TW310344B - - Google Patents

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A6 B6 310344 五、發明説明（1 ) I明.背.1

Co-Cr-Mo合金搮為ASTH P75，"鈷路餽”合金第21號， ”卡本特（C A R P E N T E R ) C C Μ ”及G A D S "鈷糸”均使用於翳療裝 置•尤其是手術植人Η屮。此類裝置之聯接:表而須具良好 附磨性及高強度Μ承受使用中之負荷。”祜絡鎢”合金第 2 1號廣泛地用於植入装置上。1 9 8 0年代末期，A S T M F 7 5 (F75 -87 )中之鍊上限重量分率由3¾降至1%係為滅少活體 内對鎳產生過敏反應之危瞼。較低鎳量規格之卩75-87分成 兩棰合金等級，而Μ目前言之，"鈷絡_ ”合金第2 1號埜多 含3%之鎳以及ASTM Ρ75-87，至多含1 %鎳*二者均用於 鏞型»療植入裝置上。 靖造材枓為其微结構缺陷所困，例如孔隙度及碳化物偏 析（碳化物結網或碳化物合併）。孔隙會造成定域腐蝕並使 鏞型植入片之機械性質下降。鑲合金之碳化物偏析咸信為 損壞鏞型植入片之腐蝕之起因。鋪型植入Η胞Μ熟知之均 質化熱處理之目的旨在減碳化物_析°熱均壓（丨Π Ρ)法製 造之播件可消除鏑造操作造成之孔隙度。 實施鏞造後熱處理旨在賴Μ消除微结構之局部缺陷Μ提 昇棺入片之使用性能。不過，此種熱處理會使材料之總硬 度及強度減低，因而對合金之_磨性產生不利影響。為彌 補因鏞造後熱處理造成硬度與強度減低可將均質化或1丨i P 後之薄型手術植人Η施Μ時效處理以提昇其強度。 由於鏞造材料逋遇之困雞，遂尋求使用餾蝻及酸堦材料 。以搮準績造/鍛堦實務製造丨‘’75_87合金曰證實有困雕， ί請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁一 裝 .、1Τ 一,;,-濟部中夾標"ΧΤΗ工消费合作社印51 310344 <£濟部中矢楞"均9工消费合作社印51 五、發明説明（2 ) 因為鏑成之鑲錠中有碳化物偏析而使材料難κ實腌熱加工 。為使F7 5-87合金易於熱加工而無藤特殊之技藝，可將 F75-87基底合金之成份加Μ修正，把碳含量降至微最 0 . 05%並添加氮最至0.20%。改良之合金組成標為ASTM F799-87 (F799)。”卡本特CCM”合金便是此级之代表。降 低碳量可減少_錠中之碳化物餳析量。添加氮提昇合金強 度並且補償可能因較低碳含量造成之強度損失。氮-強化 材料通常Μ熱機械加工（ΤΜΡ)製備之，即結合熱處理並同 時在低於再结晶溫度進行機械熱加工，期Μ達到符合尹術 植人Η使用ASTM F799所規範之較佳之櫬械性質及硬度。 典型Τ Μ Ρ之工作溫度範園為1 7 0 0 - 1 9 0 0 F。 Τ ΜΡ須脎格控制Μ確使所有材料均具相同櫬械加工摄方 可獲得由棒至棒或鑭件至鋪件皆均勻一致且具再製性之機 械性質。尤其是對經過數道再熱及鍛造之成型步驟之棒錠 之成品或近成品實施鑀造遇程中最為真切。鍛造實務陳產 品之外形，尤指其厚度而有不同。達到ASTM F799之性質 之難易及可能與否端視在通當溫度下鍛造材料時能否在緞 件内獲得所須殘留應力鼉而定。亦即*使用ΤΜΡ製造之符 合ASTM F799機械性質之播錠並不能侏證經鍛造機加工後 之鍛件可切合AS TM F799所規範之性質。為"引入”所須機 械性質而在低溫下進行加工，遂使棋具磨耗加劇，因此* 鑲件-鏑件之再製性亦須考應之。 氮，Μ氮化物形式出現和以碳化物形式出琨之碳一樣均 無法抑制晶粒成县°此特點顯琨一個輿多孔塗覆有關的問 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) .裝 ’訂 -4 ~ 本纸張尺度iWtSS家標料规格ί2Γ〇X297^*1： A6 B6_ 五、發明説明（3 ) 題，亦即•未黏結之楂入片。此類植入片經改良後具有較 接合後之植入片更佳之髑内固定性。為了製作一種多孔塗 覆之棺入片|將金屬粉末或細金鼷絲焼結在合金底材上。 燒结操作須將物件加熱到高溫使粉末與底材適當黏合。除 非採行特別的預防措施•否則此種高 '溫循瓒勢必造成晶粒 成長，嬌析，Μ及抗蝕性與強度減弱，尤其是疲勞強度之 底材產生微孔隙。 為解決晶粒尺寸之問题，已發展出一種散佈強化型之 "鈷系”合金（G ADS ”鈷系合金"）》如美園專利第4 , 668 , 290 號述及之G A I) S ”鈷糸”合金含有散佈之金躧氣化物可補償燒 结製程中之不良影#。G A D S ”鈷糸”合金只能Μ粉末冶金製 程而非鑛造/鍛造製程製作。 ί4濟部中央標f-AH工消伢合作社印努 {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝 G A D S ”鈷系”合金含有一棰散佈且相當硬之金屬氣化物可 明顯強化合金，不過亦使其相當難Μ加工。