ES2351059T3 - Aleaciones basadas en magnesio. - Google Patents
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- C07B2200/09—Geometrical isomers
Abstract
Una aleación a base de magnesio, que comprende: - Indio y/o galio en una cantidad total entre 0,1 y 4% en masa, - escandio y/o gadolinio en una cantidad total entre 0,1 y 15,0% en masa, - itrio en una cantidad entre 0,1 y 3,0% en masa, - metales de tierras raras distintos que el escandio, el gadolinio o el itrio en una cantidad total entre 0,1 y 3,0% en masa, - uno o más de circonio, hafnio y titanio en una cantidad total entre 0,1 y 0,7% en masa, y - magnesio con una pureza mayor o igual que 99,98% en masa, constituyendo el resto.
Description
Aleaciones basadas en magnesio.
La presente invención se refiere a unas
composiciones y unas estructuras de aleaciones deformables a base
de magnesio que tienen unas óptimas propiedades mecánicas, tales
como resistencia mecánica, plasticidad, etc., o resistencia a la
corrosión, incluso in vivo. Las aleaciones del nuevo grupo
tienen una excelente conformabilidad a temperatura ambiente, una
alta estabilidad ante la corrosión en una solución de cloruro de
sodio y en un cuerpo vivo, así como una excelente
termorresistencia. Estas aleaciones se pueden usar en varios campos
técnicos.
El magnesio, un metal ligero, es un material
atractivo usado en construcciones, por ejemplo en las industrias
del automóvil y del espacio, para la fabricación de estuches de
cuadernos, teléfonos móviles, etc. Sin embargo, tiene un nivel más
bien bajo de resistencia mecánica, tenacidad y plasticidad a causa
de la estructura cristalina h.c.p. Además, el magnesio tiene una
baja resistencia a la corrosión debido a su fuerte actividad
química. De este modo, la única forma de usar el magnesio en
algunos campos industriales es crear unas aleaciones a base de
magnesio con propiedades mejoradas.
La influencia de los elementos aleadores sobre
las propiedades mecánicas y ante la corrosión de las aleaciones de
magnesio se han estudiado bien en los sistemas binarios, pero en las
aleaciones multicomponentes su influencia mutua (a saber:
combinados, unidos, aglomerados, etc.) se puede presentar compleja e
impredecible. Por lo tanto, la elección de los elementos aleadores
básicos y su interrelación en una aleación tienen una influencia
definida sobre sus propiedades.
Las aleaciones industriales de magnesio se
subdividen en unos grupos de acuerdo con los elementos aleadores
adicionales, tales como el litio, el aluminio, el cinc, el itrio,
etc. Por ejemplo, conforme a la especificación ASTM, hay grupos de
aleaciones de magnesio a base de litio - LA
(Mg-Li-Al), LAE
(Mg-Li-Al-P3M),
aluminio - AM (Mg-Al-Mn), AZ
(Mg-Al-Zn), AE
(Mg-Al-RE), donde RE significa
metales de tierras raras, a base de cinc - ZK
(Mg-Zn-Zr), ZE
(Mg-Zn-RE) y ZH
(Mg-Zn-Th); o a base de itrio - WE
(Mg-Y-Nd-Zr),
etc.
Muchas patentes describen aleaciones que tienen
composiciones más complejas y que no se pueden asignar claramente a
alguna clase conforme a la especificación ASTM. El objetivo básico
para el desarrollo de estas aleaciones es la mejora de determinadas
propiedades del magnesio que se pueden usar en varios campos
técnicos. Las propiedades mecánicas de las aleaciones de magnesio
así como de otras aleaciones metálicas con una composición
determinada se manipulan cambiando, en la combinación
semielaborada, los mecanismos de endurecimiento y deformación
plástica. Estos últimos se pueden modificar, a su vez, como
consecuencia del cambio de la condición estructural de la aleación
y así también como consecuencia del uso de tratamientos térmicos
especiales.
La velocidad de corrosión del magnesio depende
en gran medida de su pureza. Por ejemplo, en una solución de
cloruro de sodio en agua al 4%, la velocidad de corrosión del
magnesio de una pureza de 99,9% es cientos de veces mayor que para
el magnesio con una pureza de 99,99%.
También influyen en la resistencia a la
corrosión los elementos aleadores de la aleación, su distribución,
así como la composición de los compuestos químicos que forman. La
velocidad de corrosión de las aleaciones de magnesio depende de la
condición estructural de la aleación y de sus métodos de
fabricación. Además, algunas impurezas pueden cambiar las
exigencias del intervalo de tolerancia de otros elementos aleadores.
Así, la introducción de algo de aluminio en una aleación a base de
magnesio puede aumentar la influencia de otros elementos aleadores
sobre la velocidad de corrosión de la aleación.
Las aleaciones de la presente invención están
destinadas a ser utilizadas principalmente a temperatura ambiente y
para aplicaciones que demandan una buena conformabilidad y una alta
estabilidad ante la corrosión. Por lo tanto, los desarrollos
previos encaminados a la mejora de las propiedades mecánicas y ante
la corrosión de las aleaciones de magnesio se considerarán más
adelante bajo las condiciones de temperatura especificadas. Se
considerarán sólo parcialmente los datos de la mejora de la
resistencia mecánica - resistencia a la termofluencia - y de las
características ante la corrosión de las aleaciones de magnesio a
temperaturas elevadas y altas. Estos datos se omitirán, porque,
aunque se mantenga la mejora de la resistencia mecánica de tales
aleaciones a temperatura ambiente, en estas condiciones se pueden
reducir fuertemente las características plásticas.
Salvo que se especifique otra cosa, la
descripción de las propiedades de las aleaciones de magnesio
conocidas se refiere al intervalo de temperatura que varía de
20-50ºC, y la composición de las aleaciones se
definirá siempre como el porcentaje en peso. (Nota: la definición
de "porcentaje en peso" se usa más a menudo, pero el
"porcentaje en masa" es más válido desde el punto de vista
físico, porque el peso de un cuerpo es diferente a diferentes
latitudes del globo y la masa de un cuerpo es constante). Nuestras
composiciones que se mencionan más adelante se expresa en
"porcentajes en masa".
Las aleaciones de Mg-Li son las
aleaciones de magnesio más plásticas, pero su principal problema es
su baja estabilidad ante la corrosión y resistencia mecánica. Por
ejemplo, a temperatura ambiente el alargamiento de rotura de una
aleación de Mg-11% Li alcanza 39% para una
resistencia mecánica de 104 MPa (véase la patente de EE.UU. Nº
2005/6.838.049). Sin embargo, la velocidad de corrosión de las
aleaciones de Mg-Li es bastante alta incluso en
agua pura.
