DE102005014609A1

DE102005014609A1 - Superelastische Titanlegierung für lebende Körper

Info

Publication number: DE102005014609A1
Application number: DE102005014609A
Authority: DE
Inventors: Toyonobu Hiratsuka Tanaka; Hiroshi Hiratsuka Horikawa; Shuichi Tsukuba Miyazaki; Hideki Yokohama Hosoda
Original assignee: Furukawa Techno Material Co Ltd
Current assignee: Furukawa Techno Material Co Ltd
Priority date: 2004-04-02
Filing date: 2005-03-31
Publication date: 2006-01-19
Also published as: US20050254990A1; JP4128975B2; JP2005290512A

Abstract

Superelastische Titanlegierung für einen lebenden Körper, die im Wesentlichen besteht aus: DOLLAR A Niob (Nb) als Element, das die beta-Phase stabilisiert: von 5 bis 40 Mol-%, DOLLAR A mindestens einem Element, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Gold (Au), Platin (Pt), Palladium (Pd) und Silber (Ag): DOLLAR A Au: von über 0 bis 10 Mol-%, DOLLAR A Pt: von über 0 bis 10 Mol-%, DOLLAR A Pd: von über 0 bis 10 Mol-%, DOLLAR A Ag: von über 0 bis 10 Mol-%, DOLLAR A wobei diese insgesamt in einer Menge bis zu 20 Mol-% vorliegen und der verbleibende Teil Titan und unvermeidbare Verunreinigungen sind.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine superelastische Titanlegierung für einen lebenden Körper, insbesondere eine Titanlegierung aus Ti-Nb-Au, Ti-Nb-Pt, Ti-Nb-Pd und Ti-Nb-Ag mit einer hervorragenden Superelastizität, welche in medizinischen Vorrichtungen anwendbar ist.
Kürzlich wurde ein Legierungsmaterial mit Superelastizität im medizinischen Bereich eingesetzt. Zum Beispiel hat eine Ti-Ni-Legierung eine hervorragende Festigkeit, Antifriktionseigenschaften und Korrosionsbeständigkeit, und ferner ein Formanpassungsvermögen an den lebenden Körper, wenn es als Material für einen lebenden Körper in verschiedenen medizinischen Anwendungen angewendet wird.

Materialien für einen lebenden Körper, die Ti-Ni-Legierungen enthalten, können wegen der darin enthaltenen Ni-Zusammensetzung Allergien hervorrufen. Es werden eine Ti-Nb-Sn-Legierung mit Formerinnerungsvermögen für einen lebenden Körper (vorläufige japanische Patentpublikation 2001-329325) und eine Ti-Mo-Ga-Al-Ge-Legierung mit Superelastizität für einen lebenden Körper (vorläufige japanische Patentveröffentlichung 2003-293058) vorgeschlagen, von denen keine eine Komponente mit toxischen oder Allergie-hervorrufende Eigenschaften, wie Ni, enthält, so dass sie ein sichereres Material für lebende Körper darstellen.

Seit die in den provisorischen japanischen Patentpublikationen 2001-329325 und 2003-293058 vorgeschlagenen Ni-freien Titanlegierungen verfügbar sind, wird die Entwicklung eines Produktes mit Superelastizität oder Formerinnerungsvermögen auf einem Gebiet vorangetrieben, auf welchem das Produkt in einen lebenden Körper eingeführt wird oder unmittelbar mit der nackten Haut in Kontakt ist.

Wenn jedoch die oben beschriebene Ni-freie Titanlegierung in verschiedenen medizinischen Anwendungen eingesetzt wird, wie als medizinischer Führungsdraht, kieferorthopädischer Draht, Stent, und Massenprodukt, welches direkt mit der Haut in Kontakt ist, wie ein Brillengestell oder ein Nasen-Pad, ist die Kaltverarbeitbarkeit oder Superelastizität der Legierung nicht zufrieden stellend, so dass ein Material mit einer besseren Leistungsfähigkeit entwickelt werden sollte.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine superelastische Titanlegierung zur Verfügung zu stellen, die kein Nickel enthält und sowohl eine hervorragende Superelastizität, Kaltverarbeitbarkeit und eine hervorragende Ertragsfähigkeit aufweist.

Die erste Ausführungsform der superelastischen Titanlegierung für einen lebenden Körper besteht im Wesentlichen aus:
Niob (Nb) als Element, das die β-Phase stabilisiert: von 5 bis 40 Mol-%,
mindestens einem Element ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Gold (Au), Platin (Pt), Palladium (Pd) und Silber (Ag):
Au: von über 0 bis 10 Mol-%,
Pt: von über 0 bis 10 Mol-%,
Pd: von über 0 bis 10 Mol-%,
Ag: von über 0 bis 10 Mol-%,
wobei diese insgesamt in einer Menge bis zu 20 Mol-% vorliegen und der verbleibende Teil Titan und unvermeidbare Verunreinigungen sind.

