DE2827440A1 - Stickstoffhaltige kobalt-chrom-molybdaen-legierung und ihre verwendung - Google Patents

Stickstoffhaltige kobalt-chrom-molybdaen-legierung und ihre verwendung

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DE2827440A1 DE19782827440 DE2827440A DE2827440A1 DE 2827440 A1 DE2827440 A1 DE 2827440A1 DE 19782827440 DE19782827440 DE 19782827440 DE 2827440 A DE2827440 A DE 2827440A DE 2827440 A1 DE2827440 A1 DE 2827440A1
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Description

Chrom- und molybdänhaltige Gußlegierungen auf Kobaltbasis sind auf dem Fachgebiet bekannt. Sie zeichnen sich durch eine äußerst wünschenswerte Kombination von Raumtemperatureigenschaften, d.h. Festigkeit, Ermüdungsbeständigkeit, Buktilität, Abriebbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Kompatibilität mit biologischen Geweben und mäßige Härte, aus und haben so weite Verwendung auf dem Dental- und orthopädischen Gebiet als Material für gegossene Prothesen, wie Zahnprothesen und chirurgische Implantate gefunden (vgl. z.B. American Society for Testing Materials Designation F 75-67, "Standard Specification for Cast Cobalt-Chromium-Molybdenum Alloy for Surgical Implants"; U.S. Reissue-Patent 20 877, U.S.-PS 2 674 571).
Die IJS-PS 2 180 549 offenbart die Verwendung einer legierung auf Kobaltbasis, die etwa 10 bis 40 % Chrom, etwa 5 bis 20 % Molybdän und bis zu etwa 0,6 % Kohlenstoff als Material für prothetische Gußerzeugnisse und Drahthalbzeug enthalten. Diese Legierung besitzt größere Elastizi-
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tat, Zähigkeit und Säurebeständigkeit als eine Legierung, die weniger Molybdän und/oder mehr Kohlenstoff enthält.
Eine Zahnersatz-Gußlegierung, die im wesentlichen aus 50 "bis 60 % Kobalt, 20 Ms 28 % Chrom, 10 bis 20 % Nickel, 3,7 bis 4,1 % Molybdän und 0,18 bis 0,22 % Kohlenstoff besteht, ist in der US-PS 3 544 315 offenbart. Die Auswahl des engen Molybdän- und Kohlenstoffbereichs soll die Kombination von Festigkeits-, Härte-, Duktilität- und Zähigkeitseigenschaften optimieren.
Die unter derBezeichnung Vitallium vertriebene Kobalt-Chrom-MolyMän-Gußlegierung für chirurgische Implantate hat etwa die folgende Zusammensetzung:
Gewichtsprozent
Chrom 28
Molybdän 6
Mangan 0,65
Silicium 0,70
Nickel 0,5
Eisen 0,5
Wolfram 0,2
Kohlenstoff 0,20 - 0,26
Stickstoff 0,125- 0,25 Kobalt Rest
Stickstoff wird dieser Legierung zugesetzt, um die Zug-, Ermüdungsfestigkeits-und Duktilitätseigenschaften bei Raumtemperatur zu verbessern. Vitallium hat hervorragende Eigenschaften als gegossenes chirurgisches Implantat und als Dentallegierung und wurde auf breiter Basis und erfolgreich für diese Zwecke verwendet. Doch wurden sogar noch bessere Legierungseigenschaften, insbesondere überlegene Biegeermüdungsfestigkeit, angestrebt, um die Leistungsfähigkeit dieser Legierung in ihren kritischen Rollen noch weiter zu verbessern.
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Es ist bekannt, daß in stickstoffhaltiger Atmosphäre gegossene statt im Vakuum geschmolzene Legierungen auf Kobaltbasis geringe Mengen Stickstoff aufnehmen (Elsea, A. R. und McBride, CC, Trans. A.I.M.E., 188, 154-161 (1950); Fletcher, E.E· und Elsea, A.R., Trans. A.I.M.E., 215, 917-925 (1959); Lane, J.R. und Grant, N.J,, Trans. Amer. Soc. Metals, 44_, 113-137 (1952)).
Vor mehr als 20 Jahren soll aus Stellite 21 (Cabot Corp.) geschmiedetes Stangenmaterial, eine Kobalt-Chrom-Molybdän-Legierung als chirurgisches Implantat mit etwa 0,3 % Kohlenstoff und etwa 3 % Nickel auch etwa 0,09 bis 0,17 % Stickstoff enthalten haben (Weeton, J.W. und Signorelli, R.A., Trans. Amer. Soc. Metals, 471 815-852 (1955)).