G A D S ”鈷糸”合 金粉末結合後經加工製成棒錠》合金棒錠成品經超音波檢 測出其中含有少最在合金熱加I時形成之識孔隙。此種指 示顯然係選擇之熱加工參數（棒溫或每道處理之減少量）， 及/或基材與散佈之金鼷氧化物之塑性差異所致。業已發 琨，G A DS ”鈷糸”合金之棒錠難Μ施Μ令矯童而且已知在冷 -矯直製程中材料偶而會破裂，顯然係因金鼷氧化物顆粒 之存在導致應力加強所致。棒型GADS"鈷系”合金之冷矯直 量有限*使材料製成之成品棒之製程既困難而且昂貴。 G Λ D S "鈷糸”合金因内含散佈金屬氧化物亦難Μ加工。因 此，合金主要製成鍛造棒型。鍛堦棒經進一步之熱加工處 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210x297公釐丨_ ^濟部中夾柞φ工消费合作社印奴 A6 _ B6 五、發明説明（4 ) 理可除去任何微孔隙。 氮為热知之多孔塗覆植人片使用之強化麵，如述於基爾 那（T. (Cilner)等在"氮強化之P75-76合金生物金屬協 會第11届年會會刊，4月2 5 - 2 8日，1 9 8 5年。該文獻證實 多孔塗覆之「75-76合金（?<丨至多3.00%)之降伏強度經氮 化後可提高至約7 5 k s I。不遇，增加之降伏強度仍未達到 ASTM F799要求之最小降伏強度值120 ks ί 。未氮化而碳 含最0.07%之材料，其降伏強度約50 ksi (3 40 MPa)。 關於在Λ S T M F 7 5合金中同時添加氮和碳可提稃合金之延 性及其降伏與抗拉強度亦有研究。美固專利第3 , 86 & , 5 8 5 號所述之合金含有至多0.5%之碳及0. 15至0. 5%之氮。雖 然該合金報告之延性有提昇，但其降伏與抗拉強度仍未符 合ASTM F799要求之機械性質。 粉末冶金製程亦已用於"鈷絡鎢21"及F75-87合金製手術 植人片之生產上。一般均熟知粉末冶金之產品較鏞造/鍛 造產品具有更均質之微結構。熟知粉末治金之產品之機械 性質一般可符合ASTM F75 -87 (最小降伏強度65 ksi)所須 ，但無法達A S T M F 7 9 9 (最小降伏強度1 2 0 k s i )之要求。熟 知粉末冶金之產品纆遇熱櫬械加工後可達到ASTH F799要 求之機械性質。粉末冶金之產品亦可賴時效熱處理K增加 硬度及提昇櫬械性質，如降伏強度。粉末冶金之產品經退 火後使合金之強度及硬度顯著降低因而無法連到ASTM F799規範之最小硬度，至少35 HRC。植入工業所須之硬度 為等於或大於35 HRC才可使應用在活體之植入Η裝置具有 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（210X297公釐丨_ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝 .訂 A6 B6_ 五、發明説明（5 ) 最佳性能。 前述有闞鏞造或纗進/鍛造產品Μ及熟知之粉末冶金之 產品之問題中，大部份均可根據本發明製備（:〇 - C「- Μ 〇鋼物 件之方法解決。根據本發明，一方面提出一種製_具有強 度’硬度，延性，及抗蝕性之姐合特性之合金鋼物件之方 法。此方法包含了粉狀合金R料之製備步驟，包含之主要 成份W重量百分率計，C至多約0.3 5 :¾，Μ η至多約1 . 0 0 % ，Si至多約 1·00%，Cr 約 26.0-30.0%，Mo 約 5.0-7.0%， fU至多約3 % * N至多約0 . 2 5 96，F e至多約〗.0 0 % ,而其 餘主要為C 〇。在各個重量分率限中均須控制C及Μ之含量 才能滿足下列闞係式： 62.866 + 360.93x(*C)+286.633 xUH)-682.165x(iSC)K-641 .702x (IN)2>120 〇 再者，生成氧化物之元素，如鎂.鈣，鋁，釔，謂[，钛或 皓均保持非常低，即不超過0 . 0 1 %，以免形成金屬一氣化 物相對根據本發明製作之粉末冶金物件造成不利影響。 粉狀合金配料在擇定之溫度與臟力下因結後形成-_·涸幾 乎完全緻密之胚體。此處及全說明書之術語”幾乎完全緻 密”意指金饜粉末胚體幾乎沒有内連孔隙。本發明之目的 ，一種幾乎完全緻密之胚體其密度至少約為理論密度之 9 5 %。固結後，胚體再經機械熱加工即可獲得所須之產品 -7- 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4规格（210X297公釐 {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝 '訂 n J83100201號専利申睛茱 1 〇中々銳明審铬芷百（85fe qj谨免