In der zweiten Ausführungsform der superelastischen Titanlegierung für einen lebenden Körper sind vorzugsweise enthalten
Au: von über 0 bis 5 Mol-%,
Pt: von über 0 bis 5 Mol-%,
Pd: von über 0 bis 5 Mol-%,
Ag: von über 0 bis 5 Mol-%,
worin die Gesamtmenge bis zu 10 Mol-% beträgt.

In der dritten Ausführungsform besteht die superelastische Titanlegierung für einen lebenden Körper im Wesentlichen aus:
Niob (Nb) als ein Element, das die β-Phase stabilisiert: von 5 bis 40 Mol-%,
Gold (Au): von über 0 bis 10 Mol-%,
und der Rest sind Titan und unvermeidbare Verunreinigungen.

Die vierte Ausführungsform der superelastischen Titanlegierung für einen lebenden Körper besteht im Wesentlichen aus:
Niob (Nb) als ein Element, das die β-Phase stabilisiert: von 5 bis 40 Mol-%,
Platin (Pt): von über 0 bis 10 Mol-%,
und der Rest sind Platin und unvermeidbare Verunreinigungen.

Die fünfte Ausführungsform der superelastischen Titanlegierung für einen lebenden Körper besteht im Wesentlichen aus:
Niob (Nb) als ein Element, das die β-Phase stabilisiert: von 5 bis 40 Mol-%,
Palladium (Pd): von über 0 bis 10 Mol-%,
und der Rest sind Titan und unvermeidbare Verunreinigungen.

Die sechste Ausführungsform der superelastischen Titanlegierung für einen lebenden Körper besteht im Wesentlichen aus:
Niob (Nb) als ein Element, das die β-Phase stabilisiert: von 5 bis 40 Mol-%,
Silber (Ag): von über 0 bis 10 Mol-%,
und der Rest sind Titan und unvermeidbare Verunreinigungen.

Die siebente Ausführungsform der superelastischen Titanlegierung für einen lebenden Körper besteht im Wesentlichen aus:
Niob (Nb) als ein Element, das die β-Phase stabilisiert: von 5 bis 40 Mol-%,
Gold (Au): von über 0 bis 10 Mol-%,
Platin (Pt): von über 0 bis 10 Mol-%,
Palladium (Pd): von über 0 bis 10
Mol-%, und der Rest sind Titan und vermeidbare Verunreinigungen.

Die achte Ausführungsform der superelastischen Titanlegierung für einen lebenden Körper besteht im Wesentlichen aus:
Niob (Nb) als ein Element, das die β-Phase stabilisiert: von 5 bis 40 Mol-%,
Gold (Au): von über 0 bis 10 Mol-%,
Platin (Pt): von über 0 bis 10 Mol-%,
und der Rest sind Titan und unvermeidbare Verunreinigungen.

Ein medizinischer Führungsdraht der vorliegenden Erfindung umfasst einen solchen, welcher die oben beschriebene superelastische Titanlegierung für einen lebenden Körper verwendet.

Ein kieferorthopädischer Draht der Erfindung umfasst einen solchen, welcher die oben beschriebene superelastische Titanlegierung für einen lebenden Körper verwendet.

Ein Stent der vorliegenden Erfindung umfasst einen solchen, welcher die oben beschriebene superelastische Titanlegierung für einen lebenden Körper verwendet.

Ein Schalter für ein Endoskop gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst einen solchen, welcher die oben beschriebene superelastische Titanlegierung für einen lebenden Körper verwendet.

Das Material für Brillengestelle gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst solche Materialien, welche die oben beschriebene superelastische Titanlegierung für einen lebenden Körper verwenden.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

1 ist ein typisches Beispiel für einen schematischen Querschnitt durch eine Heizplatte einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

2 ist eine schematische Draufsicht auf eine Heizplatte der vorliegenden Erfindung.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

In der erfindungsgemäßen Legierung hat die Komponente Nb die Funktion, die β-Phase zu stabilisieren. Eine Ti-Nb-Legierung, die durch Hinzufügen von Nb zu Ti hergestellt wird, bildet eine Legierung, in welcher eine thermoelastische Martensit-Transformation hervorgerufen wird. Außerdem bewirkt Nb, dass die Transformationstemperatur von der β-Phase in die α-Phase auf eine niedrigere Temperatur verschoben wird. Das bedeutet, dass eine Legierung erhalten werden kann, in welcher die β-Phase als Substratphase in der Martensit-Transformation bei Raumtemperatur stabil ist.