Adicionalmente, las aleaciones de
Mg-Li se dopan para aumentar su resistencia mecánica
y su estabilidad ante la corrosión. Lo más a menudo, a la aleación
se añade aluminio y cinc para aumentar la resistencia mecánica y la
estabilidad ante la corrosión. La adición de aluminio y cinc (4% y
2%, respectivamente) conduce a una combinación satisfactoria de la
resistencia mecánica y la deformabilidad de las aleaciones de
Mg-Li-Al-Zn. Se
muestra que la adición de 0,6% de Al a la aleación de
Mg-9% Li conduce a un aumento sustancial de la
resistencia mecánica a temperaturas por debajo de 200ºC en un
amplio intervalo de velocidades de deformación. También aumenta la
estabilidad ante la corrosión de las aleaciones con una composición
tal.
Para las aleaciones del sistema
Mg-Li hay disponibles algunas otras combinaciones de
elementos aleadores. La patente de EE.UU. Nº 2005/6.838.049
describe una "aleación de magnesio conformable a temperatura
ambiente con una excelente resistencia a la corrosión". Su
composición incluye 8,0 a 11,0% de litio, 0,1 a 4,0% de cinc, 0,1 a
4,5% de bario, 0,1 a 0,5% de Al, y 0,1 a 2,5% de Ln (la suma total
de uno o más lantánidos) y 0,1 a 1,2% de Ca, siendo el resto Mg e
impurezas inevitables. La invención pone énfasis en la precipitación
de la fase Mg_{17}Ba_{2}, que proporciona un afinado y una
dispersión uniforme de las fases alfa y beta de la matriz de la
aleación. Tal estructura eleva la resistencia mecánica de la
aleación. Sin embargo, aunque el bario tiene una retícula b.c.c.,
tiene un límite bajo de solubilidad en Mg y forma compuestos
intermetálicos Mg_{17}Ba_{2} que reducen notablemente las
características plásticas de las aleaciones de
Mg-Li.
La patente de EE.UU. Nº 1991/5.059.390 describe
"una aleación a base de magnesio de fase dual que consiste
esencialmente en aproximadamente 7-12% de litio,
aproximadamente 2-6% de aluminio, aproximadamente
0,1-2% de un metal de tierras raras,
preferiblemente escandio, hasta aproximadamente 2% de cinc y hasta
aproximadamente 1% de manganeso. La aleación muestra unas
combinaciones mejoradas de resistencia mecánica, conformabilidad
y/o resistencia a la corrosión".
La patente japonesa Nº 1997/9.241.778 describe
una aleación de magnesio que se usa como material de construcción,
que contiene hasta 40% de Li y uno o más de los siguientes aditivos:
hasta 10% de Al, hasta 4% de Zn, hasta 4% de Y, hasta 4% de Ag y
hasta 4% de RE.
En la patente de EE.UU. Nº 1993/5.238.646 se
describe un método de preparación de una aleación que tiene una
combinación mejorada de resistencia mecánica, conformabilidad y
resistencia a la corrosión. La aleación especificada incluye
7-12% de litio, 2-7% de aluminio,
0,4-2% de un metal de tierras raras, hasta 2% de
cinc y hasta 1% de manganeso, siendo el resto magnesio e impurezas.
La pureza del magnesio tomado como base de la aleación es
99,99%.
Las aleaciones de Mg-Al son la
clase más extendida de aleaciones de magnesio para varias
aplicaciones (grupos: AM, AZ, AE, etc.). Sin embargo, aunque
presentan una elevada resistencia a la corrosión y tienen una
resistencia mecánica superior, son mucho menos plásticas que las
aleaciones de Mg-Li. Para la mejora de determinadas
propiedades de esta clase de aleaciones se proponen varias
combinaciones de elementos aleadores.
La patente de EE.UU. Nº 2005/0.129.564 describe
una aleación que consiste en 10 a 15% de Al, 0,5 a 10% de Sn, 0,1 a
3% de Y y 0,1 a 1% de Mn, siendo el resto Mg e impurezas
inevitables. La aleación de Mg muestra unas buenas propiedades de
termofluencia y es particularmente adecuada para piezas relacionadas
con los motores.
La patente de EE.UU. Nº 2002/6.395.224 describe
una aleación que "incluye magnesio como principal componente,
0,005% en peso o más de boro, 0,03 a 1% en peso de manganeso, y no
tiene sustancialmente circonio o titanio. Esta aleación de magnesio
puede incluir además 1 a 30% en peso de aluminio y/o 0,1 a 20% en
peso de cinc. Debido a la cantidad apropiada de boro y manganeso
contenidos en la aleación de magnesio, el grano de la aleación de
magnesio es afinado". El afinado estructural conduce a una mejora
de las características mecánicas de esta alea-
ción.
ción.
En la patente de EE.UU. Nº 2005/0.095.166 se
describe una aleación de magnesio termorresistente para fundición
que incluye 6-12% de aluminio,
0,05-4% de calcio, 0,5-4% de
elementos de tierras raras, 0,05-0,50% de manganeso,
0,1-14% de estaño, siendo el resto magnesio e
impurezas inevitables. El problema de esta invención es la mejora
de la termorresistencia de la aleación de magnesio.
Las aleaciones más conocidas entre las
aleaciones de Mg-Zn son: ZK
(magnesio-cinc-circonio) que tienen
una buena resistencia mecánica y plasticidad a temperatura
ambiente, ZE (magnesio-cinc-RE) que
tienen una resistencia mecánica mediana y ZH
(magnesio-cinc-torio) que tienen un
alto límite elástico a temperatura ambiente en la condición
envejecida (T5). Sin embargo, ya no se fabrican las aleaciones que
contienen torio debido a sus componentes radiactivos.
\newpage
La patente de EE.UU. Nº 2001/6.193.817 describe
otra aleación a base de magnesio para fundición por moldeado a alta
presión (FMAP), que proporciona una buena resistencia a la
termofluencia y la corrosión. La aleación comprende al menos 91 por
ciento en peso de magnesio, 0,1 a 2 por ciento en peso de cinc, 2,1
a 5 por ciento de un componente de un metal de tierras raras y 0 a
1 por ciento en peso de calcio.
Sin embargo, el Al y el Zn y algunos otros
elementos aleadores mejoran las características de resistencia
mecánica y ante la corrosión de las aleaciones de Mg y,
simultáneamente, reducen su plasticidad. Además, estos elementos
son inadecuados para uso en aleaciones para elementos estructurales
de endoprótesis (no biocompatibles).
