ES2982521T3

ES2982521T3 - Una aleación de titanio en fase beta y wolframio

Info

Publication number: ES2982521T3
Application number: ES19727988T
Authority: ES
Inventors: Codina Luis Duocastella; Serranos Isabel Perez; Parreu Arnau Vidal
Original assignee: Life Vascular Devices Biotech SL
Current assignee: Life Vascular Devices Biotech SL
Priority date: 2018-05-28
Filing date: 2019-05-27
Publication date: 2024-10-16
Anticipated expiration: 2039-05-27
Also published as: EP3802894C0; WO2019228963A1; JP2021525152A; JP7561035B2; US12037663B2; US20210198771A1; EP3802894B1; EP3802894A1

Abstract

La presente invención se refiere a una aleación de titanio beta que comprende de 15% a 40% en peso de tungsteno y una cantidad restante de titanio de hasta 100% en peso; en donde la aleación comprende de 70% a 100% en volumen de una estructura de grano beta equiaxial y a procesos para su preparación. La invención también se refiere a un dispositivo médico implantable hecho de la aleación de titanio beta. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Una aleación de titanio en fase beta y wolframio

Esta solicitud reivindica el beneficio de la solicitud de la patente europea EP18382365.7 presentada el 28 de mayo de 2018.

La presente invención se refiere a aleaciones de titanio que contienen wolframio. En particular, se refiere a una nueva aleación de beta titanio que comprende entre un 15% y un 40% en peso de wolframio; y una cantidad restante de titanio de hasta el 100% en peso; en donde la aleación comprende del 70% al 100% en volumen de una estructura de grano beta equiaxial. La invención también se refiere a un dispositivo médico implantable hecho de aleación de beta titanio que contiene wolframio.

Antecedentes de la técnica

El titanio (Ti) se ha usado durante mucho tiempo en odontología y medicina para implantes. Durante los años, no solo se usaba Ti comercialmente puro, sino también algunas aleaciones tales como las aleaciones de Ti binarias y ternarias. Se han considerado muchos elementos metálicos para fabricar nuevas aleaciones de titanio para uso médico. Los criterios clave para seleccionar elementos de aleación son tener una alta resistencia y una alta ductilidad. Estas propiedades pueden lograrse mediante el uso de aleaciones de titanio en fase beta (8). La fase beta del titanio o aleaciones de titanio se refiere a una de las dos formas alotrópicas de titanio que tiene una estructura cúbica centrada en el cuerpo que generalmente se encuentra a alta temperatura. La fase beta proporciona un módulo más bajo y una mejor resistencia a la fatiga en comparación con la fase alfa (a), normalmente encontrada en el titanio a temperaturas más bajas.

Para estabilizar la fase beta a bajas temperaturas, pueden añadirse elementos de aleación "estabilizadores beta" que incluyen niobio (Nb), molibdeno (Mo), tantalio (Ta), vanadio (V), cromo (Cr), manganeso (Mn), cobalto (Co), níquel (Ni) y cobre (Cu), circonio (Zr) o estaño (Sn). Sin embargo, el principal inconveniente de estas aleaciones es la biocompatibilidad de los elementos de aleación.

Se desean aleaciones biocompatibles altamente dúctiles y de alta resistencia para aplicaciones médicas, tales como implantes ortopédicos y dispositivos médicos implantables. Se desea una buena ductilidad tanto por ser lo suficientemente conformable (maleable) para producir la forma final mediante el trabajo del metal como por poseer suficiente resistencia a la fractura y la deformación para aplicaciones médicas.

En el estado de la técnica se han descrito otros elementos de aleación de titanio biocompatibles que incluyen, entre otros, wolframio. Las aleaciones de titanio que contienen wolframio tienen una gran resistencia al desgaste. Sin embargo, el wolframio es un elemento metálico pesado que causa graves problemas de segregación cuando se incorpora a la tecnología industrial de fundición de lingotes. De hecho, la gran diferencia de densidad entre el titanio y el wolframio en combinación con la disparidad entre sus puntos de fusión da como resultado la obtención de aleaciones no homogéneas que comprometen las propiedades mecánicas de la aleación resultante.

El documento JPH09194968 describe una aleación con 5-50% p/p de wolframio y la cantidad restante de titanio; una cabeza de palo de golf hecha con él; y procedimientos para su preparación. También describe que la aleación tiene suficiente resistencia al desgaste y tenacidad para preparar la cabeza de un palo de golf. Sin embargo, no dice nada sobre la microestructura de las aleaciones (es decir, la presencia/ausencia de estructura de grano) y sus propiedades mecánicas. Por otro lado, el procedimiento de preparación implica realizar la etapa (i), que corresponde a la etapa (a) del procedimiento de la presente invención, a una temperatura (a 1600 °C) inferior al punto de fusión del wolframio (3000-3500 °C), de este modo no se consigue una fundición completa del wolframio y el titanio; y las partículas de wolframio no fundidas (no disueltas) permanecen en la aleación final.

Además, el documento US20080029186 describe una aleación de titanio con 9-20% p/p de wolframio y la cantidad restante de titanio que tiene un esfuerzo de fluencia(yielding stress)de al menos 827,37 MPa (120.000 psi) y una ductilidad de al menos el 20% de alargamiento. Se describe específicamente una aleación de titanio con el 15% en peso de wolframio y la cantidad restante de titanio que tiene un esfuerzo de fluencia de 854,95 MPa (124.000 psi), una resistencia máxima a la tracción(ultimate tensile strength)de 910,11 MPa (132.000 psi) y un alargamiento del 26,8%. Sin embargo, guarda silencio sobre la microestructura de las aleaciones. El procedimiento de preparación comprende el procesamiento pulvimetalúrgico, seguido de etapas de trabajo en caliente y posterior tratamiento térmico. El procesamiento de polvo metálico implica combinar el polvo de wolframio y titanio mezclándolo a temperatura ambiente, compactando, seguido de sinterización al vacío y después prensado isostático en caliente para producir un material completamente denso. De hecho, el procesamiento pulvimetalúrgico se realiza a una temperatura inferior al punto de fusión del wolframio, de este modo tampoco se consigue una fundición completa del wolframio y del titanio. Por consiguiente, las partículas de wolframio no fundidas (no disueltas) también permanecen en la aleación final.

Finalmente, Frayet al.describen una aleación de titanio con el 10% o 15% p/p de wolframio y producida mediante métodos de pulvimetalurgia. Se describen específicamente aleaciones de Ti/15W y Ti-6Al-4V/15W entre otras. Frayet al.describen la microestructura no uniforme de las aleaciones. De hecho, se describe que todas las aleaciones descritas contienen una matriz con dos fases que tienen estructura alfa/beta de Widmastatten, con una gran cantidad de wolframio en solución sólida y partículas de polvo de wolframio dentro de la matriz. El método de pulvimetalurgia se realiza a una temperatura inferior al punto de fusión del wolframio, de este modo no se consigue una fundición completa del wolframio y el titanio. Por consiguiente, las partículas de wolframio no fundidas (no disueltas) permanecen en la aleación final. (consúltese "Microstructure and mechanical properties of Ti/W and Ti-6AI-4V/W composites fabricated by powder-metallurgy", Materials science and engineering: A, Elsevier, Ámsterdam, Países Bajos, vol. A344, pp. 103-112).

Por lo tanto, existe una necesidad de desarrollar nuevas aleaciones de titanio que contengan wolframio y que tengan propiedades altamente mecánicas para su uso en el campo médico.

Resumen de la invención

Los inventores han descubierto una aleación de beta titanio y wolframio que tiene del 70% al 100% en volumen de una estructura de grano beta equiaxial que es una aleación metaestable que tiene una alta resistencia y una alta ductilidad uniforme. En particular, las aleaciones de la presente invención tienen las propiedades apropiadas para ser usadas en aplicaciones médicas, por ejemplo, como dispositivo médico implantable.

