LU79855A1 - Alliage cobalt-chrome-molybdene contenant de l'azote - Google Patents

Alliage cobalt-chrome-molybdene contenant de l'azote Download PDF

Info

Publication number
LU79855A1
LU79855A1 LU79855A LU79855A LU79855A1 LU 79855 A1 LU79855 A1 LU 79855A1 LU 79855 A LU79855 A LU 79855A LU 79855 A LU79855 A LU 79855A LU 79855 A1 LU79855 A1 LU 79855A1
Authority
LU
Luxembourg
Prior art keywords
weight
alloy
nitrogen
carbon
approximately
Prior art date
Application number
LU79855A
Other languages
English (en)
Inventor
A Kesh
Original Assignee
Howmedica
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Howmedica filed Critical Howmedica
Publication of LU79855A1 publication Critical patent/LU79855A1/fr

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/02Inorganic materials
    • A61L27/04Metals or alloys
    • A61L27/045Cobalt or cobalt alloys
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C19/00Alloys based on nickel or cobalt
    • C22C19/07Alloys based on nickel or cobalt based on cobalt
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/02Prostheses implantable into the body
    • A61F2/30Joints
    • A61F2/32Joints for the hip
    • A61F2/36Femoral heads ; Femoral endoprostheses
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2310/00Prostheses classified in A61F2/28 or A61F2/30 - A61F2/44 being constructed from or coated with a particular material
    • A61F2310/00005The prosthesis being constructed from a particular material
    • A61F2310/00011Metals or alloys
    • A61F2310/00029Cobalt-based alloys, e.g. Co-Cr alloys or Vitallium

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Transplantation (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Dermatology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)
  • Dental Preparations (AREA)

