periodischen Systems enthalten·

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, bei Langzeirteinsatz der Implantate Allergien im menschlichen Körper auszuschließen und Brüche weitgehend zu vermeiden.

Darlegung des Wesens der Erfindung -."..

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem CoCrMo-Legierungen ohne Nickelanteile umgeformt werden können und das es ermöglicht, sowohl Festigkeit als auch Bruchdehnung gegenüber gegossenen Implantaten zu erhöhen» Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zur Herstellung einer CoCrMo-Legierung der Zusammensetzung 25 bis 35 % Cr, 5 bis 8 % Mo, 0,1 bis 0,3 % C, 0,1 bis 0,45 % N,^ 1 % Si, ^ 1 % Mn, Rest Co, übliche Verunreinigungen und Dotierungselemente ₉ hochreine, eisenfreie Iegierungselemente unter Vakuum geschmolzen und entgast werden«. Anschließend wird der Rezipient mit Stickstoff bei einem Druck von 400 bis 600 Torr geflutet, der Schmelze CrN oder Cr₂N zulegiert und diese unter Stickstoff in Feingußformen oder in Kupferkokillen abgegossen» Die abgekühlten Ingots werden unter Stickstoff auf 1140 bis 123O⁰C erwärmt, zur Homogenisierung eine bis drei Stunden auf dieser Temperatur gehalten und im Ofen auf 800⁰C abgekühlt. Danach werden die Ingots erneut auf 1100 bis 1150⁰C erwärmt und zu Implantatrohlingen umgeformte

Das Umformen kann entweder durch Gesenkschmieden oder durch Freiformschmieden mit nachfolgendem Walzen bei gleicher Temperatur erfolgen© Zweckmäßig ist es, die geschmiedeten Implantatrohlinge bei 800 bis 900⁰C einer Schlußwalzung zu unterziehene Es hat sich gezeigt, daß sich die so behandeltenLegierung auch ohne jeden Nickelantail einwandfrei schmieden und walzen läßt» Die E findung widerlegt damit das zitierte Vorur-

teil der Fachwelt*

Ausführungsbeispiel

Aus hochreinen, eisenfreien Legierungselementen wird unter Vakuum eine Legierung der Zusammensetzung 28 % Cr, 6 % Mo, 0,8 % Si, 1,0 % Mh, 0,2 % C,. 0,02 % B Rest Kobalt erschmolzen und entgast« Anschließend wird der Rezipient unter einem Druck von 450 Torr mit N₂ geflutet und der Schmelze soviel Cr₂N zugesetzt, daß sie 0,24 % W enthält» Danach wird die Schmelze unter Stickstoff in Kupferkokillen abgegossen* Die Ingots werden unter Stickstoff auf 1190⁰C erwärmt und im Ofen auf 800⁰C abgekühlt. Darauf erfolgt erneutes Erwärmen auf 133O⁰C und Gesenkschmieden, zü' gen folgende Festigkeitswerte:

133O⁰C und Gesenkschmieden, zü'i Implantatrohlingen« Diese zei[u/mm²]

geschmiedet	schlußgewalzt	rekristallisiert
800	1000	650
1400	1700	1000
17,5	12.0	35

Claims

Erfindungsansprüche

1· Verfahren zur Herstellung von Implantaten aus einer CoCrMo-Legierung der Zusammensetzung 25 bis 35 % Cr, 5 bis 8 % Mo, 0,1 bis 0,3 % C, 0,1 bis 0,45 % N, * 1 % Si,

» «s 1 % Mn, Rest Co, übliche Verunreinigungen und Dotierungselemente, gekennzeichnet dadurch, daß hochreine, eisenfreie Legierungselemente unter Vakuum geschmolzen und entgast werden, anschließend der Rezipient mit Stickstoff bei einem Druck von 400 bis 600 Torr geflutet, der Schmelze CrN oder Ci^N zulegiert und diese unter Stickstoff in Feingußformen oder in Kupferkokillen abgegossen wird, die abgekühlten Ingots unter Stickstoff auf 1140 bis 1230⁰C erwärmt und ein bis drei Stunden auf dieser Temperatur gehalten und im Ofen auf 800⁰C abgekühlt, danach erneut auf 1100 bis 1150⁰C erwärmt und zu Implantatrohlingen umgeformt werden·

2· Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Umformen zu Implantatrohlingen durch Gesenkschmieden erfolgt.

3# Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Umformen zu Implantatrohlingen durch Freiformschmieden mit nachfolgendem Walzen bei gleicher Temperatur vorgenommen wirde

4© Verfahren nach Punkt 3» gekennzeichnet dadurch, daß die Implantatrohlinge bei 800 bis 900⁰C einer Schlußwalzung unterzogen werden*

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