Adicionalmente, los inventores también han descubierto que la aleación de beta titanio de la presente invención es una aleación "transformable por deformación" que muestran efectos transformadores de deformación cuando la fase beta está en estado metaestable (es decir, es enfriada rápidamente(quenched)desde la región beta T alrededor de la temperatura transus beta). Sin desear quedar ligado a teoría alguna, parece que los mecanismos de deformación de los efectos transformadores de deformación pueden manifestarse mediante transformación martensítica inducida por estrés (SIM, por sus siglas en inglés), deslizamiento de macla mecánica y dislocación. Estos mecanismos pueden activarse simultáneamente durante la deformación mecánica. Los efectos de transformación de deformación de la aleación de la presente invención son ventajosos porque el efecto de endurecimiento por deformación dinámico está asociado con las formaciones de martensita y/o maclas, permitiendo fortalecer el material en función de la deformación plástica y evitando la localización de la tensión (es decir, estrechamiento) en la fase temprana del flujo plástico, dando como resultado una ductilidad uniforme mejorada.

Por lo tanto, la invención se refiere a la aleación de beta titanio de la reivindicación 1; esta comprende del 15% al 40% en peso de wolframio; y una cantidad restante de titanio de hasta el 100% en peso; en donde la aleación comprende del 70% al 100% en volumen de una estructura de grano beta equiaxial. En particular, a una aleación de beta titanio que comprende del 15% al 28% en peso de wolframio; y una cantidad restante de titanio de hasta el 100% en peso; en donde la aleación comprende del 70% al 100% en volumen de una estructura de grano beta equiaxial.

La invención se refiere al procedimiento para la preparación de la aleación de beta titanio de la reivindicación 9; este procedimiento comprende: (a) fusión a alta temperatura de cualquiera de los elementos usados como materia prima en atmósfera protectora, a una temperatura de 3000 °C a 3500 °C; (b) enfriar el material fundido obtenido en la etapa (a) a temperatura ambiente para obtener un lingote; (c) tratamiento térmico del lingote obtenido en la etapa (b) a una temperatura calculada mediante la siguiente ecuación: Tbeta ±100 °C; (d) enfriar rápidamente(quench)la aleación obtenida en la etapa (c) a temperatura ambiente; (e) trabajar mecánicamente la aleación obtenida en la etapa (d) para obtener una aleación trabajada; (f) tratar térmicamente la aleación trabajada obtenida en la etapa (e) a una temperatura calculada mediante la siguiente ecuación: Tbeta ±100 °C; y (g) enfriar rápidamente(quench)la aleación trabajada obtenida en la etapa (f); en donde Tbeta es como se define a continuación.

Y la invención se refiere a un dispositivo médico implantable hecho de la aleación de beta titanio tal como se define en la reivindicación 10.

Breve descripción de los dibujos

La Fig. 1 muestra las imágenes de microscopía óptica (OM) de la microestructura de la aleación de titanio y wolframio 1 de la presente invención. La sección A muestra las imágenes OM de la aleación 1 que tiene el 100% en volumen de fase beta al final del tratamiento térmico y trabajo mecánico. Y la sección B muestra las imágenes OM de la aleación 1 que tiene aproximadamente el 82,4% en volumen de la fase beta transformada durante el ensayo de tracción en maclas mecánicas (62,0% en volumen) y martensita (20,4% en volumen) después de la deformación.

Descripción detallada de la invención

Todos los términos como se usan en el presente documento en esta solicitud, salvo que se especifique lo contrario, se entenderán en su significado habitual como se conoce en la técnica. Otras definiciones más específicas para determinados términos y expresiones como se usan en la presente solicitud son como se exponen a continuación y pretenden aplicarse de manera uniforme a lo largo de la memoria descriptiva y las reivindicaciones a menos que una definición expuesta expresamente de otro modo proporcione una definición más amplia.

Para los fines de la presente invención, cualquier intervalo proporcionado incluye los extremos tanto inferior como superior del intervalo.

El término "aleación" se refiere a una solución sólida o mezcla líquida de un metal con un segundo material, dicho segundo material puede ser un metal, un no metal u otra aleación.

Para el fin de la invención, la expresión "solución sólida" se refiere a una forma sólida de una solución. El término "solución" se refiere a una mezcla homogénea compuesta por dos o más sustancias. En una mezcla tal, un soluto es una sustancia disuelta en otra sustancia, conocida como disolvente. El disolvente es la fracción mayor de la mezcla (es decir, titanio) y los componentes restantes presentes en la solución distintos del disolvente se denominan solutos. En particular, los disolventes pueden ser gases, líquidos o sólidos. Si el disolvente es un sólido, entonces la solución es una solución sólida en donde los gases, los líquidos y otros sólidos pueden disolverse.

Por consiguiente, significa que el término "aleación" se refiere a un sólido en una mezcla sólida homogénea. El procedimiento de preparación de una solución sólida implica mezclar los componentes en forma líquida y después solidificar la mezcla resultante.

Los términos "cantidad restante" y "cantidad equilibrada" tienen el mismo significado y se usan de manera indistinta. Se refieren a la cantidad suficiente de titanio necesaria para alcanzar el 100% en peso de la composición.

El término "metaestable" se refiere a un estado de pseudoequilibrio del titanio que tiene una energía libre mayor que el verdadero estado de equilibrio. Esto significa que la aleación es capaz de adaptarse a la tensión de deformación y la deformación no sólo por dislocación, deslizamiento sino también por la activación de maclas mecánicas y fases martensíticas.

"La fase beta" del titanio o aleaciones del titanio se refiere a una de las dos formas alotrópicas de titanio que tiene una estructura cúbica centrada en el cuerpo termodinámicamente estable a alta temperatura (titanio puro 882 °C).

La expresión "porcentaje (%) en peso" se refiere al porcentaje de cada ingrediente de la aleación en relación con el peso total.

Las expresiones "porcentaje (%) en volumen" o "% volumen/volumen" o "% v/v" o "% en vol" tienen el mismo significado y se usan indistintamente. Se refieren al volumen de la estructura de grano beta equiaxial en relación con el volumen total de la aleación o el volumen de la fase beta transformada durante el ensayo de tracción en maclas mecánicas y martensita después de la deformación.

La expresión atmósfera "protectora" se refiere a cualquier atmósfera que reemplace el aire ambiente. Para los fines de la presente invención, una atmósfera protectora es una atmósfera que incluye vacío o un gas inerte tal como argón, nitrógeno o helio.

El término "enfriamiento rápido(quenching)"se refiere a un enfriamiento rápido en una solución a base de agua o de aceite.

La expresión "temperatura ambiente" se refiere a una temperatura del entorno, sin calentamiento ni enfriamiento, y generalmente está comprendida de 20 °C a 25 °C.

En una realización, la aleación de beta titanio comprende del 15% al 35% en peso de wolframio; y una cantidad restante de titanio de hasta el 100% en peso. En una realización, la aleación de beta titanio que comprende del 15% al 28% en peso de wolframio; y una cantidad restante de titanio de hasta el 100% en peso. En una realización, la aleación de beta titanio comprende del 18% al 22% en peso de wolframio; y una cantidad restante de titanio de hasta el 100% en peso. La fracción de volumen de la fase beta puede medirse mediante varios métodos conocidos en el estado de la técnica tales como el método de difracción cuantitativa de rayos X (XRD) y el método de difracción por retrodispersión de electrones (EBSD). En la presente invención, la medición de la fracción de volumen de la fase beta se realizó mediante difractograma de rayos X que comprende 3 picos característicos a 38,9, 56,4 y 70,7 ± 0,3 grados 2 theta a una radiación Cu-Ka, A = 1,5406 A, y después la fracción de volumen de la fase beta se cuantificó mediante refinamiento de Rietveld. El refinamiento de Rietveld es un método comúnmente usado para el tratamiento posterior del perfil de difracción de rayos X. Este método se realiza mediante simulación teórica del perfil experimental, que proporciona la cuantificación del volumen de la aleación que se encuentra en fase beta (consúltese D. L. Bish et al J. Appl. Cryst. "Quantitative Phase Analysis Using the Rietveld Method", 1988, Vol. 21, pp. 86-91).

En una realización, la aleación de beta titanio de la invención consiste en del 15% al 35% en peso de wolframio; y una cantidad restante de titanio de hasta el 100% en peso. En una realización, la aleación de beta titanio de la invención consiste en del 15% al 28% en peso de wolframio; y una cantidad restante de titanio de hasta el 100% en peso. En una realización, la aleación de beta titanio de la invención consiste en del 18% al 22% en peso de wolframio.