Description

1.
t
On connaît bien dans la technique des alliages coulés à base de cobalt contenant du chrome et du molybdène.
Ils se caractérisent par une combinaison très avantageuse de propriétés à température ambiante c'est-à-dire la solidité» , 5 la résistance à la fatigue» la ductilité» la résistance à l'usure» la résistance à la corrosion, la compatibilité avec des tissus biologiqueset la une dureté modérée et pour cette raison^on les a largement utilisés dans les techniques dentaires et orthopédiques comme matières premières pour des pro-10 thèses coulées telles que les dentiers et des implants chirurgicaux (voir, par exemple, American Society for Testing Materials Désignation P 75-67, "Standard Spécification for Cast Cobalt-Chromium-Molybdenum Alloy for Surgical Implants") ; brevet des Etats-Unis d'Amérique redélivré (Reissue) n° Re 15 20 877, brevet des Etats-Unis d’Amérique n° 2 674 571)v
Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n° 2 180 549 révèle l'utilisation d'un alliage à base de cobalt contenant environ 10 à 40 % de chrome, environ 5 h 20 % de molybdène et jusqu'à 0»6 % de carbone comme matière première pour des ar-20 ticles de prothèses coulés et pour des fils métalliques ouvrés. Cet alliage possède une plus grande résilience, une plus grande ténacité et une plus grande résistance aux acides- qu’un alliage contenant moins de molybdène et/ou plus de carbone.
Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n° 3 544 315 25 révèle un alliage pour mouler des dentiers constitué essentiellement par 50 à 60 % de cobalt, 20 à 28 % de chrome, 10 à 20 % de nickel, 3,7 à 4,1 % de molybdène et 0,18 à 0,22 % de carbone. D'après ce texte, les domaines étroits de molybdène et de carbone optimiseraient la combinaison de solidité» de dureté, > 30 de ductilité et de résistance.
L'alliage coulé cobalt-chrome-molybdène pour implants chirurgicaux, vendu sous la marque Vitallium (Hovrnedica, Inc., New York, Etats-Unis) a la composition approximative 35 suivante : • Pourcentage en poids Chrome 28
Molybdène 6
Manganèse 0,65 r « . "'n 4 2.
Silicium Ο>70
Nickel Οι 5
Fer 0,5
Tungstène 0,2 5 Carbone 0,20-0,26 ï
Azote 0,125—0,25
Cobalt reste
On ajoute de l’azote à cet alliage coulé pour améliorer ses propriétés à la traction, de résistance à la fati-'10 gue et de ductilité à température ambiante. Le vitallium a des propriétés de tout premier ordre comme alliage coulé pour implants chirurgicaux et pour l’art dentaire et on l’a utilisé très largement et avec succès dans ces buts. Toutefois, on cherche des propriétés d’alliage encore supérieures, en par-15 ticulier de résistance à la fatigue de la flexion pour améliorer encore la performance de cet alliage dans ses applications critiques-
On sait que lorsqu* on coule des alliages à base de cobalt dans une atmosphère contenant de l’azote plutôt que de 20 les fondre dans le vide, ces alliages absorbent de l’azote en faible quantité dans leur composition [Elsea, A.R. et HcBride C.C., Trans. A.I.M.E., .188, 154-161 (1950) ; Fletcher E.E. et Elsea A.R., Trans. A.I.M.E. 215, 917-925 (1959) ; Lane J.R. et Grant N.J., Trans. Amer. Soc. Metals, 44, 113-137 (1952)].
25 II y a plus de 20 ans, on a dit que des barres en “stellite 21“(Cabot Corp. Kokomo, Ind.), un alliage cobalt-chrome-molybdène pour implants chirurgicaux contenant environ . 0,3 % de carbone et environ 3 % de nickel, contenaient aussi 0,09 à 0,17 % d’azote (Weeton, J.W. et Signorellî R.A. Trans.
30 Amer. Soc. Metals 47, 815-852 (1955)).
On a recommandé la fabrication d'implants chirurgicaux en alliage cobalt-chrome-molybdène sous forme d’objets ouvrés plutôt que coulés pour augmenter la solidité, la ductilité, la dureté, la résistance à la corrosion, la résistance •35 à la fatigue et à l’usure. On améliore ensuite la ductilité, la résistance à la corrosion, la résistance à la fatigue et à l’usure de l’alliage à l'état forgé par un traitement ultérieur à environ 1050°C. [Devine T.M., Kummer FCJ. et Wulff J., .1 3.
Λ
Journal of Materials Science* 7, 126-128 (1972) ; Devine T.M.i Cohen J. et Wulff J. Proceeding3of the New England Conference on Bioengineering (Pope, M.H. et collaborateursj ed>) 136-153 (1973) ; voir aussi brevet des Etats-Unis d’Amé-5 rique n° 2 486 576] ·
Malheureusement, la production commerciale d’implants chirurgicaux ouvrés est économiquement prohibitive s’il faut réaliser la forme finale de l’implant par une méthode telle qu’un travail à froid avec un ajustage mécanique subsé-10* quent. Une voie nettement préférable serait de forger l’allia- 4 te directement dans la forme irrégulière voulue. Toutefois, on ne connaît pas actuellement de procédé économiquement réalisable dans lequel· on puisse forger directement un alliage commercial pour implants chirurgicaux cobalt-chrome-molybdène direc-15 tement en implants chirurgicaux sans un pourcentage élevé de cassures pendant le forgeage.
Il est connu du technicien que l’on peut augmenter la ductilité et l’aptitude au travail à froid ou à chaud d'un alliage à base de cobalt contenant du chrome et du molybdène enréduisant 2o la teneur en carbone de l’alliage. On peut aussi améliorer d’habitude la résistance à la corrosion par une telle réduction (Devine, Cohen et Wulff, ouvrage cité). On sa-it de façon générale que le chrome augmente la solidité, la dureté et la résistance à la corrosion aux dépens de l’aptitude à la transformation, alors que 25 l’on sait de façon générale que le molybdène augmente la solidité et la dureté aux dépens de l’aptitude à la transformation (voir brevet des Etats-Unis d’Amérique n° 3 433 631, mais comparer aussi brevet des Etats-Unis d’Amérique n° 4 012 229).
