FWM Legierung 1058®
Schmelzpraxis
FWM 1058®, Chonichrome®, Phynox® und Elgiloy® sind eingetragene Warenzeichen, die die Kobalt-Chrom-Nickel-Molybdän-Eisenlegierung bezeichnen, die von ASTM F 1058 und ISO 5832-7 definiert wird. Batelle Laboratories hat diese Legierung ursprünglich für die Verwendung in Uhrfedern entwickelt. Sie wurde 1950 patentiert.
Wie aus untenstehender Tabelle ersichtlich ist, entspricht die gegenwärtige von Fort Wayne Metals entwickelte Schmelzpraxis von FWM 1058 der von Conichrome, Phynox und Elgiloy. Die Legierung wird zunächst im Vakuuminduktionsverfahren geschmolzen. Danach wird das Elektroschlackeumschmelzverfahren eingesetzt, um weitere Verunreinigungen zu entfernen und die Homogenität zu verbessern.
FWM 1058 erreicht seine idealen Werkstoffeigenschaften durch ein Zusammenspiel aus Kaltverformung und Wärmebehandlung anstatt durch Ausscheidungshärten, da die Auswirkung der Wärmebehandlung von der vorausgegangenen Kaltverformung abhängt.
Physikalische Eigenschaften
Dichte |
8,304 g/cm3 |
|---|---|
Elastizitätsmodul |
200 GPa |
Elektrischer Widerstand |
996 µΩ-mm |
Thermische Leitfähigkeit |
15,5 |
Wärmebehandlung
Nach der Kaltverformung kann die mechanische Festigkeit dieser Kobalt-Superlegierung durch Wärmebehandlung gesteigert werden. In Drahtform gewinnt Legierung FWM 1058 an Zugfestigkeit, wenn sie ca. 2 – 5 Stunden Temperaturen von 480 – 540°C ausgesetzt wird. Die Wärmebehandlung findet normalerweise in einer reduzierenden Atmosphäre oder in Schutzgas statt. Durch Abschrecken erhält die Legierung eine kubisch-flächenzentrierte Struktur.
Kernspintomographie
Da die Legierung FWM 1058 nicht magnetisch ist, kann sie problemlos der Kernspintomografie ausgesetzt werden – sie bewegt sich dabei nicht und verursacht nur geringfügige Bildstörungen.
Biokompatibilität
Obgleich es keine universell anerkannte Definition für Biokompatibilität gibt, sollte ein medizinisches Instrument durch seine Verwendung keine Gefahr verursachen. ASTM F 1058-Legierungen werden seit über einem Jahrzehnt erfolgreich in Humanimplantaten verwendet – sowohl im Kontakt mit Gewebe als auch mit Knochen.
Langjährige Erfahrung hat gezeigt, dass die von diesem Werkstoff hervorgerufenen biologischen Reaktionen verträglich sind, solange die Legierung in geeigneten Anwendungen eingesetzt wird.
Oberflächenbeschaffenheit
Kobaltlegierungen entwickeln eine blanke Oberfläche, wenn sie zu Feindraht gezogen werden. Die Oberflächenrauheit kann bei Verarbeitung mit Ziehsteinen aus monokristallinem Diamant auf einen quadratischen Mittelwert von unter 5 gebracht werden. Drähte mit einem Durchmesser von mehr als 1 mm werden mit Ziehsteinen aus polykristallinem Diamant hergestellt und haben eine höhere Oberflächenrauheit als bei der Herstellung mit Naturdiamant. Durchmesser über 2,5 mm haben eine noch rauere Oberfläche, da sie mit Karbonziehsteinen hergestellt werden. Zusätzliche Veredlung kann zur Verbesserung der Oberflächenbeschaffenheit eingesetzt werden.
Anwendungen
Dank ihrer hervorragenden Korrosionsbeständigkeit, mechanischen Beanspruchbarkeit und ihres hohen Ermüdungswiderstands und Elastizitätsmoduls eignen sich Drähte und Stäbe aus Legierung FWM 1058 sehr gut als Implantate. Daher ist FWM 1058 eines der bevorzugten Werkstoffe zur Herstellung verschiedener Stents, Herzschrittmacherelektroden, Klammern, Hohlvenenfilter, orthopädischer Drähte und kieferorthopädischer Geräte. Außerdem wird die Legierung von Uhrenherstellern zur Herstellung von Präzisionsfedern verwendet.
Typische chemische Zusammensetzung (%)
Gebräuchliche
Warenzeichen |
|||||
|---|---|---|---|---|---|
Durchschnitt FWM 1058 |
Conichrome/Elgiloy |
Phynox |
|||
min |
max |
min |
max |
||
| Kohlenstoff | 0,096 |
- |
0,15 |
- |
0,15 |
| Mangan | 1,68 |
1,5 |
2,5 |
1 |
2 |
| Silikon | 0,015 |
- |
1,2 |
- |
1,2 |
| Phosphor | 0,006 |
- |
0,015 |
- |
0,015 |
| Schwefel | 0,001 |
- |
0,015 |
- |
0,015 |
| Kobalt | 40,34 |
39 |
41 |
39 |
42 |
| Chrom | 20,08 |
19 |
21 |
18,5 |
21,5 |
| Nickel | 15,25 |
14 |
16 |
15 |
18 |
| Molybden | 6,80 |
6 |
8 |
6,5 |
7,5 |
| Beryllium | <0,001 |
- |
0,1 |
- |
0,001 |
| Eisen | Rest |
Rest |
Rest |
Rest |
Rest |
Mechanische Eigenschaften
Anteil Kaltverformung |
Streckungsgrenze (GPa) |
Dehnung über 254 mm |
|---|---|---|
0 |
1,034 |
55 % |
20 |
1,413 |
9 % |
37 |
1,689 |
5 % |
50 |
1,896 |
3.9 % |
60 |
2,034 |
3.8 % |
68 |
2,151 |
3.8 % |
75 |
2,241 |
3.9 % |