En una realización, la aleación de beta titanio de la invención comprende del 80% al 100% en volumen de una estructura de grano beta equiaxial. En una realización, la aleación de beta titanio de la invención comprende del 90% al 100% en volumen de una estructura de grano beta equiaxial. En una realización, la aleación de beta titanio de la invención comprende del 95% al 100% en volumen de una estructura de grano beta equiaxial. En una realización, la aleación de beta titanio de la invención comprende del 98% al 100% en volumen de una estructura de grano beta equiaxial. En una realización, la aleación de beta titanio de la invención comprende del 99% al 100% en volumen de una estructura de grano beta equiaxial. En una realización, la aleación de beta titanio de la invención comprende el 100% en volumen de una estructura de grano beta equiaxial.

En una realización, la aleación de beta titanio de la invención es aquella en donde cada grano de la estructura de grano beta equiaxial tiene un diámetro promedio de 0,01 |jm a 200 |jm. En una realización, la aleación de beta titanio de la invención es aquella en donde cada grano de la estructura de grano beta equiaxial tiene un diámetro promedio de 0,01 jm a 180 jm . En una realización, la aleación de beta titanio de la invención es aquella en donde cada grano de la estructura de grano beta equiaxial tiene un diámetro promedio de 0,01 jm a 160 jm . En una realización, la aleación de beta titanio de la invención es aquella en donde cada grano de la estructura de grano beta equiaxial tiene un diámetro promedio de 0,01 jm a 140 jm .

En una realización, la aleación de beta titanio de la invención es aquella en donde cada grano de la estructura de grano beta equiaxial tiene un diámetro promedio de 0,5 jm a 120 jm . En una realización, la aleación de beta titanio de la invención es aquella en donde cada grano de la estructura de grano beta equiaxial tiene un diámetro promedio de 2 jm a 90 jm . En una realización, la aleación de beta titanio de la invención es aquella en donde cada grano de la estructura de grano beta equiaxial tiene un diámetro promedio de 5 jm a 70 jm . En una realización, la aleación de beta titanio de la invención es aquella en donde cada grano de la estructura de grano beta equiaxial tiene un diámetro promedio de 8 jm a 60 jm . En una realización, la aleación de beta titanio de la invención es aquella en donde cada grano de la estructura de grano beta equiaxial tiene un diámetro promedio de 10 jm a 50 jm . En una realización, la aleación de beta titanio de la invención es aquella en donde cada grano de la estructura de grano beta equiaxial tiene un diámetro promedio de 12 jm a 40 jm .

La expresión "diámetro promedio" se refiere al tamaño del grano beta equiaxial medido en jm . La medición se realizó con un aparato apropiado mediante técnicas analíticas convencionales tales como, por ejemplo, determinación microscópica utilizando un microscopio electrónico de barrido (MEB). En la presente invención, el diámetro promedio se midió mediante los métodos de prueba convencionales para determinar el tamaño de grano promedio de acuerdo con la norma ASTM E112.

En una realización, la aleación de beta titanio de la invención comprende del 18% al 25% en peso de wolframio y la cantidad restante de titanio hasta el 100% en peso. En una realización, la aleación de beta titanio de la invención comprende del 20% al 23% en peso de wolframio y la cantidad restante de titanio hasta el 100% en peso. En una realización, la aleación de beta titanio de la invención comprende el 21% en peso de wolframio y una cantidad restante de titanio de hasta el 100% en peso. En una realización, la aleación de beta titanio de la invención consiste en el 21% en peso de wolframio y una cantidad restante de titanio de hasta el 100% en peso.

En una realización, la aleación de beta titanio de la invención comprende además al menos un elemento metálico seleccionado del grupo que consiste en iridio, tantalio, platino, oro, hierro, niobio, circonio, estaño y molibdeno.

En una realización, la aleación de beta titanio de la invención consiste en del 15% al 40% en peso de wolframio; al menos un elemento metálico seleccionado del grupo que consiste en iridio, tantalio, platino, oro, hierro, niobio, circonio, estaño y molibdeno; y una cantidad restante de titanio de hasta el 100% en peso. En una realización, la aleación de beta titanio de la invención consiste en del 15% al 35% en peso de wolframio; al menos un elemento metálico seleccionado del grupo que consiste en iridio, tantalio, platino, oro, hierro, niobio, circonio, estaño y molibdeno; y una cantidad restante de titanio de hasta el 100% en peso. En una realización, la aleación de beta titanio de la invención consiste en del 15% al 28% en peso de wolframio; al menos un elemento metálico seleccionado del grupo que consiste en iridio, tantalio, platino, oro, hierro, niobio, circonio, estaño y molibdeno; y una cantidad restante de titanio de hasta el 100% en peso. En una realización, la aleación de beta titanio de la invención consiste en del 18% al 22% en peso de wolframio; al menos un elemento metálico seleccionado del grupo que consiste en iridio, tantalio, platino, oro, hierro, niobio, circonio, estaño y molibdeno; y una cantidad restante de titanio de hasta el 100% en peso.

En una realización, la aleación de beta titanio de la invención comprende además al menos un elemento metálico seleccionado del grupo que consiste en iridio, tantalio, platino, oro, hierro, niobio, circonio y estaño. En una realización, la aleación de beta titanio de la invención consiste en del 15% al 40% en peso de wolframio; al menos un elemento metálico seleccionado del grupo que consiste en iridio, tantalio, platino, oro, hierro, niobio, circonio y estaño; y una cantidad restante de titanio de hasta el 100% en peso. En una realización, la aleación de beta titanio de la invención consiste en del 15% al 35% en peso de wolframio; al menos un elemento metálico seleccionado del grupo que consiste en iridio, tantalio, platino, oro, hierro, niobio, circonio y estaño; y una cantidad restante de titanio de hasta el 100% en peso. En una realización, la aleación de beta titanio de la invención consiste en del 15% al 28% en peso de wolframio; al menos un elemento metálico seleccionado del grupo que consiste en iridio, tantalio, platino, oro, hierro, niobio, circonio y estaño; y una cantidad restante de titanio de hasta el 100% en peso. En una realización, la aleación de beta titanio de la invención consiste en del 18% al 22% en peso de wolframio; al menos un elemento metálico seleccionado del grupo que consiste en iridio, tantalio, platino, oro, hierro, niobio, circonio y estaño; y una cantidad restante de titanio de hasta el 100% en peso. En una realización, la aleación de beta titanio de la invención consiste en del 18% al 22% en peso de wolframio; al menos un elemento metálico seleccionado del grupo que consiste en iridio, tantalio, platino, oro, hierro, niobio, circonio y estaño; y una cantidad restante de titanio de hasta el 100% en peso.

En una realización, la aleación de beta titanio de la invención comprende además iridio.

En una realización, cuando la aleación de beta titanio de la invención comprende además de 1 a nueve elementos metálicos M1-9, entonces la cantidad de cada elemento metálico (y-i-g) y la cantidad de wolframio (x) se calcula mediante la siguiente ecuación:

Ti-Weq%W = Ti-x%W-y1/F1&M1-y2/F2%M2-y3/F3%M3-y4/F4%M4-y5/F5%M5-y6/F6%M6-y7/F7%M7-y8/F8%M8-yg/F9%M9

en donde:

Weq% en peso) se calcula mediante la siguiente ecuación:

Weq% en peso = cantidad sustituida de wolframio (% en peso) / factor de equivalencia (F)

en donde el factor de equivalencia es el siguiente:

x es mayor que 0,

cada y1-g se selecciona independientemente de 0 y mayor que 0;

[Weq = x+ I(y1/F1+y2/F2+ y3/F3+y4/F4+y5/F5+y6/F6+y7/F7+y8/F8+yg/Fg)] está comprendido de 15 a 40; y

[x+ I(y1 y2+y3+y4+y5+y6+y7+y8+yg)] está comprendido entre 4,5 y 49,9.

En una realización, [x+ X(y1+y2+y3+y4+y5+y6+y7+y8+yg)] está comprendido entre 4,55 y 49,9.

En una realización, [x+ £(y1/F1+y2/F2+ y3/F3+y4/F4+y5/F5+y6/F6+y7/F7+y8/F8+yg/Fg)] está comprendido de 15 a 28; y [x+ I(y1 y2+y3+y4+y5+y6+y7+y8+yg)] está comprendido entre 4,55 y 49,9.