Entre las composiciones de aleaciones de
Mg-RE, las del tipo WE
(Mg-Y-Nd-Zr) son las
más conocidas. Estas aleaciones tienen una conformabilidad bastante
buena y una resistencia a la corrosión aumentada. Según la
especificación del fabricante (Magnesium Elektron Ltd., Manchester,
Inglaterra), el alargamiento de rotura para la aleación ELEKTRON
WE43 puede alcanzar 16% a temperatura ambiente, y la velocidad de
corrosión es igual a 0,1-0,2 mg/cm^{2}/día
(ensayo de rociado de sal B117) ó 0,1 mg/cm^{2}/día (véase ensayo
de inmersión en agua). Sin embargo, en muchos casos la
deformabilidad de la aleación WE43 es insuficiente, y la variación
de las características mecánicas de los lingotes es muy grande: el
alargamiento varía de 2-17%, como media 7%, datos
del fabricante para 215 muestras. Las aleaciones WE43 se muestran
más estables cuando se deforman y se tratan para estabilización y
endurecimiento por envejecimiento (condición T6), pero todavía
tienen una plasticidad baja a la temperatura ambiente - de
hasta
10%.
10%.
Para aumentar sus características se proponen
varios cambios en la composición de las aleaciones de
Mg-RE. La patente de EE.UU. Nº 2003/0.129.074
describe unas aleaciones de magnesio resistentes a las temperaturas
altas que contienen al menos 92% de magnesio, 2,7 a 3,3% de
neodimio, 0,0 a 2,6% de itrio, 0,2 a 0,8% de circonio, 0,2 a 0,8%
de cinc, 0,03 a 0,25% de calcio y 0,00 a 0,001% de berilio. Las
aleaciones pueden contener adicionalmente hasta 0,007% de hierro,
hasta 0,002% de níquel, hasta 0,003% de cobre y hasta 0,01% de
silicio e impurezas secun-
darias.
darias.
La estabilidad ante la corrosión de cualquier
aleación de magnesio disminuye inversamente a los niveles de
impurezas de Fe, Ni y Cu. Según la técnica anterior, la aleación
AZ91E tiene una velocidad de corrosión en los ensayos de niebla
salina 100 veces menor que la aleación AZ91C, debido a la mayor
pureza de su base de aleación (0,015% de Cu, 0,001% de Ni, 0,005%
de Fe, 0,3% máx. el resto - en la aleación AZ91E, y 0,1% de Cu,
0,01% de Ni, 0,3% máx. el resto - en la aleación AZ91C).
La patente japonesa Nº 2000/282165 describe una
aleación de Mg-Li con una resistencia a la corrosión
mejorada. La aleación contiene hasta 10,5% de Li y magnesio, con
una concentración de hierro \leq 50 ppm, que se proporciona
mediante una fusión en un crisol que está recubierto de cromo y su
óxido.
Durante la última década apareció cierto interés
en las aleaciones de magnesio como material adecuado para la
construcción de endoprótesis vasculares ("stent", en inglés)
(coronarias y periféricas).
Las endoprótesis vasculares se implantan en un
lumen de un vaso sanguíneo después de llevar a cabo una angioplastia
coronaria transluminal percutánea (ACTP), mientras el lumen del
vaso (estenosis) estrechado se expande por medio de un globo
inflado, después de que el globo se ha posicionado en el sitio
afectado del vaso. Las endoprótesis vasculares en forma de andamio
previenen el colapso del vaso expandido y proporcionan la necesaria
corriente sanguínea a través del lumen.
Uno de los efectos secundarios de la
angioplastia es el fenómeno llamado restenosis, una rápida
proliferación de células musculares lisas dentro del lumen del vaso
causada por la lesión de la ACTP. Generalmente, la proliferación de
células musculares lisas dura 1-3 semanas. Este
efecto se evita comúnmente mediante el uso de endoprótesis
vasculares recubiertas con fármacos, tales como el sirolimus o el
paclitaxel. Desafortunadamente, debido a que a veces la
proliferación de células se evita demasiado eficazmente, la
superficie metálica de la endoprótesis vascular puede permanecer
sin recubrir durante meses y puede provocar la aparición de una
trombosis coronaria, a veces meses o años después de que la
endoprótesis vascular recubierta se ha implantado en la arteria.
Esto puede conducir a una muerte súbita, a veces muchos años
después de la implantación de la endoprótesis vascular.
Como se ha mencionado, muchas investigaciones se
interesan por las endoprótesis vasculares biosolubles,
biodegradables o biorreabsorbibles. La ventaja importante de tales
endoprótesis vasculares consiste en una lenta disolución in
vivo del material estructural de la endoprótesis vascular y en
una gradual desaparición de este dispositivo después de que ha
ejecutado su función médica de soportar la pared del vaso. De este
modo, la desaparición de la endoprótesis vascular evita la
incidencia de la formación de una trombosis.
Los materiales de las endoprótesis vasculares
deben tener unas características mecánicas particulares, con el fin
de soportar el retroceso elástico debido a la presión de la pared
del vaso (estabilidad radial) y aumentar el diámetro inicial de la
endoprótesis vascular (por ejemplo, bajo la acción de la presión del
globo) hasta el tamaño de trabajo, sin destrucción de los puntales
de la endoprótesis vascular. Además, el material de las
endoprótesis vasculares debe ser biocompatible, sin impurezas
perjudiciales, y no debe eluir sustancias tóxicas durante la
degradación in vivo (véase la patente de EE.UU. Nº
2005/0.266.041).
Algunas de las endoprótesis vasculares
biosolubles conocidas se fabrican a partir de varios polímeros
orgánicos que tienen unas características mecánicas muy pobres.
Estas endoprótesis vasculares son voluminosas y sensibles a la
temperatura. La mayoría de los materiales en perspectiva para la
fabricación de endoprótesis vasculares biodegradables son
aleaciones metálicas que se pueden disolver en los líquidos y
tejidos de un cuerpo vivo (in vivo). Para este propósito se
han investigado las aleaciones de magnesio.
La patente alemana Nº 2002/10.128.100 describe
un implante médico fabricado a partir de una aleación de magnesio
que contiene adiciones de metales de tierras raras y litio, con las
siguientes características preferidas: 0-7% en peso
de litio, 0-16% en peso de aluminio y
0-8% en peso de metales de tierras raras. Estos
metales de tierras raras son cerio, neodimio y/o praseodimio. Los
ejemplos de aleaciones son MgLi_{4}Al_{4}SE_{2} (donde SE =
tierras raras) o MgY_{4}SE_{3}Li_{2,4}. Esta patente también
describe unos experimentos en animales con endoprótesis vasculares
fabricadas a partir de la aleación AE21 y cuya eficacia se
evalúa.