Die Menge an in der Legierung enthaltenen Nb ist auf einen Bereich von 5 Mol-% bis 40 Mol-% beschränkt. Mit weniger als 5 Mol-% Nb oder mit mehr als 40 Mol-% Nb kann die Superelastizität nicht erreicht werden bzw. sie wird verringert.

In der Legierung sind ein oder mehrere Elemente ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Au, Pt, Pd und Ag enthalten, wobei die Gesamtmenge der oben genannten ausgewählten Elemente bis zu 20 Mol-% beträgt. Mit einer Gesamtmenge der oben genannten ausgewählten Elemente von bis zu 20 Mol-% kann eine noch bessere Superelastizität erhalten werden. Auf der anderen Seite wird die Verarbeitbarkeit der Legierung bei einer Gesamtmenge von über 20 Mol-% der oben genannten ausgewählten Elemente deutlich verringert. Jedes der genannten Au, Pt, Pd und Ag kann in der Legierung von 0 bis 10 Mol-% enthalten sein. Insbesondere ist Au von über 0 bis 10 Mol-%, Pt von über 0 bis 10 Mol-%, Pd von über 0 bis 10 Mol-%, Ag von über 0 bis 10 Mol-% enthalten. Mengen von über 0 bis 10 Mol-% eines jeden von Au, Pt, Pd und Ag (wenn eines oder mehrere dieser Elemente ausgewählt sind und die Gesamtmenge bis zu 20 Mol-% ist) Ti₃Au, Ti₃Pt, Ti₄Pd und/oder Ti₂Ag werden bei der Hitzebehandlung in einer eutektoiden Reaktion ausgefällt, wodurch die Superelastizität der Legierung verbessert wird. Außerdem bildet sich eine Feinstruktur durch die eutekoide Reaktion, wodurch in der Legierung eine stabile Superelastizität erhalten wird. Bei Mengen über 0 bis 10 Mol-% mindestens eines von Au, Pt, Pd und Ag (auch wenn eines oder mehrere dieser Elemente ausgewählt ist und die Gesamtmenge bis zu 20 Mol-% beträgt) wird die Superelastizität erniedrigt und auch die Kaltverarbeitbarkeit wird deutlich schlechter, so dass diese nicht verarbeitbar ist. Jede der oben genannten Zusammensetzungen hat ein Formanspassungsvermögen an einen lebenden Körper und hat eine höhere Undurchlässigkeit für Röntgenstrahlen und somit kontrastierenden Effekt.

Für den Fall, dass eine höhere Kaltverarbeitbarkeit der Legierung erforderlich ist, kann jedes der oben genannten Elemente Au, Pt, Pd und Ag in der Legierung in einer Menge über 0 bis 5 Mol-% enthalten sein (d.h., das Au von über 0 bis 5 Mol-%, Pt: von über 0 bis 5 Mol-%, Pd: von über 0 bis 5 Mol-%, Ag: von über 0 bis 5 Mol-%), wobei eines oder mehrere dieser Elemente ausgewählt sind und die Gesamtmenge davon beträgt bis zu 10 Mol-%.

Da die erfindungsgemäße Ti-Nb-X-Legierung (X = mindestens eines von Au, Pt, Pd und Ag) eine hervorragende Superelastizität als superelastische Titanlegierung für einen lebenden Körper aufweist und auch ein hervorragendes Formanspassungsvermögen an einen lebenden Körper zeigt, ohne Allergien hervorzurufen, ist die Legierung als ein medizinisches Aus rüstungsteil für einen lebenden Körper, wie einen medizinischen Führungsdraht, kieferorthopädischen Draht, Stent oder Schalter für ein Endoskop einsetzbar. Insbesondere kann die Legierung in einem solchen Teil direkt mit der nackten Haut in Kontakt gebracht werden, wie in einem Rahmen für eine Brille oder als Nasen-Pad in einem Brillengestell.

Die vorliegende Erfindung wird im Einzelnen durch die folgenden Beispiele genauer beschrieben.