五、發明説明（） 形式。 根據本發明之另一方面係提岀--種畿乎完全緻密，由 Co-Cr-Mo合金粉末製成之粉末冶金物件。該合金粉末以重 量分率計，主要包含C至多約0.3 5%，Μη至多約1.00%， Si 至多約 1.00%，Cr 約 26.0-30.0%，Mo 約 5,0-7.0%， Ni至多約3.00%，N至多約0.25%，Fe至多約1.00 % ’而 其餘主要為Co。在各個重量分率隈中均須控制C及N之含 黴才能滿足下列Μ係式： 62.866 + 360.93x(J：C)+286.633x UN) - 6 8 2 . 1 6 5 χ (* C ) 2-641 . 702x(XN)21120 ^ 上述之合金粉末中生成氧化物之金屬含量不齷過約0.01% 式 St g ife 明 __ 圓1顯示ON對Co-Cr-Mo類型合金0.2%屈膣強度之效應 ，其中苻號””代表確貢屈賸強度且苻號” ”代表預 測之第一及第二力量。 ^丨¢-- (請先《讀背面之注意^項再填寫本页) 訂 經濟部中夬標準局員工消费合作社印裝 根據本發明之方法實施時，先製備一棰合金粉末配料’ 再固结成幾乎完全緻密胚體，然後熱加工成所須形狀與樣 式。合金粉末之成份一般適用於AS TM F7 5-87抑或AS TM F799-87 。不過•碳及氮董均須控刺才能使合金粉末製成 之物件在熱加工條件處理後具衡櫬械性質，亦即*降伏及 抗拉強度，延性，反硬度達到或‘超.過ASTM F 7 5 - 8 7及 ASTM F799-87 〇 根據本發明製成之一種較佳成份之粉末冶金物件，其主 要成份Μ重量分率計含有，至多約0.35%之礪，錳，矽及 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210χ297公釐） 線 A6 B6 五、發明説明（7 ) 辨至多各為1.0%，約26-30% _之_，至多約3¾，較佳至 多約1 . 0 %之練•約4 - 7 %之鉗《至多約0 . 2 5涔之氮》而其 餘主要為鈷。粉末冶金物件内之生成氣化物之金鼷含量不 超遇約0 . 01 % Μ免在合金结構中出琨金臛氧化物相。此種 金屬氧化物對根據本發明製成之粉末冶金物件之所須性質 有不利之影響。 製備合金粉末配料時，碳及規量均須控制才能滿足下列 闞係式： 62.866 + 360.93x(*C)+286.833x(a：H )-682. 165χ(!ϋΠ2-641.702x(XH)2之120。 較佳之合金粉末中碳及氮之總暴至少約〇.31%_。合.金粉末 中含有約0· 19-0. 29%之碳Μ及約〇. 13-0. 25%之氮時可獲 得良好之結果。合金粉末中含有約025 - 〇,2 8%之碳及約 〇· 15 - 0. 20%之氮可獲致最佳结果。 製備合金粉末之較佳方法搽利用材料合金化時產生之熱 量將其熔化成融熔態合金，其成份Μ重撒分率計如下：碳 至多為0.35%，錳至多為1.00¾，矽至多為1.00% ,絡為 26 ·0-30 · 0%，鉬為5,〇_7.〇%，練至多為3%，鐵至多為 1 . 00% ’而其餘主要為鈷。雖然可使用其他之熔化技藉， 但是較佳之熔化技赫為真空感應熔化（v〖M。 溶化過程中，VIM爐中回充一播分颳之鈍氣，例如氮氣 "或者’ V I Μ爐中回充一種分®之覆蓋氣體，内含一種純 -9- 本纸張尺度適用中國國家標準丨CNS)甲4規格！ 210X 297公釐） {請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝 .訂 A6 B6 五、發明説明（8 ) (請先閱讀背面之;±意事項再填寫本頁) 氣及氮氣。鈍氣或ϋ蘧氣體存在峙’丨吏融培合:金過熱到融 溶合金内可獲得所須氮量之壤定潘度”七熟知此技藝者均 了解’融熔Co-Cr-Mo合金中氮之平衡溶解度與融熔合金之 ‘度成反比且直接與熔化器内之氮氣分應之平方根值成正 比。此遇熱之融熔合金利用氮氣霧化成大致為球形之粉末 顆粒。霧化後之合金最好在純.氣中冷卻.从免粉末顆粒過度 氮化及氧化。