30 On ne comprend pas bien l’action de faibles quan tités d’azote sur l’aptitude à la transformation d’alliage cobalt-chrome-molybdène et sur les propriétés de la matière travaillée à chaud résultante.
Le brevet des Etats-Unis d’Amérique n° 2 746 860 35 révèle un alliage coulé à base de cobalt destinéà être utilisé à haute température et contenant 23 à 36 % de chrome, 2 à 15 % de nickel, 12 à 16 % de tungstène, jusqu’à 3 % de molybdène (la somme de tungstène plus molybdène ne dépassant pas 16 %) j > :· λ 4.
t 0,2 à liΟ % de borei une quantité de manganèse destinée à enlever l'oxygènei jusqu'à 5 % de feri 0,3 à 0,9 % de carbone et jusqu'à 0,25 % d'azote. La ductilité à chaud est sérieusement altérée quand la quantité de carbone est supérieure à 5 0,4 %, On inclut l'azote pour la stabilité à haute tempéra- r ture envers la frigilisation. Toutefois, le brevet des Etats-Unis d'Amérique n° 2 977 244 enseigne qu'une teneur en azote supérieure à environ 0,04 % en poids dans un alliage à base de carbone coulé ou ouvré contenant 19 à 22 % de chrome, 11,5 à *10 13,5 % de tungstène, jusqu'à 0,15 % en poids de bore, jusqu'à 3 % de molybdène et jusqu'à 0,25 % de carbone est nocive à la stabilité envers la rupture sous contrainte à 927°C.
On enseigne que la présence d'azote comme celle du carbone,diminue l'aptitude à la transformation à froid de l'ai — 15 liage ouvré à base de cobalt décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n° 3 355 542 (Co—Ni—Cr—Ko)·
Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n° 3 366 478 révèle que l’aptitude au forgeage d'un alliage comprenant environ 15 à 30 % de chrome, environ 10 à 30 % de nickel, envi-20 ron 2 à 12 % de tantale, jusqu'à environ 3 % de molybdène, environ 0,03 à 0,20 % de carbone et le reste du cobalt augmente de façon marquée par addition d'environ 0,01 à 5 % de zirco- — nium. Le rôle attribué au zirconium est de s'associer chimiquement avec le carbone et des éléments indésirables tels que 25 l'oxygène et l'azote (que l'on doit tenir à un niveau aussi bas que possible).
La Demanderesse a découvert un nouvel alliage constitué essentiellement par environ 22 à 27 % en poids de chrome, environ 3 à 6 % en poids de molybdène, environ 0,10 à 0,25 % 30 en poids d'azote, jusqu'à environ 0,15 % en poids de carbone, jusqu'à environ 1 % en poids de manganèse, jusqu'à environ 1 % en poids de silicium, jusqu'à environ 2 % de fer, jusqu'à environ 2 % de nickel, et le reste en cobalt«, Il possède, une grande aptitude à être ouvré à chaud et on peut le forger fa-35 cilement directement en des formes irrégulières. Des objets ouvrés fabriqués en cet alliage possèdent d'excellentes propriétés de résistance à température ambiante, de résistance à la fatigue, de résistance à l'usure, de dureté, de ductilité, de résistance à la corrosion et une excellente compatibilité /-Λ 5.
avec le tissu biologique. Ce nouvel alliage est ainsi une excellente matière première pour des implants chirurgicaux ouvrés tels que des tiges prolongeant les prothèses de hanches et des clous chirurgicaux.
' 5 L'invention couvre ce nouvel alliage et des implants chirurgicaux ouvrés fabriqués en cet alliage.
On dit que l'alliage selon l'invention est ouvré > · tel que le terme est défini ici, s'il a été travaillé à chaud à une température au-dessus de sa température de recristalli-10 sation (environ 1038°) au moins une fois après avoir été coulé de façon à réduire une dimension linéaire d'au moins environ 5 %, Le but principal d'un tel traitement est de donner de la solidité et de la résistance à la fatigue à l'alliage.
La méthode fondamentale de préparation de 1'alliais ge selon la présente invention comprend la coulée d'un lingot possédant la teneur en éléments voulue et,si on le désire la transformation ultérieure du lingot dans une condition de 1*alliage forme et dimension finales désirées. £’alliage peut exister dans de nombreuses conditions différentes dépendant de son 20 histoire, par exemple les conditions de coulée, les conditions de forgeage, les conditions de forgeage et recuit, les conditions de forgeage et recristallisation, les conditions de laminage à froid. On peut utiliser l'alliage selon l'invention comme matière première pour dentiers moulés.
25 On fait fondre la charge de métal d'alimentation et on le coule en lingots par des méthodes bien connues du technicien. On ajoute au métal en fusion du cobalt, du chrome et du molybdène dans les proportions voulues dans l'alliage, v On règle la teneur en carbone en utilisant du métal d'alimen-30 tation à faible teneur en carbone. On introduit presque inévitablement des petites quantités de manganèse, de silicium,de fer et de nickel dans l'alliage en fusion comme contaminants de l'assortiment en métaux commercialement disponibles. Le manganèse et le silicium agissent comme désoxydants pendant l’opé-35 ration de fusion.
On peut introduire 1'azote dans le lingot à un niveau reproductible par n'importe laquelle de plusieurs méthodes, par exemple : i 6.
(a) addition de la quantité voulue d'azote à l'alliage en fusion sous forme d'un corps tel que CrH et fusion dans une atmosphère inerte (par exemple argon) ; (b) fusion dans une atmosphère d'azote (teneur en azo- , 5 te déterminée par la pression partielle d'azote) ; et (c) fusion à l'air (la teneur en azote est déterminée par la durée de la fusion et la température.
La transformation ultérieure du lingot peut comprendre une ou plusieurs opérations métallurgiques habituelle) les telles que le travail à chaud, l'homogénéisation, le recuit avec mise en solution pour diminuer les tensions» un traitement thermique pour la recristallisation des grains et l'augmentation de la ductilité (c'est-à-dire recuit partiel) ou travail à froid selon les propriétés finales voulues.
