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Stahllegierung zur Verwendung in der Osteosynthese Zur Herstellung
künstlicher Ersatzteile für das Innere des menschlichen oder tierischen Körpers
ist es bereits seit langem bekannt, Chrom-Nickel-Stähle mit 0,1 bis 0,4 % Kohlenstoff,
13 bis 23 % Chrom und 5 bis lo 4o' Nickel zu verwenden.
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Derartigen Stählen, die u.a bis zu 1 % Kohlenstoff, 12 bis 40 % Chrom,
7 bis 25 % Nickel enthalten konnten, noch bis zu G % Tantal, Niob, Zirkon, Uran
sowie seltene Erden zuzulegieren, wurde ebenfalls schon vorgeschlagen. In neuerer
Zeit haben nichtrostende, austenitische Stähle des Typs X 5 CrNiMo 18 12 mit unter
0,07 % Kohlenstoff, maximal 2 % Mangan, maximal
2% Silizium, 17,5
% Chrom, 13 % Nicke, 2,75 % Molybdän, Rest Eisen, in der Osteosynthese Verwendung
gefunden. eben diesen Stählen gelangten noch Kobalt-Molybdän-Gußlegierungen mit
der beispielsweisen Bezeichnung Vitallium für ärztliche und zahnärztliche Zwecke
zur Einführung, die 0,25 % Kohlenstoff, 0,5 % Silizium, 0,5 % Mangan, 27 % Chrom,
bis zu 2 % Eisen, 5,5 % Molybdän, 2,8 % Nickel, rest zirka 60 % Kobalt enthalten.
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Im allgemeinen konnten die stähle des Typs X 5 CrNiMo 18 12 bisher
entsprechen, obwohl deren Besändigkeit im menschlichen oder tierischen Körper nicht
an die des Vitalliums heranreicht und ihre Festigkitswerte, insbesondere die Dauerfestigkeit
in vielen Fällen nicht genügt, um den Forderungen und Wünschen der Medizin, insbesondere
der Unfallchirurgie, nachzukommen. Die-entweder zu tief liegende Festigkeit oder
bei Anheben dieser Eigenschaften sich jedoch vermindernde besondere Korrosionsbeständigkeit
brachten immer wieder Schwierigkeiten bei der Verwendung von Gegenständen aus den
bekannten Stählen zu ärztlichen und zahnärztlichen Zwecken mit sich. Stähle, die
für künstliche Ersatzteile im Inneren des menschlichen und tierischen Körpers Verwendung
finden, wie Nadeln, Sonden, Knochennägel und auch Kauwerkzeuge, müssen nämlich neben
einer guten Verarbeitbarkeit auch entsprechend bearbeitet werden können und darüber
hinaus eine äußerst gute Korrosionsbeständigkeit sowie hohe Festigkeit besitzen.
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Die Erfindung betrifft die Verwendung austenitischer, korrosionsbeständiger
Chrom-Nickel-Molybdän-Stickstoff-Stahllegierungen mit maximal 0,05 % Kohlenstoff,
maximal 2,00 ß Silizium, 0 bis 10,00 % Mangan, 20,00 bis 28,00 % Chrom,
10,00
bis 20,00 % Nickel, 1,00 bis 5,00 % Molybdän, 0,20 bis 0,80 % Stickstoff und gegebenenfalls
Titan und Niob/Tantal einzeln oder gemeinsam.bis zu 2,oo % und einer Mindeststreckgrenze
(0,2 %-Dehngrenze) von 35 kp/mm2 zur erstellung von Gegenständen für die Osteisynthese,
wie Knochennägel, Sonden, Nadeln, Klammern, Stifte u.dgl., sowie für Werkzeuge zur
Xinbringung der genannten Teile in den Körper.
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Der nach der Erfindung vorgeschlagene Stahl besitzt auf- Grund des
höheren Chromgehaltea eine gegenüber dem Stahl x 5 CrNiMo Ig 12 wesentlich verbesserte
Korrosionsbeständigkeit.
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Der höhere Chromgehalt bewirkt ferner eine Erweiterung der Stickstofflöslichkeit.