冷卻後，將合金粉末遇篩以取得所要之顆粒 尺寸，然後再混合。 過飾及混合好之合金粉末填.入一鎇不锈網罐中獲得所須 之充填密度後再將罐子封閉。鼸子最好裝上一個配件使罐 子可和真空泵連接起來。與真空泵適當接合後，把充滿粉 末之罐子置於高溫中烘焙同時將罐子内部抽輿空。加熱與 -訂 真空處理捋續一段時間到足Μ將粉末及罐内氣體大致排除 為止。 充滿粉末之罐子經除氣後，密封並與稟空栗隔雛。再將 充滿粉末之罐子置於高溫及高嚴下固結一段時間到形成幾 乎完全緻密之合金粉末。雖然有其他熟知之技鉍*例如陶 瓷粒形固结（CERAC0N)，快速全方向固結UUC)或其他流 體横固结技韉，或熱擠製可使用但是較佳之固結技替為 熱均懕（HIP)。 ί'ί濟部t央栉工消1Ϊ-合作社印11 提好知得 於最热獲 肋度 Μ 而 有溫末工 方结粉加 •固金熱 結.合行 固過之進 下不結軋 湛。固滾 高度已或 在工 〇 ’ 好加度軋 最熱溫壓 子之化 ， 罐料熔造 之配初鍛 末末‘之， 粉粉末軋 滿金粉祖 充合金如 上之合例 際結過 -實固超法 高不方 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS.丨甲4规格（210X297公釐t A6 B6 五、發明説明（9 ) 所須之產品型式。固鎗之合金粉末最好在約2〗00F進行熱 加工將已定型而且烴熱加工處理之合金粉末胚體加工成最 後之商用尺寸。最好以加工方式把熱加工棒之罐子殘留部 份去除。 雖言退火後或未退火材料都可锺作鍛造或加工板*但最 好遇是採用未退火材料，因為其具有較小之晶粒》特定用 途者不須要有很高之強度，熱加I後之合金粉末胚體可以 退火處理之。業已證實，根據本發明之方法製作之物件在 經過至多約2 2 2 0 F之退火後，其硬度超過3 5 H R C。經退火 之材料較僅熱加工之材料而言，在冶金方面之優點係螫體 材料之碳化物外形較一致。經退大之材料内部之碳化物均 勻地分佈在晶粒與晶界上*至於儀熱加工之材料，碳化物 則泰半出現在晶界上。在特定應甩上，碳化物最好均均地 分佈。 ILfiL. 實例卜4為4桶檷稱500磅蠢之合金粉末熱艚 > 其成份 之重最分率示於表I中，均於具讎氣艘霧化單元之V I Μ内 賴真空慼應熔化（V I Μ)熔製出。表I亦示出所製備出之類 似商用粉末，熱體Α之成份之重最分率，其成份符合 ASTM F75-87之規格。 熔化實例之熱賭時，剛開始須將爐子油舆空至真空計壓 力*約9微米汞柱。在熔化實例1及2與熱體Λ之期間， V I Μ煻内須回充分壓約2 0英时汞柱之氬氣。在熔化實例3 及4之期間，V I Μ爐内須回充分靥約2 0英时汞柱之氮氣， 本纸張尺度通用中國國家標準（CNS)甲4规格（210X297公發) {請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁~ -訂 ^ Α6 Β6 五、發明説明（10 ) 然後再充入分壓約10英时汞柱之氟氣。 S熔融態時，每一熱體均過熱至約2900F 。過熱後，把 熔融之合金，賁例卜4接上管路並導入氮氣^其驟化成大 致呈球肜之粉末顆粒。熔融之合金，熱體A則通Μ氬氣霧 化之。為免冷卻時過度氮化，實例卜4之合金粉末均在氣 氣分懕下冷卻。由5棰熱體取出之每一種合金粉末均過篩 至—100號之篩網再混合之。 宪Τ {請先閲讀背面之注意事項再填莴皋頁) SMI 奮例2 mm L· 0.22 0.27 0,19 0.28 0.28 0·28 Si 0.6Θ 0,64 0.66 P 0.002 0.003 0,003 s 0.002 0.001 0,002 Cr 28:62 28.45 28.55 Ni 0.09 0.21 0.11 Mo 6.05 6.09 6.05 Cu <0.01 <0.01 <0.01 Fe 0,13 0.23 0.13 A1 0.004 0.004 0.003 N 0.15 0.15 0,20 0 0.0155 0-0156 0.0151 Co Bal. Bal . B-siX *

