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Abstract
Cobalt-base alloys may be generally described as non magnetic, wear, corrosion and
heat-resistant (high strength even at elevated temperature). Many properties of the
alloy originate from the crystallographic nature of cobalt, the solid-solution-strengthening
effect of chromium and molybdenum, the formation of extremely hard carbides and the
corrosion resistance imparted by chromium. Cobalt-base alloys are difficult to fabricate
which is why their use has been limited, but continuous work led to the development
of specialized casting methods.
Due to its excellent resistance to degradation in the oral environment, the first
medical use of cobalt-base alloys was in the cast of dental implants. Various in vitro
and in vivo tests have shown that the alloys are bio-compatible and suitable for use
as surgical implants.
Today, the use of Co alloys for surgical applications is mainly related to orthopaedic
prostheses for the knee, shoulder and hip as well as to fracture fixation devices.
Joint endoprostheses are typical long-term implants and the applied implant material
must therefore meet extremely high requirements with regard to biocompatibility with
the surrounding body tissue material and corrosion resistance to body fluids.
Zusammenfassung
Kobaltlegierungen gelten generell als nichtmagnetisch, korrosions-, verschleiss- und
hitzebeständig (hohe Festigkeit auch bei erhöhten Temperaturen). Die ausgeprägten
eigenschaften der Legierung sind auf die kristallographische Natur von Kobalt, die
Bildung sehr harter Karbide und die gute Korrosionsbeständigkeit dank vorhandenem
Chrom, zurückzuführen. Da diese Kobaltbasislegierungen schwierig zu geissen waren,
wurden diese nur limitiert eingesetzt.
Erste medizinische Anwendungen von Kobalt-Gusslegierungen kamen im Dentalbereich,
infolge der ausgezeichneten Beständigkeit in der aralen Umgebung, zum Einsatz. Verschiedene
Untersuchungen sowohl in vitro als auch in vivo haben die Biokompatibilität dieses
Werkstoffes und damit den möglichen Einsatz als Implantatmaterial bestätigt.
Heutzutage sind die Anwendungen solcher Kobalt-Basislegierungen hauptsächlich in Bereichen
wie Gelenkersatz aber auch für Fixationsprodukte von Frakturen zu finden. Künstliche
Gelenke sind typische Langzeitimplantate und bedingen demzufolge extreme Anforderungen
an die verwendeten Werkstoffe bezüglich Biokompatibilität gegenüber dem anliegendem
Gewebe und auch der Korrosionsbeständigkeit im Körpermedium.
Résumé
Dans leur ensemble, les alliages à base de cobalt sont des alliages non mangétiques
résistants à l'usure, à la corrosion et à la chaleur (grande résistance même aux températures
élevées). Les propriétés des alliages trouvent leur origine dans la configuration
cristallographique du cobalt, l'effet de consolidation solide-solution du chrome et
du molybdène, la formation de carbures de grande dureté et la résistance à la corrosion
du chrome. Les alliages à base de cobalt sont difficiles à fabriquer, d'où leur utilisation
limitée, mais de nouvelles méthodes de moulage spécialisées sont actuellement disponibles.
Grâce à la grande résistance à la dégradation de ces matèriaux dans l'environnement
buccal, la première application médicale des alliages à base de cobalt était le moulage
des implants dentaires. Différents tests in vitro et in vivo ont démontré leur biocompatibilité
et leur intérêt comme implants chirurgicaux.
Actuellement, la plupart des applications chirurgicales des alliages à base de cobalt
concernent les prothèses orthopédiques, notamment du genou, de la hanche et de l'épaule,
ainsi que les systèmes de fixation des fractures. Les endoprothèses articulaires sont
des implants à long terme dont le matériau doit répondre aux exigences de biocompatibilité
et de résistance à la corrosion au sein des liquides biologiques.
Resumen
Las aleaciones con base de cobalto pueden describirse de forma general como no magnéticas
y resistentes al desgaste, la corrosión y al calor (gran resistencia incluso a temperaturas
elevadas). Muchas de las propiedades de la aleación cobalto, en el efecto de reforzamiento
por solubilización de la fase sólida del cromo y del molibdeno, en lad formación de
carburos de una gran dureza y en la resistencia a la corrosión que aporta el cromo.
Las aleaciones con base de cobalto son difíciles de fabricar, razón por la que su
uso es limitado, pero el trabajo continuado en este campo ha conducido al desarrollo
de métodos especializados de fundición.
Debido a su excelente resistencia a la degradación en el entorno bucal, la primera
aplicación médica de las aleaciones con base de cobalto fueron los moldes de implantes
dentales. Distintos ensayos in vitro e in vivo han demostrado que las aleaciones son
biocompatibles y aptas para su uso en implantes quirúrgicos.
Hoy en día, el uso de aleaciones de cobalto para aplicaciones quirúrgicas está relacionado
principalmente con las prótesis ortopédicas de rodilla, hombro y cadera, así como
con los dispositivos de fijación de fracturas. Las endoprótesis para articulaciones
son típicamente implantes a largo plazo y, portanto, el material utilizado en el implante
debe cumplir unos requisitos extremadamente exigentes en lo que respecta a su biocompatibilidad
con los tejidos circundantes y a la resistencia a los fluidos corporales.
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References
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