La patente de EE.UU. Nº 2004/0.241.036 describe
otros implantes médicos para el cuerpo humano o animal fabricados a
partir de una aleación que consiste, al menos parcialmente, en una
aleación de magnesio. La aleación de magnesio contiene unas
porciones de metales de tierras raras y litio y, opcionalmente,
itrio y aluminio. Preferiblemente, la aleación de magnesio contiene
litio en una porción de 0,01 a 7% en masa, aluminio en una porción
de 0,01 a 16% en masa, opcionalmente itrio en una porción de 0,01 a
7% en masa y metales de tierras raras en una porción de 0,01 a 8%
en masa.
La patente de EE.UU. Nº 2004/0.098.108 describe
unas endoprótesis con una estructura de soporte, que contiene un
material metálico, en la que el material metálico contiene una
aleación de magnesio de la siguiente composición: magnesio >
90%, itrio 3,7-5,5%, tierras raras
1,5-4,4% y el resto < 1%. Esta composición se
corresponde esencialmente con la aleación WE43.
Otras patentes de los mismos inventores
(EP-2004/1419793, WO-2004/043.474,
EP-2005/1562565, US-2005/
0.266.041, US-2006/0.052.864, EP-2006/1632255, US-2006/0.246.107) son variantes del documento inicial, la patente alemana Nº 10(2) 53634.1, de fecha de entrada en vigor 13/11/2002. Estas patentes llevan nombres diferentes ("Endoprótesis", "Endoprótesis con una estructura de soporte de una aleación de magnesio", "Uso de uno o más elementos del grupo que contiene itrio, neodimio y circonio", "Implante para ligación de vasos", etc.) y diversos conceptos en las reivindicaciones (tiempo de disolución in vivo, eficacia médica de los componentes de la aleación), pero todas tienen un tema común, a saber, las endoprótesis vasculares fabricadas con la aleación del tipo
WE43.
0.266.041, US-2006/0.052.864, EP-2006/1632255, US-2006/0.246.107) son variantes del documento inicial, la patente alemana Nº 10(2) 53634.1, de fecha de entrada en vigor 13/11/2002. Estas patentes llevan nombres diferentes ("Endoprótesis", "Endoprótesis con una estructura de soporte de una aleación de magnesio", "Uso de uno o más elementos del grupo que contiene itrio, neodimio y circonio", "Implante para ligación de vasos", etc.) y diversos conceptos en las reivindicaciones (tiempo de disolución in vivo, eficacia médica de los componentes de la aleación), pero todas tienen un tema común, a saber, las endoprótesis vasculares fabricadas con la aleación del tipo
WE43.
La búsqueda de un material adecuado es
complicada y cara (patente de EE.UU. Nº 2005/0.266.041). Todas las
soluciones conocidas previamente no han conducido hasta ahora a un
resultado satisfactorio. Al parecer, desde este punto de vista, se
ha elegido el grupo antes mencionado para la fabricación de
endoprótesis vasculares pues la aleación industrial WE43
proporciona (para las aleaciones de magnesio) una buena combinación
de estabilidad ante la corrosión y plasticidad.
Sin embargo, al parecer la aleación WE43 no es
óptima como material constructivo para la fabricación de
endoprótesis vasculares biosolubles (insuficiente plasticidad y
estabilidad ante la corrosión in vivo). Como prueba de esta
opinión, se puede echar un vistazo a la última patente de los
inventores especificados - la patente de EE.UU. Nº 2006/0.052.863.
En ella se patenta una amplia variación de la concentración de los
elementos aleadores básicos: Y: 2-20%, RE:
2-30%, Zr: 0,5-5,0%, resto:
0-10%, Mg hasta 100%. Es particular resaltar que el
conjunto aleador aún coincide con el conjunto de la aleación
WE43.
El documento "Peng et al:
``Microstructures and tensile properties of
Mg-8Gd-0,6Zr-xNd-yY
(x+y = 3 mass%) alloys'' Materials Science And Engineering A:
Structural Materials: Properties, Microstructure & Processing,
Lausana, Suiza, vol. 433, nº 1-2, 15 de Octubre de
2006 (2006-10-15), páginas
133-138. XP005623386 ISSN:
0921-5093", describe la aleación
Mg-8Gd-0,6Zr-2Nd-1Y
(página 133, columna 2, aleación (B): siendo Nd un metal de tierras
raras) que tiene un tamaño de grano fino de 60-120
\mum (p. 134, col. 2, final).
Las características mecánicas y las velocidades
de corrosión de algunas de las aleaciones a base de magnesio más
ampliamente conocidas se resumen en la Tabla 1 (los datos se han
tomado de diferentes fuentes).
Es un objeto de la invención proporcionar una
nueva clase de aleación de magnesio para un amplio campo de
aplicaciones. La aleación debe tener una combinación mejorada de
resistencia mecánica, plasticidad y resistencia a la corrosión, y
una alta conformabilidad a temperatura ambiente. Esto último
proporciona la oportunidad de obtener una cierta forma mediante
métodos usuales de tratamiento de metales - extrusión, forjado,
laminado, estirado, etc.
En la primera realización preferida de la
invención se proporciona una aleación a base de magnesio que
comprende:
- Indio en una cantidad entre 0,1 y 4,0% en
masa,
- escandio en una cantidad entre 0,1 y 15,0% en
masa,
- itrio en una cantidad entre 0,1 y 3,0% en
masa,
- metales de tierras raras distintos que el
escandio, el gadolinio o el itrio en una cantidad entre 0,1 y 3,0%
en masa,
- circonio en una cantidad entre 0,1 y 0,7% en
masa,
- otras impurezas inevitables y estando el
resto, hasta el 100%, constituido por magnesio con una pureza de
99,98% en masa (sólo se consideran las impurezas metálicas) o
superior.
Según otra realización ventajosa, se puede usar
galio en lugar de indio en una cantidad de 0,1-4,0%
en masa. Alternativamente, el galio se puede usar junto con el
indio en una cantidad combinada de 0,1-4,0% en
masa.
Según otra realización ventajosa, se puede usar
gadolinio en lugar de escandio en una cantidad de
0,1-15,0% en masa. Alternativamente, el gadolinio
se puede usar junto con el escandio en una cantidad combinada de
0,1-15,0% en masa.
Según otra realización ventajosa, se pueden usar
hafnio y/o titanio en lugar de circonio en una cantidad de
0,1-0,7% en masa. Alternativamente, el hafnio y/o el
titanio se pueden usar junto con el circonio en una cantidad
combinada de 0,1-0,7% en masa.
Según unas realizaciones ventajosas, el
contenido de hierro, níquel y cobre de la presente aleación no debe
superar 0,002% en masa cuando la aleación es una aleación de alta
resistencia a la corrosión.
Según unas realizaciones ventajosas, la presente
aleación de magnesio tiene una estructura de grano ultrafino con un
tamaño de grano menor que 3 micrómetros.