68 5 310891 226005100 ·*·00···· ο ο ο . · 8 ο 6 ο 0 0 2 V 0 0 0 0 5 5 8 i ΟΗ • ο · 0134 Bal. i&lftA 0.28 0.27 0.65 0-0010.001 28.580.20 6.07<0.01 0.17 0.009 0.004 0-0150 Bal. 訂 ^ i2濟部中夬找.;ι,·=?Ηχ消费合作社印51 由實例卜4中取出之每種粉末皆以氣壓充填入一镧半徑4 英吋X壁厚0 . 065英时X長96英时之不綉鑭罐内。由實例 3取出之粉末通常填入本文中渰實例3 A及3 B所設計之二棰 罐内。振動合金粉末使罐内之粉末充填密度達到最大，然 後將每個鳙子覆上一層具有真空管之頂板再密封住。充滿 粉末之罐子與輿空泵相接，抽輿空至興空計壓力’低於1 奄米汞杵並目.瞬時加熱至2 5 0 F持鑛足夠時間1合金粉末及 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格U10X297公釐i Α6 Β6 五、發明説明（11 ) 罐内氣體排出為止。經過烘焙及排氣步驟後，把真空管摺 縐及焊接使罐子密封住。 然後在2 2 0 0 F * 1 5 k s i之壓力下進行4小時之熱均顧處 理直到成為幾乎完全緻密體。熱均壓後之罐子在一個大氣 氣氛爐中加熱至2 0 7 5 士 2 5 P ,再從半徑3 . 6英时粗軋到半 徑2 . 5英时。然後將半徑2 . 5英时之棒材切割，再熱至 2075 士 25F ·熱軋至終潘略高於1 900Ρ ，半徑為1,5英时 之棒材。所有罐子均經過熱加工。而比較用之熱厢Α之粉 末則同樣地製2 · 5英时及1 . 5英时之圖棒。 從實例卜4中選出所有半徑為2 . 5英时之櫸材Μ及從商 用ASTM F75材料之熱膊A (ΑΑ，ΑΒ，及ΛΟ中選出3 _(3) 半徑為2.5英吋之棒材當作樣品。亦可從賁例卜4中選出 所有半徑為1 . 5英时之棒材K及從熱賭A (AD，AE，AF， A G，及A Η )中選出5個（5)半徑為1 . 5英时之棒材當作樣 品。每個樣品製備成具低應力之槔狀室溫拉伸試片（檷距 直徑為0 . 252英时）然後測試之。表I I即是在室溫下之拉伸 試驗結果，包括 0 . 2 %之補償降伏強度（〇 . 2 % Y S )及最大 抗拉強度（UTS)，單位以ks ί計，伸長分率（伸長率），截 面稹減縮分率（RA分率），以及洛兖威爾（Rockvel丨）C鈒硬 度（硬度- HRC)。表II中亦示出ASTH P799-8?所規範之機械 性質Μ利參考。 (旖先閱讀背面之注意事項再璘寫本頁一 -裝 訂 <£濟部中央栉·;'ι^9工消伢合作社印,? -13- 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4_规格Ui〇_X297公釐丨: 310344 五、發明説明（12 ) ^濟部十央櫺f-A,1H工消费作社印11