Die Fabrikation von chirurgischen Implantaten aus Kobalt-Chrom-Molybdän-Legierung in Form geschmiedeter anstelle gegossener Gegenstände wurde als Maßnahme zur Steigerung der Festigkeit, Duktilität, Härte, Korrosionsbeständigkeit, Ermüdungsbeständigkeit und Abriebbeständigkeit empfohlen. Die Duktilität, Korrosionsbeständigkeit, Ermüdungsbeständigkeit und Abriebbeständigkeit einer Legierung im geschmiedeten Zustand werden durch anschließende Wärmebehandlung bei etwa 10500C verbessert (Devine, T.M., Kummer, F.J., und Wulff, J., Journal of Materials Science, 7, 126-128 (1972); Devine, T.M., Cohen J., und Wulff, J., Proceedings of the New England Conference on Bioengineering (Pope, M.H. et al., ed.), 136-153 (1973); vgl. auch US-PS 2 486 576).
Leider verbietet sich die kommerzielle Produktion von geschmiedeten chirurgischen Implantaten aus wirtschaftlichen Gründen, wenn die endgültige Gestalt des Implantats nach einer Methode wie Kaltbearbeiten mit nachfolgender maschineller Bearbeitung hervorgebracht werden muß. Eine weit_aus vorzuziehende Möglichkeit bestünde darin, die Legierung direkt in die gewünschte unregelmäßige Form zu schmieden. Derzeit ist jedoch kein wirtschaftlich durchführbares Verfahren bekannt, wonach eine kommerziell verfügbare Kobalt-
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Chrom-Molybdän-Implantatlegierung direkt zu den chirurgischen Implantaten ohne hohen Prozentsatz an Brüchen beim Schmieden geschmiedet werden kann.
Auf dem Fachgebiet ist es allgemein bekannt, daß die Duktilität und die Fähigkeit zur Warm- oder Kaltbearbeitung einer Kobalt-Basislegierung mit Chrom und Molybdän durch Senken des Kohlenstoffgehalts der Legierung verbessert werden kann. Die Korrosionsbeständigkeit wird auch allgemein durch eine solche Senkung verbessert (Devine, Cohen und Wulff, op. cit.). Chrom ist allgemein dafür bekannt, die Festigkeit, Härte und Korrosionsbeständigkeit ,auf Kosten der Bearbeitbarkeit zu erhöhen, während Molybdän allgemein dafür bekannt ist, die Festigkeit und Härte auf Kosten der Bearbeitbarkeit zu erhöhen (s. US-PS 3 433 631, vgl. aber US-PS 4 012 229).
Der Einfluß geringer Stickstoffmengen auf die Warmbearbeitbarkeit von Kobalt-Chrom-Molybdän-Legierungen und auf die Eigenschaften des erhaltenen warm bearbeiteten Materials wird noch nicht recht verstanden.
Eine für Hochtemperaturverwendung bestimmte Gußlegierung auf Kobaltbasis mit 23 bis 36 % Chrom, 2 bis 15 % Nickel, 12 bis 16 % Wolfram, bis zu 3 % Molybdän (wobei die Summe von Wolfram plus Molybdän nicht größer als 16 % ist), 0,2 bis 1,0 % Bor, einer desoxydierenden Menge Mangan, bis zu 5 % Eisen, 0,3 bis 0,9 % Kohlenstoff und bis zu 0,25 % Stickstoff ist in der US-PS 2 746 860 offenbart. Die Warmduktilität wird stark beeinträchtigt, wenn der Kohlenstoffgehalt > etwa 0,4 % ist. Der Stickstoff ist wegen der Hochtemperaturstabilität gegen Brüchigwerden enthalten. Die US-PS 2 977 244 lehrt jedoch, daß ein Stickstoffgehalt über etwa 0,04 Gewichtsprozent in einer gegossenen oder geschmiedeten Kobaltbasislegierung mit 19 bis 22 Gewichtsprozent Chrom, 11,5 bis 13,5 Gewichtsprozent Wolfram, bis zu 0,15 Gewichtsprozent Bor, bis zu 3 Gewichtsprozent Molybdän und bis zu 0,25 Gewichtsprozent Kohlenstoff für die Stabilität
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gegenüber Spannungsbruch "bei 9270C (170O0E) schädlich ist.
Es wird angegeben, daß das Vorhandensein von Stickstoff, wie Kohlenstoff, die Kaltbearbeitbarkeit der in der US-PS 3 356 542 offenbarten Kobaltbasis-Knetlegierung (Co-Ni-Cr-Mo) herabsetzt.