Según unas realizaciones ventajosas que tienen
que ver con las aplicaciones médicas, la aleación de la invención
no contiene elementos que sean toxíferos y perjudiciales para los
organismos vivos, tales como, pero no limitados a ellos, plata
(Ag), aluminio (Al), berilio (Be), cadmio (Cd), cromo (Cr), mercurio
(Hg), estroncio (Sr) y torio (Th), en concentraciones iguales o
mayores que 0,001% en masa por elemento.
Todas las realizaciones principales se listan
más arriba.
Salvo que se defina de otra manera, todas las
expresiones técnicas y científicas usadas aquí tienen el mismo
significado que el comúnmente comprendido por un experto en la
técnica. La enumeración de los intervalos numéricos mediante los
puntos extremos incluye todos los números enteros y, cuando es
apropiado, las fracciones incluidas dentro de ese intervalo (por
ejemplo 1 a 5 puede incluir 1, 2, 3, 4 cuando se refiere, por
ejemplo, a un número de conceptos, y también puede incluir 1,5, 2,
2,75 y 3,80, cuando se refiere, por ejemplo, a masas). La
enumeración de los puntos extremos también incluye los valores de
los puntos extremos mismos (por ejemplo, 1,0 a 5,0 incluye tanto
1,0 como 5,0). Salvo que se establezca de otra manera, todos los
porcentajes, cuando expresan una cantidad, son porcentajes en
peso.
La Tabla 1 muestra que varias aleaciones de
magnesio tienen esencialmente conjuntos diferentes de
características mecánicas y ante la corrosión. Algunas de ellas
tienen una resistencia mecánica mayor, mientras que otras son menos
robustas pero más deformables. Sin embargo, para algunas
aplicaciones es deseable combinar una alta resistencia mecánica con
una alta plasticidad y una alta deformabilidad y estabilidad ante la
corrosión a temperatura ambiente.
Un objetivo de la presente invención es
proporcionar una nueva clase de aleación de magnesio para un amplio
campo de aplicaciones. La aleación debe tener una combinación
mejorada de resistencia mecánica, plasticidad y resistencia a la
corrosión, y una alta conformabilidad, en comparación con las
aleaciones existentes. La alta conformabilidad permite que se
puedan fabricar ciertas formas mediante métodos usuales de
tratamiento de los metales - extrusión, forjado, laminado,
estirado, etc.
Es deseable, por ejemplo, desarrollar una
aleación que tenga un límite elástico a temperatura ambiente mayor
que 210 MPa, una carga de rotura por tracción mayor que 300 MPa, un
alargamiento de rotura mayor que 25% y una resistencia a la
corrosión en agua y en soluciones de cloruro de sodio mejor que la
aleación WE43.
Como se menciona más arriba, la invención
proporciona una aleación a base de magnesio que comprende o consiste
en:
- Indio en una cantidad entre 0,1 y 4,0% en
masa,
- escandio en una cantidad entre 0,1 y 15,0% en
masa,
- itrio en una cantidad entre 0,1 y 3,0% en
masa,
- metales de tierras raras distintos que el
escandio, el gadolinio o el itrio en una cantidad entre 0,1 y 3,0%
en masa,
- circonio en una cantidad entre 0,1 y 0,7% en
masa,
- otras impurezas inevitables y estando el
resto, hasta el 100%, constituido por magnesio con una pureza de
99,98% en masa (sólo se consideran las impurezas metálicas) o
superior.
Según un aspecto de la invención, el magnesio es
ultra puro con un contenido total de impurezas de 0,02, 0,015,
0,01, 0,05, 0,03, preferiblemente 0,02% en masa o menos.
Generalmente, el Fe, Ni y Cu, que tienen la influencia más adversa
sobre las características ante la corrosión del magnesio, están
presentes en el magnesio en una cantidad de 0,002% en masa de cada
elemento, o menos.
Según otro aspecto de la invención, la pureza de
cada elemento aleador es 99,98% en masa o superior, es decir, cada
uno tiene 0,02% en masa o menos de impurezas metálicas.
Como elementos aleadores básicos se han escogido
los elementos que operan más favorablemente sobre ciertas
características de la aleación y que no cambian esencialmente otras
características.
Para las aplicaciones médicas, la nueva aleación
no debe contener elementos perjudiciales y tóxicos para los
organismos vivos en cantidades apreciables, por ejemplo, por encima
de los límites biológicos de concentración máxima. Simultáneamente,
en la composición de la aleación es deseable tener unos elementos
tales que puedan tener una influencia positiva sobre los cuerpos
vivos.
Para una mejora adicional (además de los
elementos aleadores) de la combinación de características mecánicas
y ante la corrosión de las aleaciones ofrecidas, la aleación se debe
usar en una condición de grano ultra fino con un tamaño de grano de
4, 3, 2, 1 micrómetros o menos, preferiblemente 3 micrómetros o
menos. En un lingote forjado preliminarmente se crea la estructura
de grano especificada mediante métodos de deformación plástica
intensiva programada, en combinación con un tratamiento térmico
programado. Los métodos de tratamiento se deben aplicar para una
deformación plástica intensiva de las preformas que proporcione el
predominio necesario del esfuerzo cortante en los materiales que se
tratan.
La invención, mediante la consideración de los
elementos aleadores, discrimina el grupo de metales RE (elementos
con números atómicos del 57 hasta el 71, en la Tabla Periódica) y el
itrio y el escandio que, aunque tienen una idéntica estructura de
corteza electrónica que los metales RE y similarmente algunas
propiedades químicas, difieren de ellos en las composiciones de las
aleaciones conforme a la norma ASTM (debido a su diferente
influencia sobre las
aleaciones).
aleaciones).
En base a las precondiciones antes mencionadas,
las referencias disponibles y la propia investigación, la invención
propone los siguientes elementos aleadores para la nueva clase de
aleaciones fabricadas a base de magnesio.
La investigación en aleaciones de magnesio
multicomponentes ha revelado que la adición de indio en aleaciones
del sistema
Mg-Sc-Y-RE-Zr
conduce a un afinado brusco del grano durante su cristalización.
Además, se ha establecido que, debido a la
estructura de grano fino inicial del lingote, tales aleaciones que
contienen indio se deforman perfectamente durante el tratamiento
termomecánico posterior con el propósito de un afinado adicional de
los granos. Por otra parte, los productos semiacabados recogidos
(después de la extrusión, el forjado o la extrusión en canal
angular constante) poseen unas características únicas para la
conformabilidad de las aleaciones de magnesio: a temperatura
ambiente la aleación soporta (sin rotura) deformaciones de hasta
90% mediante un estirado (algunas pasadas) y hasta 30% mediante un
laminado (para una pasada) sin un recocido intermedio. Una alta
deformabilidad tal sólo es posible para algunas aleaciones binarias
de Mg-Li.