En una realización, cuando la aleación de beta titanio de la invención comprende además de 1 a ocho elementos metálicos M1-8, entonces la cantidad de cada elemento metálico (y-ua) y la cantidad de wolframio (x) se calcula mediante la siguiente ecuación:

Ti-Weq%W = Ti-x%W-y1/F1&M1-y2/F2%M2-y3/F3%M3-y4/F4%M4-y5/F5%M5-y6/F6%M6-y7/F7%M7-y8/F8%M8

en donde:

x es mayor que 0,

cada y1-8 se selecciona independientemente de 0 y mayor que 0;

[Weq = x+ I(y1/F1+y2/F2+ y3/F3+y4/F4+y5/F5+y6/F6+y7/F7+y8/F8)] está comprendido de 15 a 40; y

[x+ I(y1 y2+y3+y4+y5+y6+y7+y8)] está comprendido entre 4,5 y 49,9.

En una realización, [x+ E(y1+y2+y3+y4+y5+y6+y7+y8)] está comprendido entre 4,55 y 49,9.

En una realización, [x+ £(Yi/Fi+y2/F2+ Y3/F3+y4/F4+y5/F5+y6/F6+y7/F7+y8/F8)] está comprendido de 15 a 28; y [x+ Kyi+y2+y3+y4+y5+ya+y7+y8)] está comprendido entre 4,55 y 49,9.

En una realización, la aleación de beta titanio de la invención comprende además una cantidad de iridio que comprende del 2% al 4% en peso. En una realización, la aleación de beta titanio de la invención comprende además una cantidad de iridio que comprende del 3% al 4% en peso. En una realización, la aleación de beta titanio de la invención comprende además el 3,6% en peso de iridio.

En una realización, la aleación de beta titanio de la invención comprende del 18% al 40% en peso de wolframio, del 2% al 4% en peso de iridio y la cantidad restante de titanio hasta el 100% en peso. En una realización, la aleación de beta titanio de la invención comprende del 18% al 35% en peso de wolframio, del 2% al 4% en peso de iridio y la cantidad restante de titanio hasta el 100% en peso. En una realización, la aleación de beta titanio de la invención comprende del 18% al 25% en peso de wolframio, del 2% al 4% en peso de iridio y la cantidad restante de titanio hasta el 100% en peso. En una realización, la aleación de beta titanio de la invención comprende del 18% al 22% en peso de wolframio, del 2% al 4% en peso de iridio y la cantidad restante de titanio hasta el 100% en peso. En una realización, la aleación de beta titanio de la invención comprende del 20% al 23% en peso de wolframio, del 2% al 4% en peso de iridio y la cantidad restante de titanio hasta el 100% en peso. En una realización, la aleación de beta titanio de la invención comprende el 21% en peso de wolframio, el 3,6% en peso de iridio y la cantidad restante de titanio hasta el 100% en peso. En una realización, la aleación de beta titanio de la invención consiste en el 21% en peso de wolframio, el 3,6% en peso de iridio y la cantidad restante de titanio hasta el 100% en peso.

En una realización, la aleación de beta titanio de la invención tiene un esfuerzo de fluencia comprendido de 400 MPa a 1000 MPa. En una realización, la aleación de beta titanio de la invención tiene un esfuerzo de fluencia comprendido de 550 MPa a 900 MPa. En una realización, la aleación de beta titanio de la invención tiene un esfuerzo de fluencia comprendido de 600 MPa a 800 MPa. Las expresiones "tensión elástica", "YS", " esfuerzo de fluencia " y "punto elástico" tienen el mismo significado y se usan indistintamente. Se refieren a la tensión a la que un material comienza a deformarse plásticamente, que es irreversible. En otras palabras, es la tensión máxima que puede aplicarse sin exceder un valor específico de deformación permanente. En la presente invención, la "tensión elástica" se caracterizó mediante ensayo de tracción uniaxial de acuerdo con la norma ASTM E8/E8M.

En una realización, la aleación de beta titanio de la invención tiene una resistencia máxima a la tracción comprendida de 650 MPa a 1100 MPa. En una realización, la aleación de beta titanio de la invención tiene una resistencia máxima a la tracción comprendida de 700 MPa a 1000 MPa. En una realización, la aleación de beta titanio de la invención tiene una resistencia máxima a la tracción comprendida de 730 MPa a 980 MPa. Como se usan en el presente documento las expresiones "resistencia máxima a la tracción" y "UTS" tienen el mismo significado y se usan de manera indistinta. Se refieren a la tensión máxima que puede soportar un material antes de fracturarse. En la presente invención, la UTS se midió mediante ensayo de tracción uniaxial de acuerdo con la norma ASTM E8/E8M.

En una realización, la aleación de beta titanio de la invención tiene un alargamiento de rotura(elongation after fracture)comprendido del 30% al 65%. En una realización, la aleación de beta titanio de la invención tiene un alargamiento de rotura comprendido del 35% al 60%. Las expresiones "alargamiento de rotura" y "El" tienen el mismo significado y se usan de manera indistinta. Se refieren al porcentaje de alargamiento informado en una prueba de tracción, es decir, el alargamiento máximo de la longitud del calibre dividido por la longitud del calibre original. En la presente invención, el El se midió mediante la fórmula (Lu - Lo) / Lo x 100 en donde Lu representa la longitud calibrada en el momento de la fractura y Lo representa la longitud calibrada original de acuerdo con la Norma europea EN 10002 y la norma ASTM E8M.

En una realización, la aleación de beta titanio de la invención tiene un módulo de Young comprendido de 80 GPa a 140 GPa. En una realización, la aleación de beta titanio de la invención tiene un módulo de Young comprendido de 85 GPa a 130 GPa. Las expresiones "módulo de Young" y "módulo elástico" tienen el mismo significado y se usan de forma indistinta. Se refieren a la medición de la rigidez de un material sólido. Es una propiedad mecánica de los materiales sólidos elásticos lineales. Define la relación entre tensión (fuerza por unidad de área) y deformación (deformación proporcional) en un material. En la presente invención, se mide mediante la prueba de tracción uniaxial ASTM E8/E8M.

En una realización, la aleación de beta titanio de la invención tiene una velocidad promedio de endurecimiento por deformación de 1000 MPa a 2500 MPa. En una realización, la aleación de beta titanio de la invención tiene una velocidad promedio de endurecimiento por deformación de 1500 MPa a 2000 MPa. En una realización, la aleación de beta titanio de la invención tiene una velocidad promedio de endurecimiento por deformación de 1600 MPa a 1800 MPa. La expresión "velocidad promedio de endurecimiento por deformación" y "SHR" tiene el mismo significado y se usan indistintamente. Se refieren a la velocidad promedio del efecto de endurecimiento en función de la deformación por tracción: media(cto/cfe). En la presente invención, se midió a partir de curvas de tensión verdadera (a)-deformación verdadera (e) mediante pruebas de tracción uniaxial ASTM E8/E8M.

En una realización, la aleación de beta titanio de la invención tiene una o más de las siguientes propiedades: un esfuerzo de fluencia comprendido de 400 MPa a 1000 MPa; una resistencia máxima a la tracción comprendida de 650 MPa a 1100 MPa; un alargamiento de rotura comprendido del 30% al 65%; y un módulo de Young comprendido de 80 GPa a 140 GPa.

En una realización, la aleación de beta titanio de la invención tiene un esfuerzo de fluencia comprendido de 400 MPa a 1000 MPa; y una resistencia máxima a la tracción comprendida de 650 MPa a 1100 MPa. En una realización, la aleación de beta titanio de la invención tiene un esfuerzo de fluencia comprendido de 400 MPa a 1000 MPa; y un alargamiento de rotura comprendido del 30% al 65%. En una realización, la aleación de beta titanio de la invención tiene un esfuerzo de fluencia comprendido de 400 MPa a 1000 MPa; y un módulo de Young comprendido de 80 GPa a 140 GPa. En una realización, la aleación de beta titanio de la invención tiene una resistencia máxima a la tracción comprendida de 650 MPa a 1100 MPa; y un alargamiento de rotura comprendido del 30% al 65%. En una realización, la aleación de beta titanio de la invención tiene un alargamiento de rotura comprendido del 30% al 65%; y un módulo de Young comprendido de 80 GPa a 140 GPa. En una realización, la aleación de beta titanio de la invención tiene una resistencia máxima a la tracción comprendida de 650 MPa a 1100 MPa; y un módulo de Young comprendido de 80 GPa a 140 GPa.