Die US-PS 3 366 478 offenbart, daß die Schmiedbarkeit einer Legierung mit etwa 15 bis 30 % Chrom, etwa 10 bis 30 % Nikkei, etwa 2 bis 12 % Tantal, bis zu etwa 3 % Molybdän, etwa 0,03 bis 0,20 % Kohlenstoff, Rest Kobalt, durch Zusatz von etwa 0,01 bis 0,5 % Zirkonium merklich gesteigert wird. Die angegebene Rolle des Zirkoniums besteht darin, sich chemisch mit Kohlenstoff und unerwünschten Elementen, wie Sauerstoff und Stickstoff, zu verbinden (die bei den geringst möglichen Werten zu halten sind).
Eine neue legierung wurde aufgefunden, die im wesentlichen aus etwa 22 bis 27 Gewichtsprozent Chrom, etwa 3 bis 6 Gewichtsprozent Molybdän, etwa 0,10 bis 0,25 Gewichtsprozent Stickstoff, bis zu etwa 0,15 Gewichtsprozent Kohlenstoff, bis zu etwa 1 Gewichtsprozent Mangan, bis zu etwa 1 Gewichtsprozent Silicium, bis zu etwa 2 Gewichtsprozent Eisen, bis zu etwa 2 Gewichtsprozent Nickel, Rest Kobalt, besteht. Sie besitzt ein hohes Maß an Warmbearbeitbarkeit und kann leicht direkt zu unregelmäßigen Formen ausgeschmiedet werden. Aus dieser Legierung gebildete Schmiedeerzeugnisse haben ausgezeichnete Raumtemperatur-Zugfestigkeitseigenschaften, Ermüdungsbeständigkeit, Abriebbeständigkeit, Härte, Duktilität, Korrosionsbeständigkeit und besitzen Kompatibilität mit biologischen Geweben. Die neue Legierung ist somit ein ausgezeichnetes Konstruktionsmaterial für geschmiedete chirurgische Implantate, wie prothetische Hüftansätze und chirurgische Nägel.
Die hier offenbarte Erfindung besteht aus der neuen Legierung und einem aus ihr gebildeten, geschmiedeten chirurgischen Implantat.
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Die erfindungsgemäße Legierung wird als geschmiedet bezeichnet, wie hier verwendet, wenn sie bei einer Temperatur über ihrer Rekristallisationstemperatur (ca. 10380C bzw. 1900 F) wenigstens einmal nach dem Gießen warmbearbeitet worden ist, so daß eine lineare Dimension um wenigstens etwa 5 % Verkürzt worden ist. Der Hauptzweck einer solchen Behandlung liegt darin, der Legierung Festigkeit und Ermüdungsbeständigkeit zu verleihen.
Das 6-rundverfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Legierung umfaßt das Gießen eines Gußblocks oder -barrens mit dem gewünschten Element engehalt und, wenn gewünscht, das anschließende Bearbeiten des Gußblocks in einen gewünschten Endzustand, eine Endform oder eine Endgröße der Legierung. Die Legierung kann in vielen verschiedenen Zuständen je nach ihrer Bearbeitungsvorgeschichte vorliegen, z.B. in dem Zustand wie gegossen, wie geschmiedet, geschmiedet und angelassen, geschmiedet und rekristallisiert, kaltgewalzt. Die erfindungsgemäße Legierung kann als Material für gegossenen Zahnersatz verwendet werden.
Das vorgelegte Metallmaterial wird nach dem Fachmann gut bekannten Methoden geschmolzen und zu Gußstücken gegossen. Kobalt, Chrom und Molybdän werden der Schmelze in dem für das Legierungserzeugnis gewünschten Anteil zugesetzt. Der Kohlenstoffgehalt des Gußstücks wird durch Verwendung kohlenstoff armen Metallmaterials gesteuert. Geringe Mengen Mangan, Silicium, Eisen und Nickel werden fast unvermeidlich in die Schmelze als Verunreinigungen handelsüblicher Metallmaterialien eingeführt. Mangan und Silicium wirken während des Schmelzvorgangs der Oxydation entgegen.
Der Stickstoffgehalt des Gußstücks kann in reproduzierbarer Menge nach irgendeiner verschiedener Methoden eingebracht werden, z.B. durch
(a) Zusatz der gewünschten Stickstoffmenge zur Schmelze in Form eines Materials, wie CrN, und Schmelzen unter einer
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inerten Atmosphäre (z.B. Argon);
(b) Schmelzen unter Stickstoff atmosphäre (wobei der Stickstoffgehalt durch den Stickstoff-Partialdruck bestimmt wird) und
(c) Schmelzen in Luft (wobei der Stickstoffgehalt durch Schmelzzeit und -temperatur bestimmt wird).