(Beispiel 1)
Ein Ingot aus einer Ti-Nb-Au-Legierung mit einer Zusammensetzung gemäß Tabelle 1 wurde in einem Argon-Lichtbogen-Schmelzofen mit einer sich nicht verbrauchenden Wolframelektrode hergestellt. Der so hergestellte Legierungsingot wurde der Heißbearbeitung unterzogen, anschließend einem Glühprozess durch Halten über 10 Minuten bei einer Temperatur von 700°C und schließlich folgte die Endbearbeitung des kalten Drahtes durch das Strecken bei 40 % der abschließenden Kaltbearbeitungsgeschwindigkeit, um kalt zu bearbeitende Materialien mit einem Drahtdurchmesser von jeweils 1,0 mm als Proben herzustellen. Mit einem Teil der Proben (Kaltbearbeitungsmaterial) wurde über 2 Minuten bei 800°C eine lineare Formerinnerungsvermögen-Hitzebehandlung durchgeführt, um Proben (Material mit Formerinnerungsvermögen) herzustellen. Das abschließende Verstrecken des kalten Drahtes bei 20 % einer abschließenden Kaltverarbeitungsrate wird auf die Drahtmaterialien angewendet, die nicht bei 40 % abschließender Kaltverarbeitungsrate verstreckt wurden.
Die Superelastizität der Proben (Material mit Formerinnerungsvermögen dieser Proben) wurde untersucht, und die Kaltverarbeitbarkeit der Proben (Kalt zu verarbeitendes Material) wurden untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.
Die Superelastizität wurde wie folgt bestimmt: Die Proben (Material mit Formerinnerungsvermögen) wurden bei einer Temperatur von 37°C in einem Bad mit konstanter Temperatur gehalten, dann wurden die entsprechenden Proben einmal um einen Rundstab mit einem Durchmesser von 10 mm gewickelt, so dass diese um 180° gebogen waren und 30 Sekunden in der so gebogenen Form gehalten. Anschließend wurde die Retention von den Proben entfernt (Material mit Formerinnerungsvermögen) und das Maß in welchem die Proben wieder in die ursprüngliche lineare Form zurückzukehren, wurde untersucht, um die Superelastizität zu bestimmen. Das Ausmaß der Rückkehr in die ursprüngliche lineare Form wurde durch Messen eines Biegewinkels zur ursprünglichen linearen Form untersucht.
1 zeigt ein Verfahren zum Messen des Biegewinkels in Bezug auf die lineare Form. Das Bezugszeichen 1 zeichnet die Probe (Material mit Formerinnerungsvermögen) und das Bezugszeichen 2 bezeichnet den Rundstab aus rostfreiem Stahl. Wie in 1 gezeigt, wird die Probe 1 (Material mit Formerinnerungsvermögen) einmal um den Rundstab aus rostfreiem Stahl gewickelt, um diesen um 180° zu biegen und 30 Sekunden in der so gebogenen Form zu belassen, anschließend wird die Retention von der Probe entfernt. Der Winkel θ in 1 zeigt das Maß, in dem die Probe in Bezug auf die horizontale Fläche in die ursprüngliche lineare Form zurückkehrt. Wenn der Winkel θ bis zu 5° beträgt, wird die Superelastizität als hervorragend bezeichnet und als O dargestellt, und in dem Fall, dass der Winkel θ über 5° beträgt, ist die Superelastizität schlecht und als Δ dargestellt.
Die Kaltverarbeitbarkeit wird wie folgt untersucht: Zur Herstellung eines geglühten Materials wurde die Probe (Material für die Kaltbearbeitung) 10 Minuten bei einer Temperatur von 700°C geglüht. Das Verstrecken von kaltem Draht wird bei dem so hergestellten geglühten Material durchgeführt, bis das geglühte Material bricht. Die maximale Drahtverstreckungsrate, bei welcher das geglühte Material bricht, wird bestimmt. Die Kaltverarbeitbarkeit wird durch die maximale Drahtverstreckungsrate bestimmt. Für den Fall, dass die maximale Drahtverstreckungsrate über 40 % liegt, wird die Kaltverarbeitbarkeit als hervorragend bezeichnet und ist als ? dargestellt, wenn die maximale Drahtverstreckungsrate zwischen einem Bereich von über 20 % und unter 40 % liegt, wird die Kaltverarbeitbarkeit als etwas schlechter beurteilt und als Δ dargestellt und wenn die maximale Drahtverstreckungsrate bis zu 20 % beträgt, wird die Kaltverarbeitbarkeit als schlecht bezeichnet und als x dargestellt.
[Tabelle 1]