Además, de modo inesperado se encontró que las
aleaciones del sistema
Mg-In-Sc-Y-RE-Zr
poseen una termorresistencia única. La estructura de grano de tales
aleaciones no cambia incluso después de muchas horas de soportar la
temperatura de 450-470ºC. Esto permite llevar a cabo
la deformación en caliente de tales aleaciones sin perder las
propiedades mecánicas alcanzadas antes.
Los ensayos mecánicos de tales aleaciones a
temperatura ambiente también han mostrado muy buenos resultados.
Dependiendo de una composición concreta y del tratamiento
termomecánico, se han conseguido los siguientes resultados (para
una sola propiedad): límite elástico (YS, del inglés "yield
stress") hasta 300 MPa, carga de rotura por tracción (UTS, del
inglés "ultimate tensile stress") hasta 400 MPa y alargamiento
hasta 29%.
El ensayo de corrosión (el método se describió
en las observaciones de la Tabla 1) ha mostrado que la adición de
indio a una aleación del sistema
Mg-Sc-Y-RE-Zr
conduce a una reducción de dos veces la velocidad de corrosión en
comparación con la velocidad de corrosión de la aleación WE43.
En cuanto a las aplicaciones médicas se refiere,
las presentes aleaciones se pueden usar con seguridad, por ejemplo
en implantes tales como las endoprótesis vasculares y las placas.
Los datos relativos a la toxicidad e influencia común de, por
ejemplo, los compuestos químicos de indio en los seres humanos
indican que es seguro; el indio se incluye en la lista GRAS
(siglas, en inglés, de "generalmente reconocido como seguro")
de la FDA, incluso aunque se clasifica a veces como un metal pesado
con una función nutricional o fisiológica no reconocida
oficialmente. La patente de EE.UU. Nº 4.591.506 muestra que el indio
y sus compuestos se aplican en una composición de una vitamina o un
mineral para una variedad de usos, incluido el aumento de la
velocidad de desintoxicación del hígado. Y la otra patente de
EE.UU. Nº 4.182.754 muestra que el indio se puede usar para
normalizar la actividad de la glándula
tiroides.
tiroides.
En otra realización preferida, el indio se puede
remplazar en las mismas cantidades con galio, que ofrece una
influencia similar sobre las propiedades de la aleación propuesta.
Simultáneamente, el aleado de magnesio con indio y galio también es
posible.
La cantidad de indio y/o galio presentes en la
aleación a base de magnesio puede ser 0,1, 0,5, 1, 1,5, 2, 2,5, 3,
3,5 ó 4,0% en masa, o un valor en el intervalo entre dos cualquiera
de los valores anteriormente mencionados. Preferiblemente está
entre 0,1 y 4,0% en masa.
De acuerdo con varios datos, el escandio tiene
un límite de solubilidad en magnesio de hasta 28%. Los
descubrimientos de laboratorio han mostrado que la adición de
escandio al magnesio dentro de los límites de hasta 15% proporciona
la creación de una solución sólida de Mg-Sc. Esto
aumenta la plasticidad y la resistencia mecánica de la aleación y
aumenta ligeramente la velocidad de corrosión en una solución de
cloruro de sodio (para un contenido de escandio mayor que 5%). Para
una concentración superior de escandio (hasta 15%), la velocidad de
corrosión de las aleaciones de Mg-Sc puede aumentar
muchas veces.
El escandio también es un buen modificador de la
estructura de grano de los lingotes de magnesio. Según las patentes
rusas Nº 283589 y Nº 569638, las adiciones de escandio a las
aleaciones a base de magnesio mejoran las características de
fundición, resistencia a la corrosión y/o resistencia mecánica.
Durante el tratamiento a alta temperatura de las
aleaciones de magnesio con gran contenido de escandio es posible la
precipitación de la fase Mg-Sc. Durante la
disolución se precipita y se forma en la dirección <1120> del
plano basal una unión intermetálica muy fina en forma de placas.
Cuando el principal mecanismo de deformación es un deslizamiento
basal, las placas se distribuyen irregularmente y no producen ningún
endurecimiento a la temperatura ambiente.
El gadolinio también presenta las propiedades
del escandio; por consiguiente, el escandio se puede remplazar por
el gadolinio, o la aleación puede comprender una mezcla de escandio
y gadolinio.
La cantidad de escandio y/o gadolinio presentes
en la aleación a base de magnesio puede ser 0,1, 0,5, 1, 1,5, 2,
2,5, 3, 3,5, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 ó 15,0% en masa, o
un valor en el intervalo entre dos cualquiera de los valores
mencionados anteriormente. Preferiblemente está entre 0,1 y 15,0% en
masa.
El itrio tiene un límite de solubilidad en
magnesio de aproximadamente 2-6% (según varias
referencias) a temperatura ambiente. La adición al magnesio de
hasta 3% de itrio aumenta su resistencia mecánica sin una reducción
esencial de la plasticidad y la resistencia a la corrosión de la
aleación de Mg-Y. El itrio también puede influir en
la supresión de la proliferación de células musculares lisas
(prevención de la restenosis), etc.
La cantidad de itrio presente en la aleación a
base de magnesio puede ser 0,1, 0,5, 1, 1,5, 2, 2,5, 3,0% en masa,
o un valor en el intervalo entre dos cualquiera de los valores
mencionados anteriormente. Preferiblemente está entre 0,1 y 3,0% en
masa.
La influencia de los metales de tierras raras
sobre las propiedades de las aleaciones de magnesio depende de su
solubilidad en las aleaciones de magnesio y de su punto de fusión.
La solubilidad de los RE en magnesio sólido varía desde
prácticamente cero (La) hasta 7 por ciento (Lu). Los metales del
grupo con números atómicos de 64 (Gd) hasta 71 (Lu) tienen unas
temperaturas de fusión y unos límites de solubilidad en magnesio
mayores que los metales del grupo del cerio. La aleación de hasta
3% de RE con magnesio eleva su resistencia a la termofluencia y a
la corrosión. Además, los metales de tierras raras reducen la
microporosidad de las aleaciones de magnesio durante la producción
del lingote inicial.
La cantidad de metales de tierras raras
presentes en la aleación a base de magnesio puede ser 0,1, 0,5, 1,
1,5, 2, 2,5, 3,0% en masa, o un valor en el intervalo entre dos
cualquiera de los valores mencionados anteriormente.
Preferiblemente está entre 0,1 y 3,0% en masa.
El circonio es un elemento básico conocido que
produce el afinado del grano en las aleaciones de magnesio durante
la fundición del lingote. Un lingote de grano fino se expone más
fácilmente a las deformaciones preliminares y posteriores.
Como una de las realizaciones principales, el
circonio se puede remplazar con hafnio o titanio, que ejercen unas
influencias similares sobre las propiedades de la aleación.