En una realización, la aleación de beta titanio de la invención tiene un esfuerzo de fluencia comprendido de 400 MPa a 1000 MPa; una resistencia máxima a la tracción comprendida de 650 MPa a 1100 MPa; y un alargamiento de rotura comprendido del 30% al 65%. En una realización, la aleación de beta titanio de la invención tiene un esfuerzo de fluencia comprendido de 400 MPa a 1000 MPa; una resistencia máxima a la tracción comprendida de 650 MPa a 1100 MPa; y un módulo de Young comprendido de 80 GPa a 140 GPa. En una realización, la aleación de beta titanio de la invención tiene un esfuerzo de fluencia comprendido de 400 MPa a 1000 MPa; un alargamiento de rotura comprendido del 30% al 65%; y un módulo de Young comprendido de 80 GPa a 140 GPa. En una realización, la aleación de beta titanio de la invención tiene un esfuerzo de fluencia comprendido de 400 MPa a 1000 MPa; una resistencia máxima a la tracción comprendida de 650 MPa a 1100 MPa; un alargamiento de rotura comprendido del 30% al 65%; y un módulo de Young comprendido de 80 GPa a 140 GPa.

Cabe señalar que la estructura y las características mecánicas apropiadas de las aleaciones de titanio y wolframio de la presente invención están determinadas por la composición química de la aleación y también por el procesamiento termomecánico de la mezcla de metales que forman la aleación. La aleación de beta titanio de la invención también puede definirse por su procedimiento de preparación, por lo tanto, es la que puede obtenerse mediante un procedimiento que comprende: (a) fusión a alta temperatura de cualquiera de los elementos usados como materia prima en atmósfera protectora, a una temperatura de 3000 °C a 3500 °C; (b) enfriar el material fundido obtenido en la etapa (a) a temperatura ambiente para obtener un lingote; (c) tratamiento térmico del lingote obtenido en la etapa (b) a una temperatura calculada mediante la siguiente ecuación: Tbeta ±100 °C; (d) enfriar rápidamente(quench)la aleación obtenida en la etapa (c) a temperatura ambiente; (e) trabajar mecánicamente la aleación obtenida en la etapa (d) para obtener una aleación trabajada; (f) tratar térmicamente la aleación trabajada obtenida en la etapa (e) a una temperatura calculada mediante la siguiente ecuación: Tbeta ±100 °C; y (g) enfriar rápidamente(quench)la aleación trabajada obtenida en la etapa (f); en donde Tbeta se calcula mediante la siguiente ecuación:

Tbeta=825-6,54Weq

cuando la aleación comprende además al menos un elemento metálico (M) seleccionado del grupo que consiste en iridio, tantalio, platino, oro, hierro, niobio, circonio, estaño y molibdeno, entonces el Weq se calcula mediante la siguiente ecuación:

Ti-Weq%W = Ti-x%W-y1/F1&M1-y2/F2%M2-y3/F3%M3-y4/F4%M4-y5/F5%M5-y6/F6%M6ry7/F7%M7-y8/F8%M8-yg/F9%M9

en donde:

Ti es la cantidad de Titanio;

x es la cantidad de wolframio y es mayor que 0;

cada M1-9 es diferente y corresponde al elemento metálico seleccionado de iridio, tantalio, platino, oro, hierro, niobio, circonio, estaño y molibdeno;

y-i-9 es la cantidad de cada elemento metálico M1-9 y cada y-i_9 se selecciona independientemente de 0 y mayor que 0;

F1-9 es el factor de equivalencia como se define anteriormente;

[Weq = x+ I(y-i/F1+y2/F2+ y3/F3+y4/F4+y5/F5+y6/F6+y7/F7+y8/F8+y9/F9)] está comprendido de 15 a 40; y

[x+ I(y1 y2+y3+y4+y5+y6+y7+y8)] está comprendido entre 4,5 y 49,9; particularmente 4,55 y 49,9.

o como alternativa; cuando la aleación comprende además al menos un elemento metálico (M) seleccionado del grupo que consiste en iridio, tantalio, platino, oro, hierro, niobio, circonio y estaño, entonces el Weq se calcula mediante la siguiente ecuación:

Ti-Weq%W = Ti-x%W-y1/F1&MTy2/F2%M2-y3/F3%M3-y4/F4%M4-y5/F5%M5-y6/F6%M6ry7/F7%M7-ya/F8%M8 en donde:

Ti es la cantidad de Titanio;

x es la cantidad de wolframio y es mayor que 0;

cada M1-8 es diferente y corresponde al elemento metálico seleccionado de iridio, tantalio, platino, oro, hierro, niobio, circonio y estaño;

y1-8 es la cantidad de cada elemento metálico M1-8 y cada y1-8 se selecciona independientemente de 0 y mayor que 0;

F1-8 es el factor de equivalencia como se define en la reivindicación 5;

[Weq = x+ £(yi/Fi+y2/F2+ y3/F3+yVF4+y5/F5+y6/F6+y7/F7+y8/F8)] está comprendido de 15 a 28; y

[x+ K y i y2+y3+y4+y5+y6+y7+y8)] está comprendido entre 4,5 y 49,9; particularmente 4,55 y 49,9.

La expresión "obtenible mediante" se usa en el presente documento para definir cada aleación específica de la invención mediante el procedimiento para obtenerlo y se refiere al producto obtenible mediante cualquiera de los procedimientos correspondientes descritos en el presente documento. Para los fines de la invención las expresiones "obtenible", "obtenido" y expresiones equivalentes se usan indistintamente y, en cualquier caso, la expresión "obtenible" abarca la expresión "obtenido".

En una realización, la aleación de beta titanio de la invención es obtenible mediante un procedimiento en donde la etapa de fusión a alta temperatura (a) se logra realizando un procedimiento seleccionado del grupo que consiste en arco eléctrico, inducción, plasma y haz de electrones. En una realización, la aleación de beta titanio de la invención es obtenible mediante un procedimiento en donde la etapa (a) se lleva a cabo mediante arco eléctrico. Este procedimiento permite obtener la fusión total de todas las materias primas. Por lo tanto, el lingote obtenido después de la etapa (b) es una solución sólida homogénea.

La expresión "materia prima" se refiere a aquellos materiales usados para formar la aleación de la presente invención. Específicamente, la materia prima es una fuente de material que proporciona los componentes de la aleación. Para el fin de la invención, las materias primas se refieren a titanio, wolframio y los elementos metálicos seleccionados del grupo que consiste en iridio, tantalio, platino, oro, hierro, niobio, circonio, estaño y molibdeno. En una realización, la aleación de beta titanio de la invención es una que es obtenible mediante un procedimiento en donde la materia prima no está en forma de polvo. En una realización, la aleación de beta titanio de la invención es una que es obtenible mediante un procedimiento en donde la materia prima está no micronizada o no molida.

La expresión "trabajo mecánico" se refiere a operaciones físicas sobre un material que lo deforman hasta darle la forma deseada. El trabajo mecánico incluye trabajos mecánicos tanto en frío como en caliente. Los ejemplos de trabajo mecánico apropiado para la presente invención incluyen, entre otros, flexión, corte, estiramiento, trituración, martilleo, laminación, afeitado, torsión, perforación y extrusión. En una realización, la aleación de beta titanio de la invención es aquella que es obtenible mediante un procedimiento que comprende repetir la etapa (e) hasta obtener la aleación trabajada deseada.

En una realización, la aleación de beta titanio de la invención es obtenible mediante un procedimiento en donde el trabajo mecánico se selecciona del grupo que consiste en laminación, estiramiento, perforación y extrusión. En una realización, la aleación de beta titanio de la invención es obtenible mediante un procedimiento en donde el trabajo mecánico comprende extrusión para formar barra, alambre, tubo y placa.