Wie aus Tabelle 1 deutlich wird, zeigt jede der erfindungsgemäßen Proben Nrn. 1 bis 9 eine hervorragende Superelastizität und zeigt auch, dass deren Form wieder hergestellt wird. Weiterhin hat jede der erfindungsgemäßen Proben Nrn. 1, 2, 4, 5, 7 und 8 eine hervorragende Kaltverarbeitbarkeit zusätzlich zur bereits genannten Superelastizität. Im Gegensatz dazu weist Vergleichsbeispiel Nr. 100, welches Au oberhalb der Grenze von 10 Mol-% enthält, keine hervorragende Superelastizität, so dass deren Form nicht wieder hergestellt werden kann. Das Vergleichsbeispiel Nr. 101, das kein Nb enthält, hat keine hervorragende Superelastizität, so dass deren ursprüngliche Form nicht wieder hergestellt wird. Das Vergleichsbeispiel Nr. 102, welches 50 Mol-% Nb, d.h. 10 Mol-% mehr als die Obergrenze enthält, zeigt keine hervorragende Superelastizität, so dass deren Form nicht wieder hergestellt wird. Insbesondere zeigt das Vergleichsbeispiel Nr. 100 eine schlechte Kaltverarbeitbarkeit zusätzlich zur oben genannte fehlenden Eigenschaft.
(Beispiel 2)
Proben einer Ti-Nb-Pt-Legierung mit einer Zusammensetzung wie in Tabelle 2 dargestellt, wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt. Die Superelastizität und die Kaltverarbeitungszeit der Proben wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 untersucht, die Ergebnisse sind in Tabelle 2 wiedergegeben.
[Tabelle 2]
Wie aus Tabelle 2 deutlich wird, weist jede der erfindungsgemäßen Proben Nrn. 10 bis 18 eine hervorragende Superelastizität auf und zeigt, dass sich die ursprüngliche Form wieder einstellt. Außerdem zeigen die erfindungsgemäßen Proben Nrn. 10, 11, 13, 14, 16 und 17 zusätzlich zur obigen Superelastizität eine hervorragende Kaltverarbeitbarkeit. Auf der anderen Seite hat Vergleichsbeispiel Nr. 103, welches Pt über der oberen Grenze von 10 Mol-% enthält, keine hervorragende Superelastizität, so dass die Form nicht wieder hergestellt wird. Vergleichsbeispiel Nr. 104, welches kein Nb enthält, hat keine hervorragende Superelastizität, so dass deren Form nicht wieder hergestellt wird. Vergleichsbeispiel Nr. 105, welches 50 Mol-% Nb, d.h. 10 Mol-% mehr als die Obergrenze, enthält, zeigt keine hervorragende Superelastizität, so dass sich deren Form nicht wieder zurückbildet. Auch hat Vergleichsbeispiel Nr. 103 neben der fehlenden Eigenschaft eine schlechte Kaltverarbeitbarkeit.
(Beispiel 3)
Proben einer Ti-Nb-Pd-Legierung mit einer Zusammensetzung wie in Tabelle 3 dargestellt, wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt. Die Superelastizität und die Kaltverarbeitbarkeit der Proben wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 untersucht, die Ergebnisse sind in Tabelle 3 wiedergegeben.
[Tabelle 3]
Wie aus Tabelle 3 deutlich wird, weist jede der erfindungsgemäßen Proben Nrn. 19 bis 27 hervorragende Superelastizität auf und zeigt, dass sich ihre ursprüngliche Form wieder einstellt. Zusätzlich zur genannten Superelastizität zeigt jede der erfindungsgemäßen Proben Nrn. 19, 20, 22, 23, 25 und 26 eine gute Kaltverarbeitbarkeit. Im Gegensatz dazu weist die Vergleichsprobe Nr. 106, die Palladium in einer Menge von mehr als 10 Mol-% enthält, keine hervorragende Superelastizität auf, so dass deren Form nicht wieder hergestellt wird. Das Vergleichsbeispiel Nr. 107, das kein Nb enthält, zeigt keine hervorragende Superelastizität, so dass deren Form nicht wieder hergestellt wird. Das Vergleichsbeispiel Nr. 108, welches 50 Mol-% Nb, 10 Mol-% mehr als die Obergrenze, enthält, zeigt keine hervorragende Superelastizität, so dass sich deren Form nicht zurückbildet. Zusätzlich zu der oben genannten fehlenden Eigenschaft hat Vergleichsbeispiel Nr. 106 eine schlechte Kaltverarbeitbarkeit.
(Beispiel 4)
Proben einer Ti-Nb-Ag-Legierung mit einer Zusammensetzung wie in Tabelle 4 dargestellt, wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt. Die Superelastizität und die Kaltverarbeitbarkeit der Proben wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 bestimmt, die Ergebnisse sind in Tabelle 4 dargestellt.
[Tabelle 4]