La cantidad total de circonio y/o hafnio y/o
titanio presentes en la aleación a base de magnesio puede ser 0,1,
0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6 ó 0,7% en masa, o un valor en el intervalo
entre dos cualquiera de los valores mencionados anteriormente.
Preferiblemente está entre 0,1 y 0,7% en masa.
Se sabe que los materiales metálicos con una
estructura de grano ultrafino (GUF) muestran un nivel superior de
características mecánicas y tienen una mayor deformabilidad. Los
métodos usuales (industriales) de tratamiento por deformación de
los metales permiten que se consiga un tamaño de grano no menor que
15-30 micrómetros; esto no es suficiente para una
mejora esencial de su resistencia mecánica y características
plásticas.
La necesaria mejora de las propiedades de los
materiales sólo se puede proporcionar por medio de unas estructuras
de GUF con un tamaño de grano de 0,1-3,0
micrómetros. Sin embargo, es difícil crear tales estructuras en
materiales que tienen una baja plasticidad en las condiciones
iniciales (por ejemplo, en los lingotes).
Se ha encontrado que se puede conseguir la
estructura de GUF con un tamaño de grano de 0,3-1,0
micrómetros mediante un método de alternancia repetida de extrusión
y sedimentación en un complejo, con un tratamiento térmico
programado para tales materiales no convencionales como las
aleaciones superconductoras de berilio y
niobio-titanio. Su resistencia mecánica aumenta en
30% y la plasticidad muchas veces. Por tanto, los métodos
desarrollados se han aplicado en la deformación intensiva de
magnesio y en otras aleaciones de baja ductilidad. Por otra parte,
se ha encontrado que el uso de la presión con un alto componente de
esfuerzo cortante (alternancia repetida de una extrusión y una
sedimentación), en combinación con un tratamiento térmico
programado, también conduce al efecto de un afinado esencial del
grano. También es posible usar una deformación intensiva con un
cambio de la dirección del flujo de los materiales, para la creación
de un esfuerzo cortante durante el tratamiento de los
materia-
les.
les.
Los métodos mencionados permiten conseguir
(después de un tratamiento térmico posterior) un tamaño de grano y
un tamaño de subgranos de hasta 0,1 micrómetros y menos. Tal
estructura de grano suministra, simultáneamente, una alta
plasticidad y resistencia mecánica. Esto proporciona unas buenas
propiedades operacionales de los materiales en cualquier diseño y
para cualquier propósito.
El posterior ajuste de cualquier forma de
producto necesaria (para uso práctico) se puede hacer según
cualquier esquema tecnológico conocido: laminado, extrusión,
conformado a presión, etc.
En base a las referencias existentes y a la
propia investigación, se han escogido como realizaciones preferidas
las siguientes composiciones declaradas de aleaciones de magnesio
que tienen la combinación mejor de características mecánicas y ante
la corrosión a temperatura ambiente y también una alta resistencia
(entre las aleaciones conocidas a base de magnesio).
Una combinación de todos los elementos aleadores
básicos en el siguiente intervalo de cantidades (en % en masa) que
incluye: indio (o galio o ambos) de 0,1 a 4,0%, itrio de 0,1 a 3,0%,
escandio (o gadolinio o ambos) de 0,1 a 15,0%, RE distintos que el
escandio, el gadolinio o el itrio, de 0,1 a 3,0%, circonio (o hafnio
o titanio o cualquiera de sus combinaciones) de 0,1 a 0,7%, otras
impurezas inevitables y hasta el 100% de magnesio con una pureza de
99,98%, que es la base de la aleación.
El contenido de hierro, níquel y cobre en las
aleaciones no debe superar 0,002% en masa por elemento.
Las aleaciones de la invención que se
proporcionan para aplicaciones médicas no deben contener ningún
elemento tóxico (incluidos Ag, Al, Be, Cd, Sr, Th, etc.) en
cantidades apreciables que puedan influir en el cuerpo vivo.
Las aleaciones multicomponentes a base de
magnesio de la presente invención con un tamaño de grano no mayor
que 3 micrómetros proporcionan una conformabilidad fina (incluso a
temperatura ambiente), una excelente resistencia a la corrosión en
una solución de cloruro de sodio y una alta termorresistencia.
Las aleaciones de la presente invención se
preparan usando métodos estándar para la preparación de aleaciones
a base de magnesio, como se describe, por ejemplo, en [Lipnitsky
A.M., Mozorov I.V. Technology of nonferrous castings - L: Mashgiz,
1986 - pág. 224].
Generalmente, la aleación de la invención se
prepara mediante la fusión directa del magnesio con los elementos
específicos en un horno de inducción de alta frecuencia, que tiene
una atmósfera de argón de alta pureza, y en un crisol de grafito de
alta pureza. Para la disolución total de todos los componentes, la
aleación permaneció en el crisol a la temperatura de 700, 710, 720,
730, 740, 750, 760, 770, 780, 790, 800, 810, 820 ó 830ºC, o una
temperatura en el intervalo entre dos cualquiera de los valores
mencionados anteriormente, preferiblemente entre 760 y 780ºC. El
crisol se dejó reposar durante 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45,
50, 55 ó 60 minutos, o durante un periodo en el intervalo entre dos
cualquiera de los valores mencionados anteriormente, preferiblemente
entre 10 y 20 minutos. La aleación se vertió en un molde frío de
acero con un recubrimiento especial mediante el método de colada
por el fondo. El lingote obtenido se puede extrudir a una
temperatura de 300, 310, 320, 330, 340, 350, 360, 370, 380, 390 ó
400ºC, o a una temperatura en el intervalo entre dos cualquiera de
los valores mencionados anteriormente, preferiblemente entre 330 y
370ºC. El producto semiacabado obtenido se puede someter a una
deformación mediante extrusión en canal angular constante. Esto se
puede realizar a una temperatura de 270, 280, 290, 300, 310, 320,
330 ó 340ºC, o a una temperatura en el intervalo entre dos
cualquiera de los valores mencionados anteriormente,
preferiblemente entre 300 y 340ºC, para cierto número de ciclos de
extrusión. El número de ciclos de extrusión depende de la
composición de la aleación, pero, generalmente, es 8, 9, 10, 11, 12
ciclos, o una cifra en el intervalo entre dos cualquiera de los
valores mencionados anteriormente, preferiblemente entre 6 y 8
ciclos de extrusión. Puede haber un recocido intermedio a una
temperatura de 400 a 460ºC, preferiblemente a 430ºC durante
2-3 ciclos (para la consecución de una microdureza
H_{\mu} de 100 kg/mm^{2}).
Las aleaciones de la invención se han preparado
usando métodos estándar (convencionales) de fusión de aleaciones de
Mg.