En una realización, en donde la aleación de beta titanio de la presente invención comprende del 15% al 40% en peso de wolframio; y una cantidad restante de titanio de hasta el 100% en peso; y la aleación comprende del 70% al 100% en volumen de una estructura de grano beta equiaxial, entonces la aleación es obtenible mediante un procedimiento en donde el tratamiento térmico de las etapas (c) y (f) se lleva a cabo a una temperatura comprendida de 640 °C a 925 °C. En una realización, en donde la aleación de beta titanio de la presente invención comprende del 15% al 35% en peso de wolframio; y una cantidad restante de titanio de hasta el 100% en peso; y la aleación comprende del 70% al 100% en volumen de una estructura de grano beta equiaxial, entonces la aleación es obtenible mediante un procedimiento en donde el tratamiento térmico de las etapas (c) y (f) se lleva a cabo a una temperatura comprendida de 640 °C a 925 °C. En una realización, en donde la aleación de beta titanio de la presente invención comprende del 15% al 28% en peso de wolframio; y una cantidad restante de titanio de hasta el 100% en peso; y la aleación comprende del 70% al 100% en volumen de una estructura de grano beta equiaxial, entonces la aleación es obtenible mediante un procedimiento en donde el tratamiento térmico de las etapas (c) y (f) se lleva a cabo a una temperatura comprendida de 640 °C a 925 °C.

En una realización, en donde la aleación de beta titanio de la presente invención comprende del 18% al 22% en peso de wolframio; y una cantidad restante de titanio de hasta el 100% en peso; y la aleación comprende del 70% al 100% en volumen de una estructura de grano beta equiaxial, entonces la aleación es obtenible mediante un procedimiento en donde el tratamiento térmico de las etapas (c) y (f) se lleva a cabo a una temperatura comprendida de 640 °C a 925 °C.

En una realización, en donde la aleación de beta titanio de la presente invención comprende del 15% al 40% en peso de wolframio, del 2% al 4% en peso de iridio y una cantidad restante de titanio hasta el 100% en peso; y la aleación comprende del 70% al 100% en volumen de una estructura de grano beta equiaxial, entonces la aleación es obtenible mediante un procedimiento en donde el tratamiento térmico de las etapas (c) y (f) se lleva a cabo a una temperatura comprendida de 640 °C a 925 °C. En una realización, en donde la aleación de beta titanio de la presente invención comprende del 15% al 35% en peso de wolframio, del 2% al 4% en peso de iridio y una cantidad restante de titanio hasta el 100% en peso; y la aleación comprende del 70% al 100% en volumen de una estructura de grano beta equiaxial, entonces la aleación es obtenible mediante un procedimiento en donde el tratamiento térmico de las etapas (c) y (f) se lleva a cabo a una temperatura comprendida de 640 °C a 925 °C. En una realización, en donde la aleación de beta titanio de la presente invención comprende del 18% al 25% en peso de wolframio, del 2% al 4% en peso de iridio y la cantidad restante de titanio hasta el 100% en peso; y la aleación comprende del 70% al 100% en volumen de una estructura de grano beta equiaxial, entonces la aleación es obtenible mediante un procedimiento en donde el tratamiento térmico de las etapas (c) y (f) se lleva a cabo a una temperatura comprendida de 645 °C a 895 °C. En una realización, en donde la aleación de beta titanio de la presente invención comprende del 18% al 22% en peso de wolframio, del 2% al 4% en peso de iridio y una cantidad restante de titanio hasta el 100% en peso; y la aleación comprende del 70% al 100% en volumen de una estructura de grano beta equiaxial, entonces la aleación es obtenible mediante un procedimiento en donde el tratamiento térmico de las etapas (c) y (f) se lleva a cabo a una temperatura comprendida de 640 °C a 925 °C.

En una realización, la aleación de beta titanio de la invención es obtenible mediante el procedimiento que comprende además una etapa adicional (b') de refundir el lingote obtenido en la etapa (b) repitiendo la fusión a alta temperatura de la etapa (a) y la etapa (b) de 1 a 5 veces. En una realización, la aleación de beta titanio de la invención es una que es obtenible mediante el procedimiento que comprende además una etapa adicional (b') de refundir el lingote obtenido en la etapa (b) repitiendo la fusión a alta temperatura de la etapa (a) y la etapa (b) de 2 a 4 veces.

En una realización, la aleación de beta titanio de la invención es obtenible mediante el procedimiento que comprende además una etapa adicional (h) después de la etapa (d), o después de la etapa (g), o después de las etapas (d) y (g) de secado y pulido de la aleación obtenida en la etapa anterior. En una realización, las etapas de secado y pulido pueden llevarse a cabo siguiendo cualquier método conocido en el estado de la técnica. Normalmente, estas etapas comprenden el secado con aire comprimido limpio a temperatura ambiente hasta que no queden residuos en el líquido, seguido del pulido mecánico de la aleación resultante usando medios abrasivos para la eliminación de la capa de oxidación.

Todas las realizaciones descritas anteriormente para la aleación de beta titanio de la invención caracterizadas por un procedimiento, también se aplican al procedimiento para la preparación de la aleación de la invención.

En una realización, la etapa (a) del procedimiento de la invención se realiza en atmósfera protectora, a una temperatura de 3000 °C a 3500 °C durante un período de tiempo comprendido de 1 minuto a 30 minutos; particularmente de 5 minutos a 10 minutos.

En una realización, la etapa (b) del procedimiento de la invención se realiza durante un período de tiempo comprendido de 2 minutos a 20 minutos; particularmente de 5 minutos a 10 minutos.

En una realización, las etapas (c) y (f) del procedimiento de la invención se realizan durante un período de tiempo comprendido entre 10 segundos y 1 hora; particularmente de 1 minuto a 30 minutos.

La expresión "dispositivo médico implantable" se refiere a cualquier tipo de aparato que se introduce total o parcialmente, quirúrgica o médicamente, en el cuerpo de un paciente o por intervención médica en un orificio natural y que está previsto que permanezca allí después del procedimiento.

En una realización, el dispositivo médico implantable hecho de la aleación de beta titanio de la presente invención es uno en donde cada grano de la estructura de grano beta equiaxial tiene un diámetro promedio de 10 jm a 50 |jm. En una realización, el dispositivo médico implantable hecho de la aleación de beta titanio de la presente invención es uno en donde cada grano de la estructura de grano beta equiaxial tiene un diámetro promedio de 12 jm a 40 jm .

En una realización, el dispositivo médico implantable hecho de la aleación de beta titanio de la invención es una endoprótesis vascular. La expresión "endoprótesis vascular" se refiere a una prótesis intravascular usada para reparar, fortalecer o mantener la luz interna de la vasculatura. En una realización, el dispositivo médico implantable hecho de la aleación de beta titanio de la invención es una endoprótesis vascular expandible con globo. Sobre la endoprótesis vascular expandible con globo, el implante está engarzado en la parte distal de un catéter, sobre la parte superior de un globo. Cuando está engarzada, la endoprótesis vascular presenta un diámetro pequeño asegurando de esta manera la capacidad de ser transportado hasta la parte deseada de la vasculatura del paciente. Una vez que se coloca la endoprótesis vascular en el área deseada, el globo se presuriza y se expande la endoprótesis vascular, ejerciendo fuerza contra la arteria.

En una realización, la endoprótesis vascular hecha de la aleación de beta titanio de la presente invención es una en donde cada grano de la estructura de grano beta equiaxial tiene un diámetro promedio de 10 jm a 50 |jm. En una realización, la endoprótesis vascular hecha de la aleación de beta titanio de la presente invención es una en donde cada grano de la estructura de grano beta equiaxial tiene un diámetro promedio de 12 jm a 40 jm .

También es parte de la invención un procedimiento para la preparación del dispositivo médico implantable hecho de la aleación de beta titanio, particularmente una endoprótesis vascular. La fabricación de la endoprótesis vascular de la presente invención puede conseguirse mediante cualquier método conocido en el estado de la técnica, normalmente trenzando un alambre, mediante corte láser de una chapa o mediante corte láser de tubo. Una vez cortada la forma de la endoprótesis vascular, la endoprótesis vascular se limpia para eliminar los restos de metal no deseado, así como para eliminar la capa de óxido formada durante el corte por láser. El procedimiento puede incluir un tratamiento térmico adicional de la parte cortada con láser de la endoprótesis vascular para mejorar las propiedades mecánicas de la endoprótesis vascular, como por ejemplo la fuerza radial y la resistencia a la rotura, entre otras. Después del procedimiento de descalcificación, que normalmente consiste en sumergir la endoprótesis vascular en una solución ácida, la endoprótesis vascular se pule. Este procedimiento de pulido puede realizarse mediante varios métodos, por ejemplo, con chorro de arena, en una centrífuga o mediante métodos de electropulido. Finalmente, pueden realizarse tratamientos de pasivación de la superficie de la endoprótesis vascular obtenida de esta manera para mejorar la biocompatibilidad y la resistencia a la corrosión del implante.