Wie Tabelle 4 zeigt, weist jede der erfindungsgemäßen Proben Nrn. 28 bis 36 eine hervorragende Superelastizität auf und zeigt, dass sich ihre ursprüngliche Form wieder einstellt. Zusätzlich zur genannten Superelastizität zeigt jede der erfindungsgemäßen Proben Nrn. 28, 29, 31, 32, 34 und 35 eine hervorragende Kaltverarbeitbarkeit. Im Gegensatz weist Vergleichsprobe Nr. 109, welches Ag in einer Menge über 10 Mol-% enthält, keine hervorragende Superelastizität, so dass deren Form nicht wieder hergestellt wird. Das Vergleichsbeispiel Nr. 110, das kein Nb enthält, zeigt keine hervorragende Superelastizität, so dass deren Form nicht wieder hergestellt wird. Das Vergleichsbeispiel Nr. 111, welches 50 Mol-% Nb, 10 Mol-mehr als die Obergrenze, enthält, zeigt keine hervorragende Superelastizität, so dass sich deren Form nicht zurückbildet. Zusätzlich zu der genannten fehlenden Eigenschaft hat Vergleichsprobe Nr. 109 eine schlechte Kaltverarbeitbarkeit.
(Beispiel 5)
Proben einer Ti-Nb-Au-Pt-Legierung mit einer Zusammensetzung wie in Tabelle 5 dargestellt, wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt. Die Superelastizität und die Kaltverarbeitbarkeit der Proben wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 bestimmt, die Ergebnisse sind in Tabelle 5 wiedergegeben.
[Tabelle 5]
Wie Tabelle 5 zeigt, weist jede der erfindungsgemäßen Proben Nrn. 37 bis 45 eine hervorragende Superelastizität auf und zeigt, dass deren Form wieder hergestellt wird. Zusätzlich zur genannten Superelastizität weist jede der erfindungsgemäßen Proben Nrn. 37, 38, 40, 41, 43 und 44 eine hervorragende Kaltverarbeitbarkeit auf. Im Gegensatz zeigt Vergleichsprobe Nr. 113, die kein Nb enthält, keine hervorragende Superelastizität, so dass sich deren Form nicht wieder herstellt. Die Vergleichsprobe Nr. 114, die 50 Mol-% Nb, also 10 Mol-% mehr als die obere Grenze enthält, zeigt keine hervorragende Superelastizität, so dass sich deren Form nicht wieder herstellt. Die Vergleichsprobe Nr. 112, welche sowohl Au als auch Pt in einer Menge oberhalb der oberen Grenze von 10 Mol-% enthält, hat eine so deutliche Verringerung der Kaltverarbeitbarkeit, dass die Probe (Material für die Kaltverarbeitung) mit einem Drahtdurchmesser von 1,0 mm nicht hergestellt werden konnte, so dass keine Untersuchung durchgeführt wurde.
(Beispiel 6)
Proben einer Ti-Nb-Au-Pt-Pd-Legierung mit einer Zusammensetzung wie in Tabelle 6 dargestellt, wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt. Die Superelastizität und die Kaltverarbeitbarkeit der Proben wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 untersucht, die Ergebnisse sind in Tabelle 6 wiedergegeben.
[Tabelle 6]
Wie aus Tabelle 6 deutlich wird, weist jede der erfindungsgemäßen Proben Nrn. 46 bis 51 eine hervorragende Superelastizität auf und zeigt, dass sich die Form wieder herstellt. Zusätzlich zur genannten Superelastizität zeigt jede der erfindungsgemäßen Proben Nrn. 46, 48 und 50 eine hervorragende Kaltverarbeitbarkeit. Im Gegensatz dazu weist Vergleichsprobe Nr. 117, die kein Nb enthält, keine hervorragende Superelastizität auf, so dass sich die Form nicht wieder herstellt. Vergleichsprobe Nr. 118, welches 50 Mol-% Nb, also 10 Mol-% mehr als die obere Grenze, enthält, zeigt keine hervorragende Superelastizität, so dass sich die Form nicht wieder herstellt. Vergleichsprobe Nr. 116, welche 40 Mol-% Nb, 10 Mol-% Au, 10 Mol-% Pt und 10 Mol-% Pd (Gesamtmenge von Au, Pt und Pd liegt über der oberen Grenze von 20 Mol-%), enthält zeigt eine hervorragende Kaltverarbeitbarkeit, weist jedoch keine Su perelastizität auf. Die Vergleichsprobe Nr. 115, die 20 Mol-% Nb, 10 Mol-% Au, 10 Mol-% Pt und 10 Mol-% Pd (Gesamtmenge von Au, Pt und Pd liegt über der oberen Grenze von 20 Mol-% wie auch in Vergleichsprobe Nr. 116) enthält, zeigt eine so deutliche Verringerung der Kaltverarbeitbarkeit, dass eine Probe (Material für die Kaltverarbeitung) mit einem Drahtdurchmesser von 1,0 mm nicht hergestellt werden konnte und eine Untersuchung nicht durchgeführt wurde.
(Beispiel 7)