La aleación de la presente invención se puede
usar en dispositivos médicos que tienen contacto con el cuerpo. Se
puede usar, por ejemplo, como parte de un tornillo, un pasador, una
placa, una grapa, una malla tubular, una endoprótesis vascular, una
espira, una espiral, un marcador y un catéter.
Ejemplo
1
La aleación consiste esencialmente en magnesio
con una pureza de 99,997%, con la adición (en % en masa) de 2,0% de
indio, 5,2% de escandio, 2,4% de itrio, 3,0% de tierras raras y 0,4%
de circonio. El contenido de Fe, Ni y Cu no supera 0,002%, cada
uno, y el contenido de elementos secundarios e impurezas no supera
0,05%.
La aleación se fabricó durante la fusión directa
del magnesio con la aleación maestra preparada preliminarmente con
los elementos especificados en un horno de inducción de alta
frecuencia, que tiene una atmósfera de argón de alta pureza, y en
un crisol de grafito de alta pureza.
Para la disolución total de todos los
componentes, la aleación permaneció en el crisol a la temperatura de
770ºC durante 15 minutos y luego se vertió en un molde frío de
acero con un recubrimiento especial mediante el método de colada
por el fondo.
El lingote obtenido (de 50 mm de diámetro) se
extrudió a la temperatura de 350ºC con una relación de extrusión de
3:1.
El producto semiacabado obtenido fue sometido a
deformación mediante una extrusión en canal angular constante a la
temperatura de 320ºC, número de ciclos de extrusión 12, con un
recocido intermedio a la temperatura de 430ºC durante
2-3 ciclos (a la consecución de una microdureza
H_{\mu} de 100 kg/mm^{2}).
Del producto extrudido obtenido se cortaron unas
muestras para el ensayo de tracción a temperatura ambiente y los
ensayos de comportamiento ante la corrosión (en una corriente de una
solución de cloruro de sodio al 0,9% y una velocidad de corriente
de 50 m/min).
Propiedades mecánicas (después de recocer a la
temperatura de 430ºC durante una hora): YS = 215 MPa, UTS = 290
MPa, alargamiento = 25%.
Relación de corrosión (obtenida mediante la
medida de la pérdida de peso de las probetas y la determinación
cuantitativa del magnesio que ha pasado a la solución, a lo largo de
los intervalos de tiempo fijados): 1,1 mg/cm^{2}/día.
Los resultados de los ensayos muestran que la
aleación según la invención tiene la combinación mejor de
propiedades mecánicas y ante la corrosión en comparación con las
aleaciones industriales de magnesio más extendidas (véase la Tabla
1).
Ejemplo
2
El lingote estaba constituido a base de magnesio
con una pureza de 99,99%, con la adición (en % en masa) de 1,6% de
indio, 9,0% de escandio, 2,7% de itrio, 2,0% de tierras raras y 0,5%
de circonio. El contenido de Fe, Ni y Cu no superó 0,002%, cada
uno, y el contenido de otras impurezas en la aleación no superó
0,01%. El lingote se obtuvo mediante el método especificado en el
ejemplo 1.
El lingote se sometió posteriormente a una
deformación mediante la alternancia de ciclos de extrusión (relación
de extrusión 5:1) y se forjó por recalcado hasta el diámetro
inicial a la temperatura de 340-360ºC, (número de
ciclos 5), con un recocido intermedio a la temperatura de 400ºC
después de cada ciclo.
Del preparado obtenido se cortaron unas muestras
para los ensayos mecánicos y los ensayos de corrosión (en una
corriente de una solución de cloruro de sodio en agua al 0,9% y una
velocidad de corriente de 50 m/min).
Propiedades mecánicas (después de recocer a la
temperatura de 470ºC durante una hora): YS = 190 MPa, UTS = 275
MPa, alargamiento = 29%. La relación de corrosión (en la corriente)
fue 1,8 mg/cm^{2}/día.
Los resultados de los ensayos muestran que la
aleación según la invención tiene la combinación mejor de
propiedades de deformabilidad y ante la corrosión y una resistencia
mecánica satisfactoria en comparación con las aleaciones
industriales de magnesio más extendidas.
Claims (17)
1. Una aleación a base de magnesio, que
comprende:
- -
- Indio y/o galio en una cantidad total entre 0,1 y 4% en masa,
- -
- escandio y/o gadolinio en una cantidad total entre 0,1 y 15,0% en masa,
- -
- itrio en una cantidad entre 0,1 y 3,0% en masa,
- -
- metales de tierras raras distintos que el escandio, el gadolinio o el itrio en una cantidad total entre 0,1 y 3,0% en masa,
- -
- uno o más de circonio, hafnio y titanio en una cantidad total entre 0,1 y 0,7% en masa, y
- -
- magnesio con una pureza mayor o igual que 99,98% en masa, constituyendo el resto.
2. La aleación según la reivindicación 1, en la
que están presentes impurezas de hierro, níquel o cobre, cada uno
en una cantidad de 0,002% en masa o menos.
3. La aleación según la reivindicación 1 ó 2, en
la que la estructura es de grano ultrafino y el tamaño de grano es
menor o igual que 3 micrómetros.
4. La aleación según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, que comprende 0,001% en masa o menos de un
elemento toxífero.
5. La aleación según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, en la que están presentes plata (Ag),
aluminio (Al), berilio (Be), cadmio (Cd), cromo (Cr), mercurio
(Hg), estroncio (Sr) y torio (Th), cada uno en una cantidad de
0,001% en masa o menos.
6. Un dispositivo médico, que comprende una
aleación según se define en cualquiera de las reivindicaciones 1 a
5.
7. El uso de una aleación según se define en
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 para la fabricación de al
menos parte de un dispositivo médico.
8. Un tornillo médico, que comprende una
aleación según se define en cualquiera de las reivindicaciones 1 a
5.
9. Una endoprótesis, que comprende una aleación
según se define en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5.
10. Un pasador médico, que comprende una
aleación según se define en cualquiera de las reivindicaciones 1 a
5.
11. Una placa médica, que comprende una aleación
según se define en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5.
12. Una grapa médica, que comprende una aleación
según se define en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5.
13. Una malla tubular médica, que comprende una
aleación según se define en cualquiera de las reivindicaciones 1 a
5.
14. Una endoprótesis vascular, que comprende una
aleación según se define en cualquiera de las reivindicaciones 1 a
5.
15. Una espiral médica, que comprende una
aleación según se define en cualquiera de las reivindicaciones 1 a
5.
16. Un marcador médico de rayos X, que comprende
una aleación según se define en cualquiera de las reivindicaciones
1 a 5.
17. Un catéter médico, que comprende una
aleación según se define en cualquiera de las reivindicaciones 1 a
5.
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