A lo largo de toda la descripción y en las reivindicaciones la palabra "comprende" y variaciones de la misma, no pretenden excluir otras características técnicas, aditivos, componentes o etapas. Adicionalmente, la palabra "comprende" abarca el caso de "consiste en". Los objetos, las ventajas y las características adicionales de la invención serán evidentes para los expertos en la materia tras examinar la descripción o pueden aprenderse poniendo en práctica la invención. Los siguientes ejemplos y dibujos se proporcionan a modo de ilustración y no se pretende que sean limitantes de la presente invención. Los signos de referencia relacionados con los dibujos y puestos entre paréntesis en una reivindicación, son únicamente para intentar aumentar la inteligibilidad de la reivindicación y no deben interpretarse como limitantes del alcance de la reivindicación. Adicionalmente, la presente invención cubre todas las posibles combinaciones de realizaciones particulares y preferidas descritas en el presente documento.

Ejemplos

Consideraciones generales

La medición del volumen de la fase beta se realizó mediante difractograma de rayos X que comprende 3 picos característicos a 38,9, 56,4 y 70,7 ± 0,3 grados 2 theta a una radiación Cu-Ka, A = 1,5406 A, y después la fracción de volumen de la fase beta se cuantificó mediante refinamiento de Rietveld como se define anteriormente.

La medición del diámetro promedio de los granos beta equiaxiales se realizó mediante los Métodos de prueba convencionales para determinar el tamaño promedio de grano de acuerdo con la norma ASTM E112.

La medición del volumen de la fase beta transformada durante el ensayo de tracción a maclas mecánicas y martensita después de la deformación se realizó mediante microscopio electrónico de transmisión (MET). Se descargaron discos de 3 mm de diámetro de las muestras después de pruebas de tracción. Se redujo cuidadosamente el espesor de los discos, primero mediante pulido mecánico a 150 jm y después mediante pulido electroquímico a aproximadamente 100 nm. La formación de imágenes de campo brillante (BF), la formación de imágenes de campo oscuro (DF) y la difracción de electrones de área seleccionada (SEAD) se realizaron para identificar cualitativamente las ubicaciones y los tipos de productos de deformación (maclas y martensita). Después se realizó un mapeo automatizado de orientación de cristales (ACOM) en varias zonas para cuantificar las fracciones de cada producto de deformación.

1. Composición de la aleación

La composición cualitativa y cuantitativa de las aleaciones de la presente invención (consúltese Aleación 1 y 2) se describe como sigue:

2. Procedimiento para la preparación

El procedimiento para la preparación de las aleaciones de la presente invención es como sigue:

2,1. Aleación 1

A. Materiales de partida

Placas de titanio puro (+99,6%) en estado recocido (disponibles en el mercado de Goodfellow).

Placas de wolframio puro (99,95%) en estado laminado (disponibles en el mercado de Goodfellow).

B. Elaboración

- Preparación del lingote

Las placas en bruto se cortaron en trozos cuadrados mediante una máquina cortadora de discos y las piezas cortadas se pesaron individualmente. Los trozos cuadrados obtenidos de esta manera se limpiaron con etanol y acetona y después se secaron con aire comprimido limpio.

Los trozos limpios se sellaron en el horno de fusión a alta temperatura que tenía una cámara con crisol de cobre. Particularmente, los trozos limpios se colocaron en el crisol de cobre, después se selló la curvatura para aislarla de la atmósfera. La atmósfera de la cámara de fusión se purgó con argón puro 5 veces y después se purgó con argón puro. Antes de calentar los trozos en bruto, se volvió a fundir un lingote de Ti-Zr para atrapar las impurezas residuales en la atmósfera del horno.

Todos los trozos en bruto se fundieron y se mezclaron a 3000-3500 °C en estado líquido, terminado formando un solo lingote de Ti-W. El lingote de Ti-W obtenido de esta manera se enfrió en el horno en atmósfera de argón hasta temperatura ambiente. El lingote se volteó en el horno para volver a fundirlo a 3000-3500 °C. La rotación del lingote y la refundición se repitieron 3 veces.

- Tratamiento térmico y trabajo mecánico

El lingote de Ti-W obtenido se colgó en un horno tubular vertical. El horno se selló y se bombeó a 10'5 mbar (vacío) y el lingote se calentó hasta 850 °C y se recoció a esta temperatura durante 30 minutos.

Al final de los 30 minutos, el lingote se liberó y se enfrió rápidamente(quenched)en un tanque que contenía agua a temperatura ambiente. El lingote inactivado se pulió mecánicamente para eliminar la oxidación de la superficie provocada por el enfriamiento rápido(quenching).A continuación se limpió el lingote con acetona y etanol y se secó con aire comprimido limpio.

El lingote limpio se laminó en una máquina laminadora a temperatura ambiente. La etapa de laminación se inició desde el espesor del lingote y se repitió en la misma dirección reduciendo progresivamente la distancia entre los dos rodillos. La etapa de laminado se terminó con una tasa de reducción de espesor del 95% (tasa de reducción de espesor = (espesor inicial-espesor final)/espesor inicial).

La lámina de Ti-W laminada se limpió y se colgó en un horno de enfriamiento vertical al vacío a 10'5 mbar. La lámina se calentó a 850 °C y se recoció durante 15 minutos a esta temperatura. La lámina de Ti-W se liberó al final de los 15 minutos y se enfrió rápidamente(quenching)en un tanque con agua a temperatura ambiente. La lámina de Ti-W enfriada rápidamente(quenched)se pulió mecánicamente y después se limpió y secó para obtener la lámina final hecha de la aleación 1 de la presente invención.

2,2. Aleación 2

A. Materiales de partida

Varillas de iridio puro (99,90%) en estado estirado (disponibles en el mercado de Goodfellow).

B. Elaboración

- Preparación del lingote

El procedimiento para la preparación del lingote de Ti-W-Ir es el mismo que el descrito para la aleación 1 usando como material de partida las placas en bruto de titanio y wolframio cortadas en trozos cuadrados mediante una máquina cortadora de discos y las varillas en bruto de iridio cortadas en cilindros cortos mediante máquina cortadora de discos.

- Tratamiento térmico y trabajo mecánico

El procedimiento para la preparación de una lámina final hecha de aleación 2 de la presente invención es el mismo que se describe para la aleación 2 usando como lingote de partida el lingote de Ti-W-Ir en lugar del lingote de Ti-W.

3. Propiedades mecánicas

A. Método de prueba de tracción

Se mecanizaron probetas de tracción con dimensiones de acuerdo con la norma ASTM E8M a partir de las aleaciones de la presente invención obtenidas en las secciones 2.1 y 2.2.

El protocolo de prueba de tracción estaba conforme con la normativa ASTM E8/E8M para métodos de prueba para pruebas de tensión de materiales metálicos.

El eje longitudinal de las probetas de tracción era paralelo a la dirección de laminación.

Las muestras se fijaron en una máquina de tracción Instron mediante el uso de asas mecánicas con acción de cuña. La tensión de la fijación se controló y compensó automáticamente mediante un instrumento de prueba de tracción (Instron 5966 con detector de fuerza de 10 kN) durante la fijación de la muestra para evitar la precarga.

El extensómetro de deformación de alta precisión (Instron 2630-102, /-50% de tensión máxima) se fijó al centro del medidor para medir la deformación.

La velocidad de deformación se fijó en 10'3 S-1.

Se probaron varias muestras en las mismas condiciones, después las curvas de tracción se trataron por el software Bluehill para obtener resultados finales.