Ein Ingot aus einer Legierung mit Ti (20 Mol-%)-Nb (3 Mol-%)-Au wurde in einem Argon-Lichtbogen-Schmelzofen mit einer sich nicht verbrauchenden Wolframelektrode hergestellt. Der hergestellte Legierungsingot wurde der Heißbearbeitung unterworfen, in einem anschließenden Glühverfahren 10 Minuten bei 700°C gehalten, und wiederholt kalt verstreckt und dann die abschließende Kaltverstreckung von 40 % darauf angewendet, um ein Material für die Kaltverarbeitung mit einem Drahtdurchmesser von 0,5 mm herzustellen. Das hergestellte Material für die Kaltverarbeitung wurde über 2 Minuten bei 800°C einer Hitzebehandlung für das lineare Formerinnerungsvermögen unterzogen, um ein Drahtmaterial für einen medizinischen Führungsdraht, ein Drahtmaterial für einen kieferorthopädischen Draht und einen Draht für einen linearen Schalter herzustellen. Die entsprechende Superelastizität, die auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 beschrieben untersucht worden ist, ist in Tabelle 7 wiedergegeben.
Die Übertragbarkeit der Torsion wird dargestellt durch einen entsprechend induzierten Winkel des Abschnittes des einen Endes des Drahtmaterials, ausgeübt in einem Rohr auf den entgegengesetzten Endabschnitt, wenn eine Drehung unter spezifischen Bedingungen auf den entgegengesetzten Endabschnitt des Drahtmaterials angewendet wird. Genauer gesagt, wie in 2 dargestellt, wird eine Probe 1 des Drahtmaterials in ein schlauchförmiges Polyethylenrohr 5 mit einem inneren Durchmesser von 3 mm und einem äußeren Durchmesser von 4 mm gesteckt, wobei der Durchmesser der Schlaufe 127 mm beträgt. Ein Endabschnitt der Probe wird um 90° um die Achse der Probe verdreht und der entsprechend um die Achse induzierte Winkel am anderen Endabschnitt wird gemessen. Wenn der induzierte Winkel über 85° liegt, wird die Übertragbarkeit der Torsion als hervorragend bezeichnet und als ? dargestellt. Liegt der induzierte Winkel in den Bereich von 80° bis 85°, wird die Übertragbarkeit der Torsion als gut bezeichnet und als O dargestellt. In dem Fall, dass der entsprechend induzierte Winkel innerhalb des Bereichs von 75° bis 80° liegt, wird die Übertragbarkeit der Torsion als ein weniger geringer bezeichnet und als Δ dargestellt. Wenn der der entsprechend induzierte Winkel unter 75° liegt, wird die Übertragbarkeit der Torsion als schlecht bezeichnet und als x dargestellt. In 2 ist das Bezugszeichen 6a eine Rotationskodiereinrichtung an der Antriebsseite, das Bezugszeichen 6b eine Rotationskodiereinrichtung an der nachgezogenen Seite und das Bezugszeichen 7 ein Antrieb.
(Beispiel 8)
Das Drahtmaterial, auf das die Hitzebehandlung für das lineare Formerinnerungsvermögen angewandt wurde, wurde ein Brillengestell mit einem Drahtdurchmesser von 2,0 mm auf die gleiche Weise wie in Beispiel 7 hergestellt. Die Superelastizität wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 7 gemessen, die Ergebnisse sind in Tabelle 7 dargestellt.
[Tabelle 7]
Wie in Tabelle 7 dargestellt wird, hat die erfindungsgemäße Ti-Legierung ein ausreichend hervorragende Superelastizität und Kaltverarbeitbarkeit zum Beispiel für einen medizinischen Führungsdraht, kieferorthopädischen Draht, linearen Schalter, Gestell für eine Brille, Nasen-Pad-Bügel für eine Brille, für welche hervorragende Superelastizität erforderlich ist.
(Beispiel 9)
Ein medizinischer Führungsdraht, kieferorthopädischer Draht und ein Brillengestell wurden aus den entsprechenden medizinischen Führungsdrähten, kieferorthopädischen Draht, Gestell für eine Brille gemäß den Beispielen 7 und 8 hergestellt. Der so hergestellte medizinische Führungsdraht, der kieferorthopädische Draht und das Brillengestell können bequem getragen werden, ohne das die Probleme wie bei den herkömmlichen Produkte auftreten.
Die erfindungsgemäße Ti-Legierung, in welcher Nb und mindestens eines der Elemente Au, Pt, Pd, Ag zu Titan zugesetzt werden, realisiert beides, sowohl hervorragende Superelastizität und auch Kaltverarbeitbarkeit. Da die Elemente der erfindungsgemäßen Legierung solche umfassen, welche an Formanpassungsvermögen an einen lebenden Körper aufweisen, und insbesondere kein Ni enthalten, kann die Erfindung in geeigneter Weise für medizinisches Zubehör für einen lebenden Körper eingesetzt werden und die Produkte können direkt mit der Nackenhaut, wie bei einem Gestell einer Brille, in Kontakt kommen, was sie industriell sehr effizient macht.

