SE461191B - Anvaendning av en rostfri ferrit-austenitisk staallegering som implantat i fysiologisk miljoe - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 461 19-1 2 följande villkor år uppfyllda: i Mn < 3 och % N % Cr + 3.3 % MO + 16 % N - 1.6 % Mn - 122 % S > 39.1.

Den enligt ovan angivna legeringen kommer fortsättningsvis ges beteckningen SAF 2507.

Korrosionsegenskaperna är av utomordentligt stor betydelse för ett material, som skall lämpa sig väl i fysiologisk miljö, dvs. artifíciell kroppsvätska innehållande ca 0.9 % NaCl-lösning vid en temperatur av ca 37°C. För att närmare utröna materialets korrosionsbestândighet har materialet SAF 2507 undersökts tillsammans med ett austenitiskt material med beteckningen ASTM Fl38-86. Båda materialen har underkastats följande elektrokemiska testmetoder a) cykliskt potentiodynamsikt polarisationstest b) ASTM rue-si c) pH-depassivering d) CPT-kritisk temperatur för punktkorrosion Fig. 1 åskådliggör resultaten av testmetod a) ovan, där potentialen (mv relativt SCE*) visas som funktion av strömtätheten (nA/cmz).

* SCE - standard calomel electrode Medelst denna metod bestäms resistensen mot initiering och propagering av punkt- och spaltkorrosion. De för SAF 2507 resp. ASTM Fl38-86 erhållna polarisationskurvornas skilda förlopp åskådliggör tydliga skillnader med avseende pà korrosionsegenskaperna. SAF 2507 visar sålunda en genombrottspotential på ca + 800 mV och korrosion propagerar först vid potentialer på ungefär samma nivå. För ASTM F 138- 86 erhölls betydligt lägre värden; en genombrottspotential på ca + 300 mV och en propageringspotential på ca + 100 mV.

Testmetod b), som vanligen betecknas med ASTM F746-81, är den enda standardiserade testmetoden för undersökning av beständigheten mot punkt- och spaltkorrosion för nya metalliska implantatmaterial. Metoden bestämmer 10 15 20 25 30 35 ~ 3 461 19"! genombrottspotential och kritisk potential. Tabell 1 nedan visar de resultat som erhållits.

Tabell 1 Stàlsort Kritisk potential (mv) SAF 2507 > + 800 ASTM Fl38-86 + 250 Som framgär härav uppvisar SAF 2507 en väsentligt högre genombrottspotential än ASTM Fl38-86 vilket indikerar bättre korrosionsbeständighet.

Testmetoden c) enligt ovan använder sig av potentiodynamiska polarisationsmätningar för att bestämma korrosions- beständigheten i sura miljöer. Detta är också ett mått på resistensen mot punkt och spaltkorrosion. Tabell 2 nedan visar erhållna mätresultat Tabell 2 Stálsort på SAF 2507 0.96 ASTM Fl38~86 1.35 Materialet SAF 2507 uppvisar sålunda ett klart lägre värde pá depassiverings-pH, vilket indikerar bättre korrosions- beständighet.

Testmetod d) baserar sig pá mätning av de temperaturer, för vilka strömgenombrott sker vid olika pàlagda potentialer.

Temperaturerna och potentialnivân indikerar beständigheten mot punktkorrosionsangrepp. Fig. 2 visar de vid mätnignarna erhållna resultaten. Som framgår av de erhållna CPT-kurvorna har erhållits värden för SAF 2507, som är klart överlägsna jämfört med de som erhållits för ASTM Fl38-86.

I syfte att utröna materialets biokompatibilitetsegenskaper 10 15 20 25 30 35 461 l 191 4 har tre olika deltester genomförts i cellkulturer, som odlats fram från vävnad tagen från munhàla. Parallellt med SAF 2507 har såväl rostfritt stål enligt ASTM F138-86 liksom titan medtagits.

Deltest nr 1 bestod däri, att cellernas kolonibildningsförmàga och tillväxthastighet studerades under 8 dagars exponering av provmaterialen. Värdena jämförs med värden erhållna från celler utan exponering av material.

Tabell 3 nedan visar erhållna mätvärden.

Tabell 3 Material gfiga) Qåßb) SAF 2507 100 % 0.8 ASTM Fl38-86 100 % 0.8 Titan 100 % 0.8 Kontroll 100 % 0.8 a) Kolonibildningsförmàga b) Kolonitillväxthastighet Mätvärdena var således likvärdiga för alla materialen.

Deltest nr 2 bestod däri, att adaptionen av celler till testmaterialets yta undersöktes samt registrering av eventuell cell-lysis zon. Försöket pågick under 10 dagar.

Ingen cell-lysis zon påträffades för någon av materialen och celladaptionen var likvärdig för alla materialen.

Deltest nr 3 bestod i undersökning av utsläpp av eventuella metalljoner och/eller jonkomplex från materialen.

Provbitarna förvarades 3 veckor i vävnadsodlingsmedium, varefter detta utsattes för försök enligt Deltest nr 1.

Tabell 4 nedan visar de erhållna mätvärdena.

Material 5 SAF 2507 ASTM Fl38-86 Titan Kontroll 461 Tabell 4 CFE 100 % 95 % 90 % 100 % 19"! QQB 0.8 0.0 0.7 0.8 10 Som framgår av mätvärdena uppvisade SAF 2507 den bästa kolonibildningsförmágan och samtidigt god tíllväxthastighet i nivà med de jämförda materialen.

De mekaniska egenskaperna har undersökts genom mätning av 15 sträckgräns, brottgrâns, förlängning samt hårdhet för material i slâckglödgat tillstànd vid 20°C (68°F), vilket motsvarar de betingelser som krävs vid ASTM-specifikationer.

Tabell 5 nedan visar erhållna mätvärden. 20 Tabell 5 Sträckgräns Brottgräns Förl. Hårdhet Û-232 2 A5 Vickers N(mm Psx N/mm Ps: 0 min min min min min ca SAF 2507 550 79800 800 116000 15 260-290 Asrm 0138-se 190 27600 490 71100 45 150 De för SAF 2507 erhållna värdena âr sålunda klart bättre än 30 för jämförelsematerialet ASTM F138-86.

De ovan angivna mâtvârdena för hàrdheten indikerar även att SAF 2507 har bättre erosionsegenskaper, eftersom erosionsbeständigheten är nära sammankopplad med hàrdheten.

Den duplexa strukturens hàrdhet bidrar således till bättre 35 erosionsmotstånd hos SAF 2507 än för det austenitiska materialet ASTM F138-86.

Claims (2)

10 15 461 191 ß Patentkrav

1. Användning av en rostfri ställegering med ferrit- austenitisk struktur och innehållande i vikt-% max 0.05% C, 23-27 % Cr, 5.5-9.0 % Ni, 0.25-0.40 % N, max 0.8 % Si, max 1.2 % Mn 3.5-4.9 % Mo, max 0.5 % Cu, max 0.5 % W, max 0.010 % S, upp till 0.5 % V, Ce upp till 0.18 % samt Fe jämte normalt förekommande föroreningar och tillsatser, varvid ferrithalten uppgår till 30-55 %, såsom implantat i fysiologisk miljö.

2. Användning av en rostfri stàllegering enligt krav 1, varvid de ingående materialkomponenterna är så optimerade att villkoren 3 Mn >3 och % N % Cr + 3.3 % Mo + 16 % N - 1.6 % Mn - 122 % S > 39.1 är uppfyllda. u