表JI 材徑^55555555 ^半^22222222 t /H°'1

23A3B4AA3AC 11X11

X

SS5S5S555S -23a3b4adaeafagah 〇.2%YS V7S ^al)_ X42.9 (k»i) 192,0 136.0 150.1 142.9 192.4 146,9 197.0 200.0 88.0 X€9,5 90.n 1€7.4 92*6 178.0 Ϊ43.3 1^2 Λ 1S1.7 197.4 139.4 189,9 144-1 191.3 147.S 195.6 116.6 X7O.0 118.2 170.5 110.3 171.7 X12.3 171.3 114‘9 174.0 8556655 ft· /2 xxllllxl 長里

RA οοο0°ο ο ο i21 S$O067211 112XX1222 _0000000000 3499952^6 647 « * « * ** · *1* ·τ+* 0 6 7 9 6 6 8Τ έτ ϋ l i 11 1^2 硬度

™eoo9s7152 12211X2X2 6 0 1 45.0 44.0 46.5 43. S 42.0 41 .Q 39.5 42.54?75" 4€.0 43-5 43.0 44.0 41.0 42.0 30.0 39.5 39.0 ASTM F799 120 lv〇 12 12 Jg 表11中所示之資料係根撺本發明製備之半徑為2 , 5英时 之熱軋棒材求出，其降伏及拉伸強度符合ASTM F799 -87之 要求而那些M ASTM F75合金粉末製镅者則非 <：.再者，由商 用Ρ7 5合金粉末製備之半徑為1.5英时之棒材也未達 ASTM F799-87之要求，至於根據本發明製備之半徑為1.5 英吋之棒材則道高於ASTM F799-87要求之強度及硬度，同 時保有卓越之延性。 將半徑為1 . 5英时之热軋棒树分成兩姐，每姐中之樺材 由實例1 - 4中選出。一姐經热軋而未退火之棒材置於米達 特（>^(13「1:)矯直櫬中實施矯直窳理。第二組棒材在222(^ 退火，然後箝壓矯直處理。退火係把棒材置入一個可加熱 至1 500F之爐子内，昇潙達退火溫度後持續2小時，然後 水泎至室溫。未退火及退火棒材再Μ車床_ ®ij熱均颳罐之 -14 ~ 木纸張尺度適用中國國家標準（CNS):甲4規格（2.10X2.97公釐) {請先閲讀背面之注意事項再構寫本頁} A6 B6 五、發明説明（13 ) 殘邊。開罐後，須把樺材再矯直處理才可磨到彎折之表面 。然後詳細檢視謂棒表面缺陷及Μ超音波檢測内部缺陷。 棒材表面良好而且未檢測出有内部缺陷存在、 選出之棒材樣品經圓削後進行另外之試驗。每個樣品製備 成一棰低應力之棒狀拉伸試片及冶金試片。未退火棒材之 室溫拉伸試驗结果列於未退火材料之表I I I Α中，包括〇 . 2 %之補償降伏強度（0 · 2 % YS )及最大抗拉強度（1.1 TS ) Μ k s i計，伸長分率（伸長分率），截面積減縮分率（R A分率 )，Μ及洛克威爾C級硬度（硬度-丨丨R C )。 表 II ΙΑ {請先閲讀背面之注意事项再填寫本頁) 材徑寸5'5"s"5"5 樺半 ndi11111· 實例 0.2%YS UTS |8被 fkeil ItoU, 1 143.3 1^7,6 2 I3€.7 16Θ.2 3A X39.5 190.5 3& 140.4 190.4 4 141.1 193,a 畏案 伸分

A 0 7 9 18 2 112 1 ο ο ο ο ο W 6 5 2 2 ο »_««· 8 6 6 3 3 /X 1 1 1 2 1 9 0 9 ο ο 4 4 3 0X91 .訂 未退火棒材經金相觀察出之晶粒大小尺寸结果列在表 ΙΙΙΒ中。表ΙΙΙΒ之資料包含碳，氮，及破加鲺之重量分率 W及測得之ASTM晶粒尺寸。 ^ β濟郎中夬標'"局：以工消伢合作社印^ 賴 ί i 01777 tx*J 2 2 2 2 2 w tiB ο ο ο ο ο au 劣 j 2 € 5 S 9 5UJ.2.1.1.1.1 i ο ο ο ο ο £ ο ο ο ο ο 1 2 2 6 4 3 4 4 4 ASTM晶粒 尺寸鼴礓 12 12 12 12

退火棒材之室溫拉伸試驗結乘列於未退火材料之表I V A 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)肀4规格（2Η)X 297公釐； 310344 A6 B6 五、發明説明（14 ) 中，包含0.2%之補償降伏強度（0.2%YS)及最大抗拉強度 ，M k s i計，伸長分率（伸長分率 >，截面積減縮率（R A分 率），Μ及洛克威爾C鈒硬度（硬度-HR(:)。

ILISA 材徑寸 I5"5"5"5··5 樺半一kix-l 1 1 m. 0>2%YS HHtiUL. ϋΤβ smi ~Λ 100.0 187.3 A 101,7 105.9 l*S-4 3B 103.5 X07.3 111.3 198.0 俦分3533292934 長盔 ο ο 0 .0 ο 1 ο 1 β A i H .i-8 8 5 4 7 2 2 2 2 -44667 -33333 未退火樺材經金相顴察出之晶粒大小尺寸結果列在表 IV B中。表IV B之資料包含碳*掇，及碳加氮之靈最分率 M及測得之ASTM晶粒尺寸。 實例 IBM 1 2 3A 3B 4 ο 000 ο