Claims

Superelastische Titanlegierung für einen lebenden Körper, die im Wesentlichen besteht aus: Niob (Nb) als Element, das die β-Phase stabilisiert: von 5 bis 40 Mol-%, mindestens einem Element ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Gold (Au), Platin (Pt), Palladium (Pd) und Silber (Ag): Au: von über 0 bis 10 Mol-%, Pt: von über 0 bis 10 Mol-%, Pd: von über 0 bis 10 Mol-%, Ag: von über 0 bis 10 Mol-%, wobei diese insgesamt in einer Menge bis zu 20 Mol-% vorliegen, und der verbleibende Teil Titan und unvermeidbare Verunreinigungen sind.
Titanlegierung nach Anspruch 1, in welcher enthalten ist Au: von über 0 bis 5 Mol-%, Pt: von über 0 bis 5 Mol-%, Pd: von über 0 bis 5 Mol-%, Ag: von über 0 bis 5 Mol-%, wobei die Gesamtmenge bis zu 10 Mol-% beträgt.
Superelastische Titanlegierung für einen lebenden Körper, die im Wesentlichen bestehat ausaus: Niob (Nb) als ein Element, das die β-Phase stabilisiert: von 5 bis 40 Mol-%, Gold (Au): von über 0 bis 10 Mol-%, und der Rest sind Titan und unvermeidbare Verunreinigungen.
Superelastische Titanlegierung für einen lebenden Körper, die im Wesentlichen besteht aus: Niob (Nb) als ein Element, das die β-Phase stabilisiert: von 5 bis 40 Mol-%, Platin (Pt): von über 0 bis 10 Mol-%, und der Rest sind Platin und unvermeidbare Verunreinigungen.
Superelastische Titanlegierung für einen lebenden Körper, die im Wesentlichen besteht aus: Niob (Nb) als ein Element, das die β-Phase stabilisiert: von 5 bis 40 Mol-%, Palladium (Pd): von über 0 bis 10 Mol-%, und der Rest sind Titan und unvermeidbare Verunreinigungen.
Superelastische Titanlegierung für einen lebenden Körper, die im Wesentlichen besteht aus: Niob (Nb) als ein Element, das die β-Phase stabilisiert: von 5 bis 40 Mol-%, Silber (Ag): von über 0 bis 10 Mol-%, und der Rest sind Titan und unvermeidbare Verunreinigungen.
Superelastische Titanlegierung für einen lebenden Körper, die im Wesentlichen besteht aus: Niob (Nb) als ein Element, das die β-Phase stabilisiert: von 5 bis 40 Mol-%, Gold (Au): von über 0 bis 10 Mol-%, Platin (Pt): von über 0 bis 10 Mol-%, Palladium (Pd): von über 0 bis 10 Mol-%, und der Rest sind Titan und vermeidbare Verunreinigungen.
Superelastische Titanlegierung für einen lebenden Körper, die im Wesentlichen besteht aus: Niob (Nb) als ein Element, das die β-Phase stabilisiert: von 5 bis 40 Mol-%, Gold (Au): von über 0 bis 10 Mol-%, Platin (Pt): von über 0 bis 10 Mol-%, und der Rest sind Titan und unvermeidbare Verunreinigungen.
Medizinischer Führungsdraht enthaltend eine superelastische Titanlegierung für einen lebenden Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
Kieferorthopädischer Draht enthaltend eine superelastische Titanlegierung für einen lebenden Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
Stent enthaltend eine superelastische Titanlegierung für einen lebenden Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
Schalter für ein Endoskop enthaltend eine superelastische Titanlegierung für einen lebenden Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
Material für eine Brille, enthaltend eine superelastische Titanlegierung für einen lebenden Körper nach einem der Ansprüche 1 bis 8.