Stickstoffgehalte von 0,2 bis 0,8 % können daher bei den üblichen Schmelz- und Gießbedingungen
ohne Schwierigkeiten eingebracht werden und es gelingt auch, diesen Stickstoffanteil
bei Lösungstemperatur vollkommen in Lösung zu halten. Damit erreicht man in Verbindung
mit den abgestimmten Nickel- und Molybdängehalten einen vollkommen homogenen, vUn.
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ausscheidungen freien Austenit, der für die Verwendung solcher Stähle
im menschlichen Körper wegen der geforderten besonderen Korrosionsbeständigkeit
von wesentlicher Bedeutung ist. Überdies bewirkt der hohe Stickstoffgehalt eine
starke Erhöhung der 0,2 %-Dehngrenze, der Zugfestigkeit und der dauerfestigkeit.
Ein Erschmelzen oder Umschmelzen der erfindungsgemäßen Stähle im Vakuum oder mittels
Elektroschlacke-Umschmelzverfahren kann mitunter zweckmäßig sein, ist aber nicht
notwendig.
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Die bisher auf diesem Gebiet verwendeten Stähle, bei.
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spielsweise des Typs X 5 CrNiNo 18 12, erreichen im lösungsgeglühten
Zustand nur eine 0,2 %-Dehngrenze von 21 - 25 kp/mm², wahrend der nach der Erfindung
vorgeschlagene Stahl je nach dem
Stickstoffgehalt 0,2 %-Dehngrenzen
von 35 - 60 kp/mm² ergibt.
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Der hohe Stickstoffgehalt ermöglicht es auch, den Molybdängehalt gegenüber
dem des stahles X 5 CrNiMo 13 12 anzuheben, ohne daß störender Deltaferrit im Gefüge
auftritt. Die Erhöhung sowohl des Cllrom- als auch des Molybdängehaltes führt zu
einer wesentlichen Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit gegenüber dem bisher
verwendeten stahl X 5 CrNiMo 18 12.
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Innerhalb der erfindungsgemäßen Stähle erweisen sich solche mit maximal
0,03 % Kohlenstof, maximal 1,00 % Silizium, 0,50 bis 2,oo % Mangan, 22,oo bis 26,oo
.) Chrom, 14,oo bis 18,00 % Nickel, 2,50 bis 4,00 % Molybdän und 0,30 bis 0,50 %
Stickstoff als besonders günstig.
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An iiand von zwei nach der Erfindung hergestellten Stählen werden
die mechanischen Gütewerte sowie die für den Verwendungszweck nicht unwesentliche
Permeabilität wiedergegeben.
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Tabelle 1 Chemische Zusammensetzung der Stähle A und B: Stahl C Si
Mn Cr ITi I.Io N A 0,030 0,52 1,06 23,59 15,32 2,68 0,38 B 0,026 o,51 o,96 25,03
15,55 2,92 o,4o Tabelle 2 Mechanische Werte der Stähle A und B: Stahl 0,2 + B +
5 + αK Permeabili- dauertät Gauß/ biegekp/mm² kp/mm² % % mkp/cm² Oersted wechselfestigkeit
kp/mm2 A 48,2 87,2 51,6 66,4 28,8 <1,01 38 B 48,7 87,9 48,8 55,1 25,3 <1,01
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Die beiden genannten Stähle A und B wurden auf Stabstahl ausgeschmiede6
und bei 115o0C zirka 30 min lösungsgeglüht Nach dieser Wärmebehandlung ist das Gefüge
der angeführten Stähle rein austenitisch und es liegen keine Fremdphasen, wie Deltaferrit,
Nitride, Sigmaphase oder Chiphase, vor, was sich auf die Iiorrosionsbeständigkeit
vorteilhaft auswirkt.
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Aus den Permeabilitätswerten, die in einem Feld von 100 Oersted gemessen
wurden, ist ersichtlich, daß die Stähle als nichtmagnetisierbar anzusehen sind.
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Die erfindungsgemäß zur Verwendung in. der Osteosynthese vorgeschlagenen
Stähle besitzen neben einer guten Verarbeitbarkeit eine höhere Korrosionsbeständigkeit
sowie eine derart hohe 0,2 %-Dehngrenze im lösungsgelühtn Zustand, daß sie vor allem
zur Verwendung in der Unfallchirurgie besonders geeignet sind.