15 Une opération de travail à chaud préférée est le forgeage à chaud» défini grosso modo comme le fait d'ouvrer le métal à une température supérieure à sa température de recris-, tallisation» en une forme de dimension définie à l'aide de marteaux ou de presses. On peut facilement forger à chaud 20 l'alliage selon la présente invention sans qu'il y ait une forte proportion de cassures directement en objets solides» résistant à la fatigue et deformes irrégulières, par exemple de tiges prolongeant des prothèses de hanches, ·. à un prix beaucoup plus faible qu'en le formant dans des formes irrégulières par d'au-25 très méthodes telles que le travail à froid suivi d'ajustage mécaniqueo On peut utiliser n'importe quelle méthode habituelle de forgéage (par exemple forgeage au marteau, . estampage, emboutissage).
L'alliage selon l'invention forgé dans les condi-i 30 tions indiquées possède à température ambiante une résistance à la traction,une résistance àlalimite d*élasticité,, une résistance à la fatigue» une dureté eu une résistance a la corrosion par des fluides physiologiques nettement supérieurs à ceux, de l'alliage coulé de même composition. Une opération 35 après forgeage particulièrement avantageuse est un recuit partiel d'un objet à l'état forgé pour augmenter sa ductilité, sans diminuer sa résistance à la traction de plus de 10 % en soumettant ledit objet à un traitement thermique à une tempé- ! / ! ! 7.
I * ! rature supérieure à sa température de recristallisation pen dant une période suffisante pour provoquer une recristallisation pratiquement complète des grains mais insuffisante pour provoquer une croissance substantielle des grains, r 5 La teneur préférée en carbone va jusqu’à environ S 0,1 % en poids» la teneur préférée en azote est d'environ 0,15 à 0,20 % en poids. Un alliage selon la présente invention contenant ces quantités de carbone et d’azote et à l’état de for-geage et de recuit partiel indiqué est une matière de départ * 10 préférée pour des implants chirurgicaux» par exemple des tiges de hanches et des clous chirurgicaux. Un tel alliage dans cet état possède une combinaison unique de propriétés à température ambiantes c’est-à-dire une résistance à la traction d’au moins 105 x 10? Pa,ime résistance à la limite dr élasticité .
15 (moins de O»2 % de déformation) d’au moins 6 300x 10^ Pa' environ un allongement (repères de 5,08 cm) d’au moins 18 5° environ, une diminution de la surface (repères de 5»08 cm) d’au moins 18 % environ» une excellente ductilité» un nombre de dureté Rockwell d’environ 30 à 35» une excellente résistance à la 20 corrosion par des fluides physiologiques et une excellente résistance à la fatigue par flexion [aucune rupture après 10 mil lions de cycles de contraintes alternées tension-compression d’au moins 3 500 χ 1Pa environ et d* au moins . 7 xlO^Pa de ten sion maximale (rapport ”A” d’environ 1)]. Un alliage selon la 25 présente invention contenant les teneurs préférées en carbone et enasote et dans les conditions de laminage à froid convient particulièrement pour la fabrication de plaques pour compression.
Un maintien soigneux des quantités de chrome» mo-*30 lybdène et surtout de carbone et de l’azote à l’intérieur des limites critiques révélées dans cette demande est nécessaire pour obtenir les très bonnes caractéristiques pour le forgea-ge de l’alliage selon l’invention. On ne réalise pas ces caractéristiques quand les quantités de chrome» de molybdène ou ? 35 de carbone sont supérieures respectivement à 27,5 ou 0»15 % en poids ou quand la quantité de l’azote est inférieure à environ 0,10 % en poids ou supérieure à environ 0,25 % en poids. Il faut noter que les quantités de chrome et de molybdène sont
A
'y \ 4 ο.
généralement plus basses dans ce nouvel alliage que dans le vitallium,mais que l'on peut néanmoins obtenir pratiquement des propriétés supérieures par le forgeage à chaud. On ne comprend pas complètement actuellement le mécanisme de l'inter-> 5 action surprenante des constituants de l'alliage. Des photo micrographies de l'alliage selon l'invention dans la condition d'objets forgés et partiellement recuits révèlent l'existence de grains fins uniformes avec une distribution uniforme de carbures. Une structure austénitique est maintenue dans la ma-20 trice. On ne voit pas de quantités significatives de nitrure.
Le fer et le nickel sont généralement nuisibles pour la résistance à la corrosion et il faut les maintenir au niveau le plus faible possible. D'un autre côté» le manganèse et le silicium aident à la désoxydation du mélange en fusion et amé-15 liorent l'aptitude au coulage et on préfère qu'ils soient présents dans l'alliage selon l'invention à des teneurs d'environ 0»4 à 0j6 % en poids chacun. L'alliage peut également contenir des impuretés accidentelles, par exemple du soufre ou du phosphore,à des teneurs tellement basses qu'ils n'affectent 20 pas de façon significative des propriétés de l'alliage.
Les exemples suivants sont destinés à illustrer davantage 1'“invention sans la limiter.
EXEMPLES 1-3
On recuit avec mise en solution pendant une heure 25 sous une atmosphère d'argon à une température de 1228° et sous une pression de 100 à 150 microns de mercure des barres coulées de 6»35 mm d'épaisseur ayant la composition suivante :
Pourcentages en poids Chrome 26,80 30 Molybdène 5,20
Azote 0,235
Carbone 0,059
Manganèse 0,52
Silicium 0,58 35 Fer . Oj43
Nickel 0,27
Cobalt reste
On les trempe par un courant ci'asote, on les forge 9.
» à 1145 °C dans une presse à forger i on les traite thermiquement pour recristalliser les grains pendant 20 minutes à 1149°C, on les forge à nouveau à 1149°C jusqu’à une épaisseur de 4j37 mm et ensuite on les moule dans les conditions du forgeage à une , 5 épaisseur de 3,175 mm·
On traite ensuite thermiquement certaines des barres pour recristalliser les grains(recuit partiel) dans l'air pendant une heure à 1093°C (exemple 1), on traite certaines autres thermiquement pour recristalliser les grains (recuit 10 partiel) dans l'air pendant une heure à 112i°C (exemple 2) et on laisse certaines autres telles que forgées (exemple 3). On obtient les résultats suivants concernant les propriétés mécaniques.
Exemple Résistance Limite dallas- Allon- Limite de la résis-n° à la ticité ; . gement tance à la fatigue traction (0,2 % de défor- % . par flexion (a) (Pa) mation, Pa) Tension Tension alternée maximale _____(Pa) (bj (Pa) (b) 1 12 655x105 7 171xl05 23 3 5S5xlOb 7 311xl05 2o 2 12 655x105 7 171xl05 30 3 13 077x105 11 249xl05 6 3 832xl05 7 874xl05 7 (a) aucune rupture après 10 cycles __ (b) rapport "A" de 0,95 NOTE. - On définit le rapport "A” comme l’amplitude de la 25 tension divisée par la tension de traction moyenne.
La tension de traction moyenne est la somme algébrique des tensions maximales et minimales dans le cycle. EXEMPLE 4
On fait fondre les composants de l'alliage par une 30 technique de fusion par induction à l'air et on coule un lingot de 6,88 cm de diamètre et 70,11 cm de longueur. On ajoute de 1' azote au mélange en fusion sous forme de nitrure de chrome. On utilise le lingot comme électrode pour refondre des scories d'électrométallurgie en un lingot de 10,16 cm de dia-.35 mètre et de 38,10 cm de longueur ayant la composition suivan-• te :
Pourcentages en poids Chrome 25,80
Molybdène 5,49 / . -~s.
/ 10.
«
Azote Ojl26
Carbone 0,06
Manganèse 0,57.
Silicium 0,49 5 Fer 0,50
Nickel 0,43
Cobalt reste
On recuit avec mise en solution ce lingot pendant 3 heures à 1176°C et on le forge ensuite à 1149°C en une bar-10 re carrée de 63,5 On lamine à chaud une partie de cette barre carrée forgée à 1149°C en une plaque de 0,635 cm d'épaisseur et on lamine à chaud l’autre partie à environ 1149°C en une barre ronde de 2,54 cm de diamètre. On réduit la plaque de 0,635 cm d’épaisseur ensuite à froid en une plaque de 0,476 cm 15 d’épaisseur.
On utilise une partie de la barre de 2,54 cm de diamètre comme matière première pour forger à chaud des tiges de hanches. On réduit le reste à chaud en une baguette de 0,635 cm de diamètre, puis à froid en une baguette de 0,476 cm de 20 diamètre. On utilise une partie de cette bague de 0,476 cm de diamètre pour forger une ébauche de vis par refoulage à chaud.
On étudie les propriétés de traction de la plaque de 0,476 cm et d'une portion de la baguette de 0,476 cm de diamètre à température ambiante.' 25 Echantillon Contrainte limite Contrainte à la limiteAllonge- en traction (?a) d'élasticité (0,2 % ment» % __· __ de déformation, Pa) __
Plaque de 0,476 cm d'épais- r c 30 seur 18 420xl0ü 15 889 x 10 6,4
Baguette de 0,476 cm de dia- t- mètre · 18 445x10? 15 327 x 10^ 24 EXEMPLE 5 ' 35 D'une façon analogue à celle décrite dans 1'exem ple 4, on fabrique un lingot de 10,16 cm de diamètre et de 38,10 cm de longueur possédant la composition suivante :
Pourcentages en poids Chrome 26,93 40 Molybdène 5,13 11.
Azote 0,205
Carbone 0,07
Manganèse 0,70
Silicium 0,52 , 5 Fer 0,17
Nickel 0,10 ' Cobalt reste
On recuit ce lingot avec mise en solution p··* fani 3 heures à 1176°C et on forge ensuite à 1149°C en une b'a::'-~2 <L0 carrée de 6,35 cm. On lamine à chaud une partie de cett'"= ’b-ar.'e carrée forgée à 1149°C en une plaque de 0,793 cm et en l'autre partie à chaud et on l'étampe à 1149°C en une ronde de 2,54 cm de diamètre. On réduit ensuite à froid la plaqo'1- --e 0,793 cm d’épaisseur en une plaque de 0,635 cm d’épaissi >* 15 On utilise une partie de la barre de 2,54 cm· diamètre comme matière première pour le forgeage à chaud'" tiges de hanches. On réduit le reste en une baguette de '* * '53 cm en la travaillant à chaud, puis en la travaillant à d en une baguette de 0,635 cm de diamètre.
20 On étudie les propriétés en traction à tempe ambiante de la plaque de 0,635 cm d'épaisseur et de la de 0,635 cm de diamètre.—
Echantillon Résistance a Limite d*élas~ Allongé1 la traction ticité . (0,2 % de % 25 _ __ (Pa)_déformation, Pa)-- -----
Plaque de 0,476 e c- cm d'épaisseur 13 780x10 11 670x10 12
Baguette de 0,476 cm de dia- s 30 mètre 14 975x10 12 092x10 19 EXEMPLE 6 * . . x t \
Fabrication d'implants de prothèses chirurr:.-" -On peut transformer un lingot coulé de form' '* ~~ matique ayant la composition suivante : ’ 35 Pourcentages en poids
Chrome 22 à 27 'Molybdène 3 à 6
A
Azote 0,10 à 0,25 (de pr. '"c 0,15 à ' ^ 40 Carbone Jusqu'à environ 0,15 (de pr_ jusqu’à environ 0, 12, b
Manganèse Jusqu 1 à environ 1
Silicium Jusqu'à environ 1
Fer Jusqu'à environ 2
Nickel Jusqu'à environ 2 t 5 Cobalt reste en un implant de prothèse de la façon suivante.
On fait passer ce lingot à travers un ou plusieurs cycles alternativement de travail à chaud à environ 1093°C et recuit avec mise en solution (pendant environ 1 heure par 2,5 *10 cm d'épaisseur à environ 1176°C dans l'air ou dans un vide partiel). On travaille l'alliage à chaud à environ 1093°C une dernière fois en une barre cylindrique d'environ 2,54 cm de diamètre et ensuite on forge à chaud à environ 1120 à 1149°C en une tige de hanche ou dans une autre forme souhaitée. On 15 recuit ensuite partiellement l'objet en alliage par un traitement à chaud dans l'air ou dans un vide partiel pendant environ une heure à environ 1068°C à 1093°C (recristallisation des grains) et ensuite on le travaille à la machine et on le polit en un implant de prothèse final.
/V\ 3

Claims (13)

13. «* 1. — Alliage ouvré» caractérisé par le fait qu'il est constitué essentiellement par environ 22 à 27 % en poids de chrome» environ 3 à 6 % en poids de molybdène» environ 0,10 , 5 à 0,25 % en poids d’azote, jusqu’à environ 0,15 % en poids de carbone, jusqu'à environ 1 % en poids de manganèse, jusqu'à » environ 1 % en poids de silicium, jusqu'à environ 2 % en poids de fer, jusqu’à environ 2 % en poids de nickel et pour le reste de cobalt. *10 2. - Alliage selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu’il contient 0,15 à 0,20 % d’azote. O w
3. Alliage selon la revendication 1/\ caractérisé par le fait qu'il contient jusqu'à environ 0,1 % de carbone.
4. Alliage selon la revendication 1, caractérisé 15 par le fait qu’il contient le manganèse et le silicium en un pourcentage en poids de 0,4 à 0,6 chacun.
5. Objet, caractérisé par le fait qu’il est fabriqué dans l’alliage selon la revendication 1.
6. Implant chirurgical, caractérisé par le fait 20 qu’il est fabriqué dans l’alliage selon la revendication 1.
7. Objet en alliage forgé à chaud, caractérisé — par le fait qu’il est constitué essentiellement par environ 22 à 27 % en poids de chrome, environ 3 à 6 % de molybdène, environ 0,10 à 0,25 % en poids d’azote, jusqu'à environ 0,15 25 % en poids de carbone, jusqu'à environ 1 % en poids de manga nèse, jusqu'à environ 1 % en poids de silicium, jusqu'à environ 2 % en poids de fer, jusqu'à environ 2 % en poids de nickel, et poux le reste de cobalt.
8. Objet selon la revendication 7, caractérisé r 30 par le fait qu'il contient 0,15 à 0,20 % d'azote.
9. Objet selon la revendication 7 ou 8, caractérisé par le fait qu'il contient jusqu'à environ 0,1 % en * poids de carbone.
10. Objet selon la revendication 7, caractérisé 35 par le fait qu'il contient le manganèse et le silicium en une proportion de 0,4 à 0,6 % en poids chacun.
11. Objet selon la revendication 7, caractérisé par le fait que l'objet est à l'état forgé. / Λ 14. (
12. Objet selon la revendication 7, caractérisé par le fait que l'objet est à l'état forgé et partiellement recuit.
13. Objet selon la revendication 7 ou 12, carac- * 5 térisé par le fait que l'objet est un implant chirurgical.
14. Implant chirurgical selon la revendication 13, caractérisé par le fait qu'il est sous la forme d'une tige de prothèse de hanche. T é
LU79855A 1977-06-23 1978-06-21 Alliage cobalt-chrome-molybdene contenant de l'azote LU79855A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US80929577A 1977-06-23 1977-06-23
US80929577 1977-06-23

Publications (1)

Publication Number Publication Date
LU79855A1 true LU79855A1 (fr) 1980-01-22

Family

ID=25200985

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
LU79855A LU79855A1 (fr) 1977-06-23 1978-06-21 Alliage cobalt-chrome-molybdene contenant de l'azote

Country Status (13)

Country Link
JP (1) JPS5410224A (fr)
AU (1) AU503731B1 (fr)
BE (1) BE868372A (fr)
CA (1) CA1100339A (fr)
CH (1) CH633046A5 (fr)
DE (1) DE2827440C2 (fr)
ES (1) ES471033A1 (fr)
FR (1) FR2395320A1 (fr)
GB (1) GB2000188B (fr)
IE (1) IE47003B1 (fr)
IT (1) IT1096779B (fr)
LU (1) LU79855A1 (fr)
NL (1) NL7806739A (fr)

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2475984A1 (fr) * 1980-02-20 1981-08-21 Dupont S T Complexe stratifie resistant a la corrosion, comprenant un substrat metallique et une couche externe en un materiau different, notamment en une matiere noble
DE3510331C1 (de) * 1985-03-22 1985-12-05 Thyssen Edelstahlwerke AG, 4000 Düsseldorf Dental-Gusslegierung
US4668290A (en) * 1985-08-13 1987-05-26 Pfizer Hospital Products Group Inc. Dispersion strengthened cobalt-chromium-molybdenum alloy produced by gas atomization
DE3609184C2 (de) * 1986-03-19 1994-01-27 Krupp Ag Verwendung einer Legierung zur Herstellung von Gußteilen für die Dentaltechnik
ES2059589T3 (es) * 1988-02-25 1994-11-16 Trw Motorkomponenten Gmbh & Co Aleacion de materias duras.
DE3941820C2 (de) * 1989-12-19 1998-09-24 Krupp Medizintechnik Verwendung einer Cobalt-Chrom-Dentalgußlegierung
GB9023047D0 (en) * 1990-10-23 1990-12-05 Trucast Ltd Dental prosthesis
US5462575A (en) * 1993-12-23 1995-10-31 Crs Holding, Inc. Co-Cr-Mo powder metallurgy articles and process for their manufacture
GB9623540D0 (en) * 1996-11-12 1997-01-08 Johnson & Johnson Professional Hip joint prosthesis
DE19815091C2 (de) * 1997-04-04 2001-02-01 Herbst Bremer Goldschlaegerei Legierung für Dentalgußteile und Verwendung derselben
JP3951928B2 (ja) 2002-02-21 2007-08-01 株式会社日立製作所 ガスタービン用高温部材
US7520947B2 (en) 2003-05-23 2009-04-21 Ati Properties, Inc. Cobalt alloys, methods of making cobalt alloys, and implants and articles of manufacture made therefrom
US20060100692A1 (en) * 2004-11-09 2006-05-11 Robert Burgermeister Cobalt-chromium-molybdenum fatigue resistant alloy for intravascular medical devices
JP5592600B2 (ja) * 2007-07-24 2014-09-17 株式会社神戸製鋼所 熱間型鍛造用の生体用Co基合金素材及びその製造方法
JP5180638B2 (ja) * 2007-07-24 2013-04-10 株式会社神戸製鋼所 生体用Co基合金及びその製造方法
US8460485B2 (en) * 2008-09-05 2013-06-11 Tohoku University Method of forming fine grains of Co-Cr-Mo alloy with nitrogen addition and Co-Cr-Mo alloy with nitrogen addition
JP2010144184A (ja) * 2008-12-16 2010-07-01 Japan Medical Materials Corp 拡散硬化処理性に優れた生体用コバルト・クロム基合金鋳造基材、生体用摺動合金部材および人工関節
US20130085575A1 (en) 2010-06-11 2013-04-04 Keita Ishimizu Cast base for biomedical use formed of cobalt-chromium based alloy and having excellent diffusion hardening treatability, sliding alloy member for biomedical use and artificial joint
JP5616845B2 (ja) * 2011-05-25 2014-10-29 株式会社神戸製鋼所 生体用Co基合金の製造方法
WO2013118285A1 (fr) * 2012-02-10 2013-08-15 国立大学法人東北大学 ALLIAGE À BASE DE Co-Cr-Mo ET PROCÉDÉ DE PRODUCTION D'ALLIAGE À BASE DE Co-Cr-Mo
DE102013003434A1 (de) * 2013-02-27 2014-08-28 Gernot Hausch CoCr - Fräsrohling für die Herstellung dentaler Prothesenteile
CN103952596B (zh) * 2014-05-12 2016-03-23 四川省有色冶金研究院有限公司 一种用于金属增材制造的钴铬钼合金粉体制备方法
CN109680185A (zh) * 2019-01-15 2019-04-26 江苏奇纳新材料科技有限公司 增氮的CoCrMo合金及其熔炼工艺
WO2021231285A1 (fr) 2020-05-11 2021-11-18 Haynes International, Inc. Alliages à base de cobalt comportant du chrome et corroyables, présentant une résistance améliorée au grippage et aux attaques par crevasses induites par le chlorure
US11702724B2 (en) * 2021-03-24 2023-07-18 Haynes International, Inc. Cobalt-chromium alloy resistant to high speed/self-coupled sliding wear
CN114717449B (zh) * 2022-03-04 2023-03-21 洛阳双瑞精铸钛业有限公司 一种含碳氮锰钴铬钼合金的熔炼方法
CN114941083A (zh) * 2022-04-26 2022-08-26 江苏奇纳新材料科技有限公司 一种含氮高温合金的制备方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2225577C3 (de) * 1972-05-26 1980-01-31 Edelstahlwerk Witten Ag, 5810 Witten Verwendung einer Legierung auf Kobalt-Chrom-Basis als Biowerkstoff

Also Published As

Publication number Publication date
JPS5410224A (en) 1979-01-25
JPS5628980B2 (fr) 1981-07-06
GB2000188A (en) 1979-01-04
IE47003B1 (en) 1983-11-30
GB2000188B (en) 1982-08-18
BE868372A (fr) 1978-12-22
IE781250L (en) 1978-12-23
ES471033A1 (es) 1979-04-01
DE2827440C2 (de) 1987-04-02
CA1100339A (fr) 1981-05-05
NL7806739A (nl) 1978-12-28
IT1096779B (it) 1985-08-26
FR2395320A1 (fr) 1979-01-19
IT7824860A0 (it) 1978-06-22
DE2827440A1 (de) 1979-01-04
CH633046A5 (fr) 1982-11-15
FR2395320B1 (fr) 1984-10-19
AU503731B1 (en) 1979-09-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CH633046A5 (fr) Alliage cobalt-chrome-molybdene contenant de l&#39;azote.
Hsu et al. Structure and mechanical properties of as-cast Ti–Si alloys
Kikuchi et al. Mechanical properties and grindability of dental cast Ti-Nb alloys
US7740798B2 (en) Alloy compositions and devices including the compositions
KR100389788B1 (ko) 고강도의 노치 전성 석출 경화 스테인레스강 합금
JPH0784634B2 (ja) 強度が高く、弾性率が低く、延性及び生物融和性のあるチタン合金
JPS6018744B2 (ja) 鋳造合金の熱処理法
US20030053925A1 (en) Stainless steel alloy having lowered nickel-chromium toxicity and improved biocompatibility
JP4081537B2 (ja) 生体用Co基合金及びその製造方法
US5849417A (en) Titanium implantation materials for the living body
RU2707074C1 (ru) Применение дисперсионного твердения или упрочнения твердого раствора биосовместимого сплава на кобальтовой основе и способ получения имплантатов или протезов с использованием механической обработки материала
JP3959770B2 (ja) 硬質組織代替材用チタン合金
JP5592600B2 (ja) 熱間型鍛造用の生体用Co基合金素材及びその製造方法
JP2000102602A (ja) 硬質組織代替材
FR2501237A1 (fr) Alliage a base de cobalt
JP2008196044A (ja) ベータ型チタン合金とその製品
JP2669004B2 (ja) 冷間加工性に優れたβ型チタン合金
JP4350443B2 (ja) チタン合金
US20250129454A1 (en) High-strength, high-formability titanium alloy using molybdenum and ferrochrome and method for manufacturing same
JP6497689B2 (ja) Co−Cr−W基合金熱間加工材、焼鈍材、鋳造材、均質化熱処理材、及びCo−Cr−W基合金熱間加工材の製造方法、焼鈍材の製造方法
FR2646171A1 (fr) Superalliages contenant du titane et procede pour ameliorer les proprietes de resistance mecanique a haute temperature d&#39;un superalliage a base de nickel contenant du niobium
US6319340B1 (en) Ti-V-A1 based superelasticity alloy and process for preparation thereof
JP4477297B2 (ja) Ti−Mo基合金ばね材
RU2063742C1 (ru) Сплав для изготовления металлокерамических зубных протезов
JP2009114477A (ja) 生体用Co−Cr−Mo鋳造合金