B. Resultados

Los resultados de la prueba de tracción se resumieron en la siguiente Tabla:

Como se muestra en los resultados de la prueba de tracción, las aleaciones de la invención tienen la composición química y las propiedades mecánicas apropiadas para la preparación de un dispositivo médico implantable, que debería tener un esfuerzo de fluencia comprendido entre 400 MPa y 1000 MPa y un alargamiento de rotura comprendido entre el 30% y el 65%.

4. Fase y microestructura

A. Método

Especímenes:

Aleación obtenida después del tratamiento térmico y el trabajo mecánico.

Aleación obtenida después del ensayo de tracción.

Método:

Los especímenes se pulieron mecánicamente hasta obtener un acabado similar a un espejo y después la superficie pulida se sumergió en el reactivo de Kroll (una mezcla de HF, HNO3 y H2O) a temperatura ambiente durante 1 minuto. Las muestras pulidas se limpiaron con agua y etanol y después se secaron con aire comprimido. Se tomaron imágenes de microscopía óptica antes y después de la deformación por tracción en la superficie grabada.

Las imágenes de microscopía óptica fueron tomadas con un microscopio de metalografía Olympus PME con cámara CCD.

B. Resultados

Aleación 1

La aleación 1 tiene el 100% en volumen de fase beta al final del tratamiento térmico y trabajo mecánico formada en granos equiaxiales que tienen un diámetro promedio de aproximadamente 122 |jm (consúltese la Fig. 1A). Sin embargo, aproximadamente el 82% en volumen de la fase beta fue transformable por deformación durante la prueba de tracción en maclas mecánicas y martensita después de la deformación (consúltese la Fig. 1B).

Aleación 2

La aleación 2 tiene aproximadamente el 95% en volumen de fase beta al final del tratamiento térmico y trabajo mecánico formada en granos equiaxiales que tienen un diámetro promedio de aproximadamente 65 jm con precipitados finos dispersos en granos beta y en los límites de los granos. Sin embargo, aproximadamente el 80% en volumen de la fase beta fue transformable por deformación durante la prueba de tracción en maclas mecánicas y martensita después de la deformación.

Lista de citas

1. Métodos de prueba convencionales para determinar el tamaño promedio de grano de acuerdo con la norma ASTM E112

2. Métodos de prueba convencionales de acuerdo con la norma ASTM E8/E8M

3. Normativa europea EN 10002 ASTM E8M

4. D. L. Bish et al J. Appl. Cryst. "Quantitative Phase Analysis Using the Rietveld Method", 1988, Vol. 21, pp. 86 91)

5. JPH09194968

6. US20080029186

7. Fraryet al."Microstructure and mechanical properties of Ti/W and Ti-6AI-4V/W composites fabricated by powdermetallurgy", Materials science and engineering: A, Elsevier, Ámsterdam, Países Bajos, vol. A344, pp. 103-112).

Claims

REIVINDICACIONES 1. Una aleación de beta titanio que comprende: del 15% al 40% en peso de wolframio; y la cantidad restante de titanio; o como alternativa, del 15% al 40% en peso equivalente de wolframio; al menos un elemento metálico seleccionado del grupo que consiste en iridio, tantalio, platino, oro, hierro, niobio, circonio, estaño y molibdeno; y la cantidad restante de titanio; en donde: la cantidad de wolframio y cada uno de los elementos metálicos se calcula mediante la siguiente fórmula: Ti-Weq%W = Ti-x%W-y1/F1&M1-y2/F2%M2-y3/F3%M3-y4/F4%M4-y5/F5%M5-ya/Fa%Ma-y7/F7%M7-y8/F8%Msyg/Fg%Mg siendo: Weq% en peso la cantidad del elemento metálico calculada mediante la siguiente ecuación: Weq% en peso = cantidad sustituida de wolframio (% en peso) / factor de equivalencia (F) Ti la cantidad de Titanio; x la cantidad de wolframio y siendo mayor que 0; cada M-i.g es diferente y corresponde al elemento metálico seleccionado de iridio, tantalio, platino, oro, hierro, niobio, circonio, estaño y molibdeno; y-i.g es la cantidad de cada elemento metálico M1-9 y cada y-i.g se selecciona independientemente de 0 y mayor que 0; F1-9 es el factor de equivalencia de cada M1-9 como se define como sigue:

[Weq = x+ £(y1/F1+y2/F2+ y3/F3+y4/F4+y5/F5+ya/Fa+y7/F7+y8/Fs+yg/Fg)] es de 15 a 40; x+ Ky1+y2+y3+y4+y5+ya+y7+y8+yg) es entre 4,5 y 4g,g; en donde: la aleación comprende del 70% al 100% en volumen de una estructura de grano beta equiaxial.
2. La aleación de beta titanio de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende del 15% al 35% en peso de wolframio.
3. La aleación de beta titanio de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, que comprende del 15% al 28% en peso de wolframio.
4. La aleación de beta titanio de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, que comprende el 100% en volumen de la estructura de grano beta equiaxial.
5. La aleación de beta titanio de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en donde cada grano beta de la estructura de grano beta equiaxial tiene un diámetro promedio de 0,01 |jm a 200 |jm.
6. La aleación de beta titanio de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en donde la aleación comprende del 18% al 22% en peso de wolframio.
7. La aleación de beta titanio de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en donde la aleación comprende del 2% al 4% en peso de iridio.
8. La aleación de beta titanio de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-7, en donde la aleación tiene una o más de las siguientes propiedades: Un esfuerzo de fluencia(yielding stress)comprendido de 400 MPa a 1000 MPa; una resistencia máxima a la tracción(ultimate tensile strength)comprendida de 650 MPa a 1100 MPa; un alargamiento de rotura(elongation after fracture)comprendido del 30% al 65%; y un módulo de Young comprendido de 80 GPa a 140 GPa.
9. Un procedimiento para la preparación de la aleación de beta titanio como se define en cualquiera de las reivindicaciones 1-8, que comprende: (a) fusión a alta temperatura de cualquiera de los elementos usados como materia prima en atmósfera protectora, a una temperatura de 3000 °C a 3500 °C; (b) enfriar el material fundido obtenido en la etapa (a) a temperatura ambiente para obtener un lingote; (c) tratamiento térmico del lingote obtenido en la etapa (b) a una temperatura calculada mediante la siguiente ecuación: Tbeta ±100 °C; (d) enfriar rápidamente(quench)la aleación obtenida en la etapa (c) a temperatura ambiente; (e) trabajar mecánicamente la aleación obtenida en la etapa (d) para obtener una aleación trabajada; (f) tratar térmicamente la aleación trabajada obtenida en la etapa (e) a una temperatura calculada mediante la siguiente ecuación: Tbeta ±100 °C; y (g) enfriar rápidamente(quench)la aleación trabajada obtenida en la etapa (f); en donde Tbeta se calcula mediante la siguiente ecuación: Tbeta=825-6,54Weq calculándose Weq mediante la siguiente fórmula: Ti-Weq%W = Ti-x%W-y1/F1&Mr y2/F2%M2-y3/F3%M3-y4/F4%M4-y5/F5%M5-y6/F6%M6-y7/F7%M7-y8/F8%M8-yg/F9%Mg en donde: Ti es la cantidad de Titanio; x es la cantidad de wolframio y siendo mayor que 0; cada M1-9 es diferente y corresponde al elemento metálico seleccionado de iridio, tantalio, platino, oro, hierro, niobio, circonio, estaño y molibdeno; y-i-9 es la cantidad de cada elemento metálico M1-9 y cada y-i_9 se selecciona independientemente de 0 y mayor que 0; F1-9 es el factor de equivalencia de cada M1-9 como se define en la reivindicación 1; [Weq = x+ I(y1/F1+y2/F2+ y3/F3+y4/F4+y5/F5+y6/F6+y7/F7+y8/F8+y9/F9)] está comprendido de 15 a 40; y [x+ I(y1 y2+y3+y4+y5+y6+y7+y8+y9)] está comprendido entre 4,5 y 49,9.
10. Un dispositivo médico implantable hecho de aleación de beta titanio como se define en cualquiera de las reivindicaciones 1-8.
11. El dispositivo médico implantable de acuerdo con la reivindicación 10, que es una endoprótesis vascular.
12. El dispositivo médico implantable de acuerdo con la reivindicación 11, que es una endoprótesis vascular expandible con globo.