Die anschließende Bearbeitung des Gußstücks kann einen oder mehrere übliche metallurgische Vorgänge, wie Warm.bearbeitung, Homogenisieren, Lösungstempern zum Spannungsarmglühen, Wärmebehandlung für die Kornrekristallisation und Steigerung der Duktilität (d.h. teilweises Tempern oder Anlassen) oder Kaltbearbeitung, je nach den gewünschten Endeigenschaften, umfassen.
Ein bevorzugter Warmbearbeitungsvorgang ist Warmschmieden, breit definiert als Warmbearbeiten von Metall bei einer Temperatur über seiner Rekristallisationstemperatur zu einer Form begrenzter Größe durch Hämmern oder Pressen. Die erfindungsgemäße Legierung kann ohne häufiges Auftreten von Brüchen direkt zu starken, ermüdigungsbeständigen Gegenständen unregelmäßiger Gestalt leicht warmgeschmiedet werden, z.B. zu prothetischen Hüftansätzen, und zwar bei viel geringeren Kosten als durch Ausformen zu unregelmäßigen Formen nach anderen Methoden, wie Kaltbearbeiten und anschließende maschinelle Bearbeitung. Jede herkömmliche Schmiedeoder Knetmethode kann angewandt werden (z.B. Hammerschmieden, Gesenkschmieden, Warmpressen).
Die erfindungsgemäße Legierung besitzt in dem Zustand, wie sie geschmiedet wurde, bei Raumtemperatur äußerste Zugfestigkeit, Streck- oder Formänderungsfestigkeit, Ermüdungsbeständigkeit, Härte und Korrosionsbeständigkeit gegenüber physiologischen Flüssigkeiten, in erheblich höherem Maße als*Gußlegierungen gleicher Zusammensetzung. Eine besonders vorteilhafte Maßnahme nach dem Schmieden besteht darin, einen Gegenstand im geschmiedeten Zustand zur Erhöhung seiner Duktilität
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ohne Herabsetzung seiner endgültigen Zugfestigkeit um mehr als etwa 10 % teilweise anzulassen, indem der Gegenstand einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur über seiner Rekristallisationstemperatur ausreichend lange ausgesetzt wird, um praktisch vollständige Kornrekristallisation auszulösen, jedoch nicht lange genug, um wesentliches Kornwachstum zu verursachen.
Der bevorzugte Kohlenstoffgehalt beträgt bis zu etwa 0,1 Gewichtsprozent, der bevorzugte Stickstoffgehalt etwa 0,15 bis 0,20 Gewichtsprozent. Eine erfindungsgemäße Legierung mit diesen Gehalten an Kohlenstoff und Stickstoff und im geschmiedeten und teilweise angelassenen Zustand ist ein bevorzugtes Material für chirurgische Implantate, z.B. Hüftansätze und chirurgische Nägel. Eine solche Legierung in diesem Zustand besitzt eine einzigartige Kombination von Eigenschaften bei Raumtemperatur, d.h. eine letztliche Zugfestigkeit von wenigstens etwa 10 545 kg/cm (150 000 psi), eine Streckungs- oder Formänderungsfestigkeit (weniger als
0,2 % Abweichung) von wenigstens etwa 6 327 kg/cm (90 000 psi), eine prozentuale Dehnung (5,08 cm bzw. 2 Zoll Stücklänge) von wenigstens etwa 18 %, eine prozentuale Flächenverringerung (5,08 cm Stücklänge) von wenigstens etwa 18 %, ausgezeichnete Duktilität, eine Rockwell-Härtezahl von etwa 30 bis 35, ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit gegenüber physiologischen Flüssigkeiten und eine ausgezeichnete Biegeermüdungsfestigkeit (kein Versagen
nach zehn Millionen Zyklen bei wenigstens etwa 3 515 kg/cm (50 000 psi) wechselnder Spannung und wenigstens etwa 7 030 kg/cm2 (100 000 psi) Maximalspannung ("A"-Verhältnis von etwa 1)). Eine erfindungsgemäße Legierung mit den bevorzugten Gehalten an Kohlenstoff und Stickstoff und im kaltgewalzten Zustand ist ein besonders geeignetes Material zur Herstellung von Preßplatten.
Sorgfältiges Einhalten der Chrom-, Molybdän- und insbeson-
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dere der Kohlenstoff- und Stickstoffgehalte innerhalb der hier offenbarten kritischen Grenzen ist erforderlich, tun die ausgezeichneten Schiniedeeigenschaften der erfindungsgemäßen Legierung zu erhalten. Diese Eigenschaften treten nicht auf, wenn entweder der Chrom-, Molybdän- oder Kohlenstoffgehalt über" etwa 27, 6 bzw. 0,15 Gewichtsprozent oder der Stickstoffgehalt unter etwa 0,10 Gewichtsprozent oder über etwa 0,25 Gewichtsprozent liegt. Zu bemerken ist, daß die Gehalte an Chrom und Molybdän in dieser neuen legierung im allgemeinen niedriger sind als in handelsüblichen Vitallium-Gußlegierungen, daß dennoch aber überlegene Eigenschaften durch Warmschmieden praktisch realisierbar sind.· Der Mechanismus dieser überraschenden Wechselwirkung der Legierungsbestandteile wird derzeit noch nicht voll verstanden. Mikrophotographische Aufnahmen der erfindungsgemäßen Legierung im geschmiedeten und teilweise angelassenen Zustand enthüllen das Yorliegen feiner, gleichförmiger Körner mit einer gleichförmigen Verteilung von Carbiden. Eine austenitische Struktur bleibt in der Matrix erhalten. Wesentliche Mengen an Nitriden sind nicht zu erkennen. Eisen und Niekel sind im allgemeinen zerstörend für die Korrosionsbeständigkeit und sollten auf den geringstmögiichen praktischen Werten gehalten werden. Andererseits fördern Mangan und Silicium die Desoxydation der Schmelze und eine verbesserte Gießfähigkeit und sind vorzugsweise in der erfindungsgemäßen Legierung in einer Menge von jeweils etwa 0,4 bis 0,6 Gewichtsprozent vorhanden. Die Legierung kann auch zufällige Verunreinigungen enthalten, z.B. Schwefel oder Hiosphor, und zwar in so geringen Mengen, daß sie die Legierungseigenschaften nicht wesentlich nachteilig beeinflussen.
Die folgenden Beispiele veranschaulichen die Erfindung, ohne sie jedoch darauf zu beschränken.
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Beispiele 1-3
Gegossene Ermüdungsstangen von 6,35 mm (0,250 Zoll) Dicke folgender Zusammensetzung
Gewichtsprozent
Chrom 26,80
Molybdän 5,20
Stickstoff 0,235
Kohlenstoff 0,099
Mangan 0,52
Silicium 0,58
Eisen 0,43
Nickel 0,27
Kobalt Rest
wurden 1 h unter einer Argon-Atmosphäre "bei 12180C (22250F) und 100 bis 150 um Hg Druck lösungsangelassen, mit Stickstoffgas gebläsegekühlt, bei 11500C (21000I1) auf einer Schmiedepresse geschmiedet, 20 min bei 11500C (21000F) zur Komrekristallisation wärmebehandelt, wieder bei 11500C (21000P) auf eine Dicke von 4,57 mm (0,180 Zoll) geschmiedet und dann im geschmiedeten Zustand auf eine Dicke von 3,175 mm (0,125 Zoll) geschliffen.
Einige der Stangen wurden dann 1 h in Luft bei 10930C (20000E) zur Komrekristallisation wärmebehandelt (teilweise angelassen) (Beispiel 1), andere wurden 1 h in Luft bei 11210C (20500P) zur Komrekristallisation wärmebehandelt (teilweise angelassen, Beispiel 2), und wieder andere wurden im geschmiedeten Zustand belassen (Beispiel 3). Die folgenden Daten zu den mechanischen Eigenschaften wurden erhalten :
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Bei- äußerste Zugfestig- Streckspannung % Dauerbiegeermüdungsgrenze ' spiel ν*«+,, kg/cm2 (psi) (0,2 %, kg/cm2 Dehnung wechselnde max. Spannung^
bzw.psi)
1 12 654 (180 000) 7 171 (102 000) 23 3 585 (51 000) 7 311 (104 000) ο 2 12 654 (180 000) 7 171 (102 000) 30
o? 3 13 076 (186 000) 11 248 (160 000) 6 3 831 (54 500) 7 874 (112 000) ' oo -■»■
^ (a) kein Versagen nach 10' Zyklen
** (b) »Α»-Verhältnis von 0,95
Anmerkung - "A"-Verhältnis ist definiert als Spannungsamplitude, dividiert durch
die mittlere Zugspannung. Die mittlere Zugspannung ist die algebraische Summe maximaler und minimaler Spannungen im Zyklus.
Beispiel 4
Legierungsbestandteile wurden durch Luftinductionsschmelztechnik geschmolzen und zu einem Barren von 71 cm Länge und 7 cm Durchmesser gegossen. Stickstoff wurde der Schmelze als Chromnitrid zugesetzt. Der Barren wurde als Elektrode für das Elektroschlacke-umschmelzen zu einem Barren von 10,16 cm Durchmesser und 38,1 cm Länge folgender Zusammensetzung verwendet:
Gewichtsprozent
Chrom 25,80
Molybdän 5,49
Stickstoff 0,126
Kohlenstoff 0,06
Mangan 0,57
Silicium 0,49
Eisen 0,50
Nickel 0,43
Kobalt Rest
Dieser Barren wurde 3 h bei 11770C (21500P) lösungsangelassen und dann bei 11490C (21000P) zu einem quadratischen Barren von 6,35 cm (2,5 Zoll) geschmiedet. Ein Teil dieses geschmiedeten quadratischen Barren wurde bei 1149°C (21000P) zu einem 6,35 mm starken Blech warmgewalzt, und der andere Teil wurde bei etwa 11490C (21000P) zu einem Rundstab von 25,4 mm (1 Zoll) Durchmesser warmgewalzt. Das 6,35 mm starke Blech wurde dann kalt auf ein 4,76 mm (3/16 Zoll)-Blech gebracht·
Ein Teil des Stabes von 25,4 mm Durchmesser wurde als Ausgangsmaterial für das Warmschmieden von Hüftansätzen verwendet. Der Rest wurde durch Warmbearbeiten auf einen Stab von 6,35 mm Durchmesser gebracht und dann durch Kaltbearbeiten auf einen Stab von 4,76 mm (3/16 Zoll) Durchmesser gebracht. Ein Teil des Stabes von 4,76 mm (3/16 Zoll) Durchmesser wurde verwendet, um Schraubenrohlinge durch Warman-
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köpfen zu schmieden.
Das 4,76 mm (3/16 Zoll) starke Blech und ein Teil des Stabes von 4,76 mm (3/16 Zoll) Durchmesser wurden auf Zugeigenschaften bei Raumtemperatur getestet.
Probe · äußerste Zug- Streckspannung %
Spannung, (Q^ c/^ kg/cm2 Dehnung
kg/cm (psi) bzw. psi)
Blech von 4,76 mm 18 419 15 888 6,4 (3/16 inch) Stärke (262 000) (226 000)
Stab von 4,76 mm 18 489 15 325 24 (3/16 inch) Durch- (263 000) (218 000) messer
Beispiel 5
Ebenso wie in Beispiel 4 beschrieben wurde ein Barren von 10,2 cm (4 Zoll) Durchmesser und 38,1 cm (15 Zoll) Länge folgender Zusammensetzung hergestellt:
Gewichtsprozent
Chrom 26,93
Molybdän 5,13
Stickstoff 0,205
Kohlenstoff 0,07
Mangan 0,70
Silicium 0,52
Eisen 0,17
Nickel 0,10
Kobalt Rest
Dieser Barren wurde 3 h bei 11770C (215O0P) lösungsangelassen und dann bei 11490C (21000P) zu einem quadratischen Barren von 6,35 cm (2,5 Zoll) geschmiedet. Ein Teil dieses geschmiedeten quadratischen Barren wurde bei 11490C (21000P) zu einer 0,79 cm starken Platte warmgewalzt, und der andere Teil wurde bei 11490C (21000P) zu einem Rundstab von 2,54 cm (1 Zoll) Durchmesser warmgewalzt und warmgesenk^geschmiedet.
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- iD —
Die 0,79 cm starke Platte wurde dann kalt zu einer 6,35 mm starken Platte gebracht.
Ein Teil des Stabes von 2,54- cm (1 Zoll) Durchmesser wurde als Ausgangsmaterial zum Warmschmieden von Hüftansätzen verwendet. Der Rest, wurde durch Warmbearbeitung auf einen Stab von 0,79 cm (5/16 Zoll) Durchmesser gebracht und anschließend kalt auf einen Stab von 6,35 mm (0,25 Zoll) Durchmesser gebracht.
Das 6,35 mm (0,25 Zoll) starke Blech und der Stab von 6,35 mm (0,25 Zoll) Durchmesser wurden auf ihre Zugeigenschaften bei Raumtemperatur getestet.
Probe äußerste Zug- Streckspannung %
spannung, (0>2 % kg/cm2 Dehnung
kg/cm (psi) bzw. psi)
Blech von 6,35 mm 13 779 11 670 12,4 (0,25 inch) Stärke (196 000) (166 000)
Stab von 6,35 mm 14 974 12 092 19 (0,25 inch) Durch- (213 000) (172 000) messer
Beispiel 6
Herstellung eines prophetischen chirurgischen Implantats Ein Gußbarren prismatischer Form folgender Zusammensetzung
Gewichtsprogent
Chrom 22 bis 27
Molybdän 3 "bis 6
Stickstoff 0,10 bis 0,25 (vorzugs
weise 0,15 bis 0,20)
Kohlenstoff bis zu etwa 0,15 (vorzugs
weise bis zu etwa 0,1)
Mangan ■ bis zu etwa 1
Silicium bis zu etwa 1
Eisen bis zu etwa 2
Nickel bis zu etwa 2
Kobalt Rest
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kann auf folgende Weise zu einem prothetischen Implantat geformt werden. Das Gußstück oder der Barren wird über einen oder mehrere Zyklen abwechselnder Warmarbeit ("bei etwa 1O93°C bzw. 20000P) und Lösungstemperung (für etwa 1 h pro 2,54 cm Dicke bei etwa 11770G bzw. 215O0P in Luft oder Teilvakuum) bearbeitet. Die !Legierung wird bei etwa 10930C (20000P) ein letztes Mal zu einem zylindrischen Barren von etwa 2,54 cm Durchmesser warmbearbeitet und dann bei etwa 1121 bis 11490C (2050 bis 21000P) zu einem Hüftansatz oder einer anderen gewünschten Porm warmgeschmiedet. Der Legierungsgegenstand wird dann durch Wärmebehandlung in Luft oder Teilvakuum für etwa 1 h bei etwa 1065 bis 1O93°C (1950 bis 20000P) teilweise getempert (Kornrekristallisation) und dann maschinell bearbeitet und zum fertigen prothetischen Implantat poliert.
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Claims (12)

  1. Patentansprüche
    1· Knetlegierung im wesentlichen aus etwa 22 bis 27 Gewichtsprozent Chrom, etwa 3 "bis 6 Gewichtsprozent Molybdän, etwa 0,10 bis 0,25 Gewichtsprozent Stickstoff, bis zu etwa 0,15 Gewichtsprozent Kohlenstoff, bis zu etwa 1 Gewichtsprozent Mangan, bis zu etwa 1 Gewichtsprozent Silicium, bis zu etwa 2 Gewichtsprozent Eisen, bis zu etwa 2 Gewichtsprozent Nickel, Rest Kobalt.
  2. 2. Legierung nach Anspruch 1 mit etwa 0,15 bis 0,20 Gewichtsprozent Stickstoff.
  3. 3. Legierung nach Anspruch 1 mit bis zu etwa 0,1 Gewichtsprozent Kohlenstoff.
  4. 4. Legierung nach Anspruch 2 mit bis zu e twa 0,1 Gewichtsprozent Kohlenstoff.
  5. 5. Legierung nach Anspruch 1 mit jeweils etwa 0,4 bis 0,6 Gewichtsprozent Mangan und Silicium.
  6. 6. Verwendung der Legierung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche für einen Gegenstand.
    ORIGINAL INSPECTED 809881/1 044
  7. 7· Verwendung der Legierung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 für ein chirurgisches Implantat.
  8. 8. Verwendung der legierung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 für einen warmgeschmiedeten legierungsgegenstand.
  9. 9. Verwendung nach Anspruch 8 im geschmiedeten Zustand.
  10. 10. Verwendung nach Anspruch 8 im geschmiedeten und teilweise angelassenen Zustand.
  11. 11. Verwendung nach Anspruch 8 oder 10 für ein chirurgisches Implantat.
  12. 12. Verwendung nach Anspruch 11 für einen prosthetischen Hüftansatz.
    809881/10U
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19815091C2 (de) * 1997-04-04 2001-02-01 Herbst Bremer Goldschlaegerei Legierung für Dentalgußteile und Verwendung derselben
DE102013003434A1 (de) * 2013-02-27 2014-08-28 Gernot Hausch CoCr - Fräsrohling für die Herstellung dentaler Prothesenteile

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2475984A1 (fr) * 1980-02-20 1981-08-21 Dupont S T Complexe stratifie resistant a la corrosion, comprenant un substrat metallique et une couche externe en un materiau different, notamment en une matiere noble
DE3510331C1 (de) * 1985-03-22 1985-12-05 Thyssen Edelstahlwerke AG, 4000 Düsseldorf Dental-Gusslegierung
US4668290A (en) * 1985-08-13 1987-05-26 Pfizer Hospital Products Group Inc. Dispersion strengthened cobalt-chromium-molybdenum alloy produced by gas atomization
DE3609184C2 (de) * 1986-03-19 1994-01-27 Krupp Ag Verwendung einer Legierung zur Herstellung von Gußteilen für die Dentaltechnik
EP0338204B1 (de) * 1988-02-25 1994-08-17 TRW Motorkomponenten GmbH & Co KG Hartstofflegierung
DE3941820C2 (de) * 1989-12-19 1998-09-24 Krupp Medizintechnik Verwendung einer Cobalt-Chrom-Dentalgußlegierung
GB9023047D0 (en) * 1990-10-23 1990-12-05 Trucast Ltd Dental prosthesis
US5462575A (en) * 1993-12-23 1995-10-31 Crs Holding, Inc. Co-Cr-Mo powder metallurgy articles and process for their manufacture
GB9623540D0 (en) * 1996-11-12 1997-01-08 Johnson & Johnson Professional Hip joint prosthesis
JP3951928B2 (ja) 2002-02-21 2007-08-01 株式会社日立製作所 ガスタービン用高温部材
US7520947B2 (en) 2003-05-23 2009-04-21 Ati Properties, Inc. Cobalt alloys, methods of making cobalt alloys, and implants and articles of manufacture made therefrom
US20060100692A1 (en) * 2004-11-09 2006-05-11 Robert Burgermeister Cobalt-chromium-molybdenum fatigue resistant alloy for intravascular medical devices
JP5592600B2 (ja) * 2007-07-24 2014-09-17 株式会社神戸製鋼所 熱間型鍛造用の生体用Ｃｏ基合金素材及びその製造方法
JP5180638B2 (ja) * 2007-07-24 2013-04-10 株式会社神戸製鋼所 生体用Ｃｏ基合金及びその製造方法
WO2010026996A1 (ja) * 2008-09-05 2010-03-11 国立大学法人東北大学 窒素添加Ｃｏ－Ｃｒ－Ｍｏ合金の結晶粒微細化方法および窒素添加Ｃｏ－Ｃｒ－Ｍｏ合金
JP2010144184A (ja) * 2008-12-16 2010-07-01 Japan Medical Materials Corp 拡散硬化処理性に優れた生体用コバルト・クロム基合金鋳造基材、生体用摺動合金部材および人工関節
US20130085575A1 (en) * 2010-06-11 2013-04-04 Keita Ishimizu Cast base for biomedical use formed of cobalt-chromium based alloy and having excellent diffusion hardening treatability, sliding alloy member for biomedical use and artificial joint
JP5616845B2 (ja) * 2011-05-25 2014-10-29 株式会社神戸製鋼所 生体用Ｃｏ基合金の製造方法
JP5846530B2 (ja) * 2012-02-10 2016-01-20 国立大学法人東北大学 Ｃｏ−Ｃｒ−Ｍｏ基合金およびＣｏ−Ｃｒ−Ｍｏ基合金の製造方法
CN103952596B (zh) * 2014-05-12 2016-03-23 四川省有色冶金研究院有限公司 一种用于金属增材制造的钴铬钼合金粉体制备方法
CN109680185A (zh) * 2019-01-15 2019-04-26 江苏奇纳新材料科技有限公司 增氮的CoCrMo合金及其熔炼工艺
KR20230009941A (ko) * 2020-05-11 2023-01-17 헤인스 인터내셔널, 인코포레이티드 골링 및 염화물 유발 틈새 공격에 대한 내성이 개선된 단련 가능한 크롬 함유 코발트계 합금
US11702724B2 (en) 2021-03-24 2023-07-18 Haynes International, Inc. Cobalt-chromium alloy resistant to high speed/self-coupled sliding wear
CN114717449B (zh) * 2022-03-04 2023-03-21 洛阳双瑞精铸钛业有限公司 一种含碳氮锰钴铬钼合金的熔炼方法
CN114941083A (zh) * 2022-04-26 2022-08-26 江苏奇纳新材料科技有限公司 一种含氮高温合金的制备方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2225577B2 (de) * 1972-05-26 1974-08-29 Edelstahlwerk Witten Ag, 5810 Witten

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2225577B2 (de) * 1972-05-26 1974-08-29 Edelstahlwerk Witten Ag, 5810 Witten

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Cobalt Monograph, Centre D'information du Cobalt", 1960, S. 281, 282 *
Schuhmann, "Metallographie", VEB-Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig, 1974, S. 271, 272, 281 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19815091C2 (de) * 1997-04-04 2001-02-01 Herbst Bremer Goldschlaegerei Legierung für Dentalgußteile und Verwendung derselben
DE102013003434A1 (de) * 2013-02-27 2014-08-28 Gernot Hausch CoCr - Fräsrohling für die Herstellung dentaler Prothesenteile

Also Published As

Publication number Publication date
IT7824860A0 (it) 1978-06-22
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NL7806739A (nl) 1978-12-28
CA1100339A (en) 1981-05-05
DE2827440C2 (de) 1987-04-02
AU503731B1 (en) 1979-09-20
JPS5628980B2 (de) 1981-07-06
FR2395320A1 (fr) 1979-01-19
LU79855A1 (fr) 1980-01-22
IT1096779B (it) 1985-08-26
ES471033A1 (es) 1979-04-01
JPS5410224A (en) 1979-01-25
CH633046A5 (fr) 1982-11-15
GB2000188B (en) 1982-08-18
GB2000188A (en) 1979-01-04
BE868372A (fr) 1978-12-22
IE781250L (en) 1978-12-23
IE47003B1 (en) 1983-11-30

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