X 0 17 7 7 2 2 2 2 2

mm wtX l 0.22 0.16 0.15 0.15 0,1S £ Μ 1 6 2 2 6 4 3 4 4 4 ο ο ο ο ο ASTM晶粒 fiSEB 68 6-7 9 9 9 I I-- 7 7 7 表IIIA及IIIB之資料顯示，根據本發明製備之未退火之 粉末冶金物件其櫬械性質遨超遇ASTM F799-87之要求而且 具有所須之细晶粒尺寸。雖然表IVA及IVB之資枓顯示. 根據本發明製備之粉末冶金物件苒經2 2 2 OF退火後仍未達 到ASTM F799-87要求之降伏強度，但是Μ較佳成份製成此 棰物件時，亦即*實例3Α，3Β，及4 ，則確實可獲得高於 3 5丨丨R C之硬度。因此，根撺本發明製成之粉末冶金物件通 於在退火時仍須具高硬度之用途上。 I請先閲讀背面之注意事項再填窝本頁> > 訂 本纸張尺度適用中國國家樣準（CNS)甲4规格（210x297公釐:1 第83100201號專利申謫案 . 中节銳明軎修不莨（ _310344 經濟部中央梯隼局員工消费合作社印裝 五、發明説明（） 下表5係7個於申請人之製衡製得鑭櫸姐成百分比。簧 例5 - 8係依照本發明方法製得且為本發明粉末合金物件之 代表實施例，實例9及1 0偽如實例5 - 8般製備，但其碳氮 和及氮含量並不在本發明範圍内，實例11則為傳统繡造成 形材料且其碳氮含量總和不在本發明範围内 表ν 元素 實洌5 實洌.6 實例7 .實例S 實例9 實例_[0 實例U C 0.20 0.21 0.27 0.27 0,28 0,2.0 0.05 Μη 0,28 0.2S 0.2S 0.28 0.27 0.40 0.76 Si 0.66 0.6S 0.64 0,65 0.65 070 0 59 P 0.003 0.002 0.003 0.003 0 001 0-002 0.002 S 0 002 0.002 0.00 [ 0.001 0001 0.003 0.002 Cr 28.55 28.62 28.45 28.50 28.58 28.00 27.44 Ni 0.11 0.09 0.21 0.18 0.20 0.14 0.23 Mo 6.05 6.05 6,09 6,09 6.07 6.00 5.46 Cu <0.01 <0.01 <0.01 <0.01 <0.Gt < 0 05 <0.0! Fe 0.13 0.13 0.23 0.15 0Λ7 0.10 0.27 A1 0.003 0.004 0.004 0.005 0.009 — 0.04 N 0.22 0.16 0.15 (118 0.0.04 0.006 0.18 ON 0.42 0.38 0.42 0 46 0.284 0.206 0.33 Co 差額 差額 差額 差頦 差額 差额_ 差額 -17 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（2丨〇乂297公釐） (請先閱讀背面之注意事項#填寫本頁) 裝

苐S3100201號專利申謂茱 中立說明窖修正酉（S S芘Q h爹 曰 A* » «Β. 五、發明说明（） 圔1顯示機械測試（尤指0 . 2 %屈眼強度）结果。蹰 圼數據明顯說明本發明粉末治命物件之增進駆服強度3 _ 注意者為，只有實例5至8苻合或超邊ASTM P799-87之最 低屈腋強度要求，即，1 2 0 k s i屈服強度。 綜觀本發明之前述Μ及檢視之實例發現，本發明提出新 顆之粉末冶金製品Μ及一種製作此種物件之新穎方法ώ以 粉末冶金成型之產品，例如棒材，線材，或板材，Μ狀或 近似網狀產品| Μ及根據本發明所製之符合或超過ASΤΜ F 79 9 - 8 7之要求而無須熱機製程之鍛件。再者，粉末冶金 之成型製品及本發明之鍛件與熱知之粉末冶金產品相較下 ，微孔-隙顯著地減少。因為~其朱含有散佈金靨氧化物•而 根據本發明製備之粉末冶金之成製品提供卓越之鍛造度及 加工度。Μ本發明製備之粉末冶金產品製成之手術植入片 及其他S療裝置具有較鏞造或鏞造-及-鍛造物件更精鍊 及均霣之结構。根據本發明製成之粉末冶金物件之截结構 經改良後與鑲造或鏞造/鍛造之產品相較下•使每件-每 件產品之一致性提昇，以及機械性霣更一致> 用Μ說明術語之專有名詞及表示式並不受限制。除非其 I .. .. I ·--j - -II ........... j ΙΙΪ |「I -^水 ml I c π请先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

,1T τ 線 經濟部中央榡準局負工消费合作社印製 等範 此利 用專 引議 意申 刻之 會明 不發 則本 否在 , 知 義認 同應 述-0 敘遇正 與不修 點。的 特式行 之示可 何表棰 任及各 份詞作 部名可 有有内 中專圍 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297:公釐）

Claims (1)

1. 利《{晒修rilfc 、年:

   本 A 8 則 C8 D8 申請I利範園 一種 在 強 度 Λ ras of 度 延 性 R 抗》性 上 具 有 m Μ 特 Co-C Γ " Μ 〇合 金 物 件 製 法 t 其包含' 之 步 驟 如 下 製備 種 粉 吠 合 金 配 料 1 Η a 重量分 率 計 其 主 要 碳 至 - 多 η 0.35 錳 至 多 1.00 至 多 1.00 鉻 2 6 .0 -30.0 鉬 5 . 0 - 7.0 鏵 至 多 3.00 ΛΧί 0 . 1 3 -0.25 '♦Λ Hi 至 多 1.00 形 成 化 物 之 金 SB 賺 至 多 0.01 鈷 其 餘 其中 該 合 金 之 碳 及 檝 量 滿 足 下列闞 係 式 1 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 ⑴ 6 2 . 8 6 R + 3 R 0.9 3 X ( % C ) + 2 8 6 . 6 3 3 X (% «) - f> 8 2 . 1 6 5 X U C ) 2-641·702χί%Η)2>120 ϊ 及 (2) % C + % Ν > Ο . 3 1 ;目―接著在選定之溫度及朦力下固结該粉狀合金配料成幾乎完全 緻密之胚體，該溫度侮低於該金鼷粉末關始熔化之溫度 --------f 裝------訂------{ (請先閱讀背面之注項再填寫本頁) a 根棟申請專利範圍第1項之方法，其中該合金至少含有 0 . 1 9 %之碳。 根揀申謅專利範園第2項之方法*其中該合金之碳含鼍 本紙張尺度適用中國國家樑率（CNS ) A4規格（210X297公釐） 10344 ϋ D8 六、申請專利範圍 不超過0 . 30%。 根據申請專利範覼第1項之方法，其中該合金之練含量 至多1 . 0 %。 5- 根撺申請專利範圍第1項之方法*其包含之步驟為將胚 體機械熱加工成所須之產品型式。 6- 根據申請專利範圍第1項之方法，其中該粉狀合金配料 之製備步驟包含K下步驟： 在一容器中將材料熔化成融熔合金，其所含之成份κ 重最分率計有： M- 碳 0 . 19-0.35 $皿 至 多 1 . 00 矽 至 多 1 _ 00 m 26 .0-30.0 鉬 5 . 0-7.0 鎳 至 多 3.00 辨 至 多 1 · 00 形成氧化物之金饜 至 多 0 · 01 鈷 其 餘 經濟部中央標準局男工消费合作社印裝 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 以氮氣將該融熔合金霹化為合金粉末；並且 將合金粉末填入一種金屬罐中。 7. 根撺申請專利範圍第6項之方法·其中該金賵材料之熔 化步驟在真空計力下完成。 8. 根搏由請專利範圍第7項之方法，其中該金鼷材料之熔 本紙張尺度逋用中國鬮家標準（CNS〉A4规格（210X297公* ) 申請專利範圍 a 1L A8 B8 C8 D§ 化步驟係在一種鈍氣分壓下完成。 根撺申請專利範麵第8項之方法，其中該金矚材料之熔 化步驟在一種包含一種純氣及氮氣之覆邈氣髅分靨下完 成。 根楝申謓專利範圃第6項之方法，其中該融熔合金之霧 化步驟包括在一種鈍氣中冷卻合金粉末之步驟。 經濟部中央橾率局負工消费合作社印裝 —種粉末冶金物件，其係根據申謫專利轉國第1項之方 法，由具有下列組合物 震最百分比 製得： -M t . % 碳 至多0 . 35 錳 至多1 . 00 矽 至多1 . 00 m 26.0-30.0 鉬 5.0-7.0 鏵 至多3.00 氮 0.13-0.25 Δ*» IfH 至多1 . 00 形成氣化物之金驅 至多0.01 鈷 其餘 其中該合金之碳及氮量滿足下列鼷偽式： U) 62.866+360.93x(XC)+286.633x(«H)-682.165x(%C) ?-641.702x (%H) 2>120 ； 7¾. (2) % C + % N > 0.31° 本紙張尺度逋用中國國家橾率（CNS ) Α4规格（2!0Χ297公釐} --------------ir-----Λ一 (请先聞讀背面之注意事項异填寫本κ) 310344 AU Β8 C8 DB 六、申請專利範圍 12- 根據申請專利範圍第1 1項之粉末冶金物件，其中該合金 至少含有0.19%之碳。 13. 根揀申請專利㈣圍第12項之粉末冶金物件，其中該合金 之碳不超過0.30 %。 U. 根棟申請專利範圍第11項之粉末冶金物件，其中該合金 含 0 . 19-0 . 29% 之碳。 15- 根棟申請專利範圍第11項之粉末冶金物件，其中該合金 含 0 · 25-0 · 28% 之碳及 0 · 15-0. 20% 之氮。 16. 根據申請專利範園第11項之粉末冶金物件，其中該合金 至多含1 . 0 %之縛。 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 笨· I 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨OX297公釐）