ASTM F67 Grad 4 Unlegierter Titandraht
- Standard: ASTM F67
- Grad: Güteklasse 4 (unlegiertes Titan)
- UNS: R50700
- Lieferform: Spirale oder gerader Draht
- Zustand: Geglüht oder nach Bestellung
- Durchmesserbereich: Ø0,03–Ø7,0 mm
Anpassbare Größen sind verfügbar, die genauen Produktparameter sollten jedoch gemäß der jeweils geltenden Standardausgabe und Bestellung bestätigt werden.
Produktübersicht
ASTM F67 Grad 4 Reintitandraht ist gewalzter, kommerziell reiner Titandraht, der zur Herstellung von chirurgischen Implantaten (UNS R50700) verwendet wird. Grad 4 weist die höchste spezifizierte Festigkeit der vier Reintitan-Güten nach ASTM F67 auf. Diese Festigkeit wird durch einen höheren, aber streng kontrollierten Sauerstoffgehalt sowie durch Grenzwerte für Eisen, Stickstoff, Kohlenstoff und Wasserstoff erreicht, wobei die für Reintitan typische Korrosionsbeständigkeit und Biokompatibilität erhalten bleiben.
Das Material eignet sich für medizinische Drähte, die eine relativ hohe Festigkeit, gute Beständigkeit gegen physiologische Korrosion und nur begrenzte Wickel- oder Umformbarkeit erfordern. Im Vergleich zu den Güteklassen 1 bis 3 weist Güteklasse 4 eine geringere Duktilität, schlechtere Ziehbarkeit und komplexere Kaltumformbarkeit auf; Verarbeitung und Implantatdesign müssen hinsichtlich des tatsächlichen Durchmessers, der Mikrostruktur, der Ermüdung und des Oberflächenzustands validiert werden. Die Konformität mit ASTM F67 gilt für das Rohmaterial und stellt keine automatische Zulassung für ein fertiges Implantat dar.
| Spezifikation | Details |
| Industriestandard | ASTM F67 |
| Noten | Gr4 |
| Durchmesserbereich | Ø0,03–Ø7,0 mm |
| Typische Durchmesser | Ø 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,8, 1,0, 1,2, 1,5, 2,0, 2,5, 3,0, 4,0, 5,0, 6,0, 7,0 mm |
| Lieferformular | Spule oder gerader und geschnittener Draht |
Grenze zur medizinischen Nutzung: Titandraht gemäß ASTM F67 ist Rohmaterial für Medizinprodukte und kein zugelassenes Fertigimplantat. Der Hersteller des Medizinprodukts bleibt für Design, Fertigung, Reinigung, Sterilisation, biologische Bewertung, Risikomanagement und die Einhaltung regulatorischer Vorgaben verantwortlich.
Hauptmerkmale
- Höchstfeste unlegierte Güte: Die geglühte Güteklasse 4 weist die höchste spezifizierte Festigkeit unter den vier unlegierten Güteklassen nach ASTM F67 auf und eignet sich für Bauteile aus reinem Titandraht, die eine höhere Belastbarkeit und Beständigkeit gegen bleibende Verformung erfordern.
- Kontrollierte Reinstchemie: Es werden keine Legierungszusätze vorgenommen; O, Fe, N, C und H werden streng kontrolliert, um eine hohe Festigkeit bei gleichzeitiger Kontrolle von Duktilität, Zähigkeit, Ziehkonsistenz und Chargengleichmäßigkeit zu erreichen.
- Gute Biokompatibilität: Ein stabiler TiO₂-Passivfilm trägt dazu bei, die Ionenfreisetzung in physiologischen Umgebungen zu begrenzen. Das fertige Gerät bedarf noch einer entsprechenden biologischen Evaluierung.
- Gute Korrosionsbeständigkeit: Die Leistung ist im Allgemeinen in Salzlösungen, Körperflüssigkeiten und vielen Chloriden ausgezeichnet, jedoch erfordern Spalten, Reibkorrosion, Kopplung ungleicher Metalle und Fluoridbelastung eine Bewertung auf Geräteebene.
- Gute Schweißbarkeit: Qualifiziertes Schutzgas-, Laser- oder Widerstandsschweißen ist zulässig; Wärmeeintrag und Schutzgasabdeckung von Feindraht müssen streng kontrolliert werden, um eine Kontamination mit O, N, H und C zu verhindern.
- Geringste Formtoleranz unter den vier Sorten: Güteklasse 4 weist im Allgemeinen eine geringere Dehnung, bessere Ziehbarkeit und geringere Kaltumformbarkeit als die Güteklassen 1, 2 und 3 auf. Komplexe Wickel-, Biege-, Abflachungs- oder Endformungsprozesse können größere Radien, geringere Reduktionen pro Arbeitsgang und Zwischenglühen erfordern. Lasttragende Implantate benötigen weiterhin eine Validierung hinsichtlich Statik, Ermüdung und Risiko auf Geräteebene.
Chemische Zusammensetzung
Für ASTM F67 Güteklasse 4 gelten die folgenden Grenzwerte. Die Werte sind Massenprozente. Die formale Abnahme richtet sich nach der Vertragsfassung und dem Prüfbericht des Herstellers.
| Element | Anforderungen nach ASTM F67 Klasse 4 |
| Stickstoff, N | ≤0,05% |
| Kohlenstoff, C | ≤0,08% |
| Wasserstoff, H | ≤0,015% |
| Eisen, Fe | ≤0,50% |
| Sauerstoff, O | ≤0,40% |
| Restelemente, jeweils | ≤0,10% |
| Restelemente, insgesamt | ≤0,40% |
| Titan, Ti | Gleichgewicht |
- Technische Referenzen: Offizieller Anwendungsbereich und Herstellerdaten gemäß ASTM F67 für Güteklasse 4 / UNS R50700.
- Sauerstoff, Stickstoff und Eisen: Sauerstoff ist der wichtigste interstitielle Festigkeitsverstärker, der zur Erzielung der Festigkeitsklasse 4 beiträgt; Stickstoff und Eisen tragen ebenfalls dazu bei. Festigkeitsklasse 4 erlaubt höhere Sauerstoff- und Eisengrenzwerte als Festigkeitsklasse 3, wodurch die Festigkeit erhöht, gleichzeitig aber Duktilität, Zähigkeit, Feinstreckbarkeit und die Fähigkeit zur komplexen Umformung reduziert werden.
- Stickstoff, Kohlenstoff und Wasserstoff: Diese Elemente erfordern eine strenge Kontrolle. Ein Überschuss erhöht die Härte und verringert die Duktilität; Wasserstoff kann die Bildung von Hydriden und Versprödung begünstigen.
- Restelemente: Die einzelnen und die Gesamtgrenzwerte müssen kontrolliert werden. Die Prüfung nur der Hauptverunreinigungen genügt nicht den vollständigen Anforderungen an die chemische Zusammensetzung.
- Titangehalt: Die Spezifikation gibt Titan als Rest an. Eine nominelle Reinheitsangabe ersetzt nicht die chargenspezifische chemische Analyse und den Materialbericht.
Mechanische Eigenschaften
ASTM F67 legt die Zugfestigkeitseigenschaften von Walzprodukten der Güteklasse 4 bei Raumtemperatur fest. Drahtproben werden üblicherweise entlang der Drahtachse geprüft; die formale Abnahme richtet sich nach dem jeweiligen Durchmesser, der Probenform, dem Zustand und der offiziellen Normtabelle.
| Eigentum | ASTM F67 Güteklasse 4 geglüht Referenz | Notiz |
| Zugfestigkeit | ≥550 MPa | Die offizielle, anwendbare Produkttabelle regelt die Einhaltung. |
| 0,2% Streckgrenze | 483-655 MPa | Ein festgelegter Bereich, nicht ein Minimum. |
| Verlängerung | ≥15% | Vorbehaltlich der Größe und der Beschaffenheit der Probe |
| Flächenreduzierung | Gemäß den geltenden Durchmesser-/Probenanforderungen | Bitte prüfen Sie die offizielle Tabelle bei der Bestellung. |
ASTM F67 Güteklasse 4 – Referenzanforderungen für geglühten Titandraht
| Eigentum | Referenzmaterial, geglüht, Güteklasse 4 |
| Zugfestigkeit | Mindestens 550 MPa |
| 0,2% Streckgrenze | 483-655 MPa |
| Verlängerung | Mindestens 15% |
| Elastizitätsmodul | Typischerweise ca. 105 GPa |
Wichtig: Die mechanischen Eigenschaften müssen unter Berücksichtigung des Drahtdurchmessers der Güteklasse 4, der Probenform, des Zustands und der offiziellen Tabelle angewendet werden. Allgemeine Website-Daten ersetzen nicht die Vertragsannahme, und die alleinige Einhaltung der ASTM F67-Norm für Rohmaterialien qualifiziert ein fertiges Implantat nicht.
HTN-Liefer- und Qualitätsdokumentation
HTN organisiert die Lieferung von unlegiertem Titandraht nach ASTM F67 Grad 4 gemäß den Kundenanforderungen. Das Material stammt aus qualifizierten Titanwerken. Original-Werksberichte, Rückverfolgbarkeit der Schmelzen sowie chemische und mechanische Daten können auf Anfrage bereitgestellt werden. HTN prüft Chargennummer, Durchmesser, Toleranzen, Zustand, Spulen- oder Stangenform, Oberfläche, Geradheit und Verpackung und kann unabhängige Nachprüfungen, Richtarbeiten, Ablängen, saubere Verpackung und Inspektionen durch Dritte organisieren.
Typische Anwendungen
- Rohmaterial für hochfeste orthopädische oder traumafixierende Cerclagedrähte, Ligaturdrähte und zugehörige Teile nach Validierung auf Geräteebene;
- Hochfestes Feindraht-, Maschen- oder Formteilmaterial für kranio-maxillofaziale, zahnärztliche und restaurative Vorrichtungen;
- Teile chirurgischer Instrumente, die eine relativ hohe Festigkeit, gute Korrosionsbeständigkeit und begrenzte Umformbarkeit erfordern;
- Rohmaterial für Implantatnetze, Stützstrukturen, kleine Verbindungsteile und strukturelle Komponenten aus unlegiertem Titandraht;
- Medizinische Ortungsdrähte, Verbindungsdrähte, elastische Elemente und präzisionsgeformte Teile;
- Präzisionsgezogener, gerichteter, geschnittener oder nach Kundenzeichnungen bearbeiteter Titandraht;
- Forschung, Prototypen und kundenspezifische Materialien für medizinische Geräte;
- internationale Projekte, bei denen auch die Anforderungen der ISO 5832-2, die behördlichen Vorgaben und die Kundenanforderungen erfüllt werden.
Anwendungsbereich: Titandraht der Güteklasse 4 nach ASTM F67 ist Rohmaterial für die Herstellung chirurgischer Implantate und kein zugelassenes Fertigimplantat. Das Endprodukt muss separat die geltenden Vorschriften, die Designvalidierung, die biologische Bewertung sowie die Anforderungen an Reinigung, Sterilisation und Rückverfolgbarkeit erfüllen.
Füllen Sie das untenstehende Formular aus, und unser Team hilft Ihnen gerne weiter.
Fertigungs- und Bearbeitungseigenschaften
Zeichnen, Richten und Maßkontrolle
Draht der Güteklasse 4 wird typischerweise durch mehrmaliges Ziehen aus Walzdraht hergestellt. Zustand der Ziehdüse, Querschnittsverringerung pro Ziehgang, Schmierung, Ziehgeschwindigkeit und Zwischenglühen müssen präzise gesteuert werden, um Riefenbildung, Überlappungen, lokale Einschnürungen, Rundheitsabweichungen und Eigenspannungen zu minimieren. Da Draht der Güteklasse 4 die höchste Festigkeit aufweist, erfordert das Feinziehen von Draht im Allgemeinen konservativere Querschnittsverringerungen, eine effektive Schmierung und ein sorgfältig validiertes Zwischenglühprogramm.
Kaltarbeit
Güteklasse 4 lässt sich in begrenztem Umfang biegen, wickeln, flechten, abflachen oder endgeformt werden, ihre Umformbarkeit ist jedoch geringer als bei den Güteklassen 1 bis 3. Größere Biege- oder Wickelradien, geringere Reduktionsgrade pro Arbeitsgang und Zwischenglühen können erforderlich sein. Die tatsächlichen Grenzen hängen von Durchmesser, Korngröße, Oberflächenbeschaffenheit und Kaltverformungsgrad ab.
Glühen und Wärmebehandlung
Durch Glühen wird die Duktilität nach dem Ziehen wiederhergestellt, Eigenspannungen werden reduziert und das gleichachsige α-Gefüge stabilisiert. Reines Titan wird üblicherweise nicht ausscheidungsgehärtet; die hohe Festigkeit von Titan der Güteklasse 4 beruht hauptsächlich auf kontrollierten interstitiellen Elementen, und Kaltverformung kann die Festigkeit weiter steigern. Geeignete Atmosphären sind erforderlich, um Oxidation, α-Phasenaushärtung und Wasserstoffaufnahme zu verhindern.
Schweißen und Verbinden
Qualifiziertes WIG-, Laser- oder Widerstandsschweißen ist zulässig. Vor dem Schweißen gründlich reinigen und das Schweißbad, die Wurzel und die heiße Wärmeeinflusszone vollständig abschirmen. Feindrahtverbindungen erfordern eine Prüfung auf Festigkeit, Dauerfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Reinheit.
Typische physikalische Eigenschaften
Nachfolgend sind typische Werte der Güteklasse 4 in der Nähe von Raumtemperatur angegeben; sofern nicht ausdrücklich anders vermerkt, handelt es sich nicht um verbindliche Chargenannahmewerte gemäß ASTM F67.
| Physikalische Eigenschaften | Referenzwert |
| Dichte | Ca. 4,51 g/cm³ |
| Elastizitätsmodul bei Raumtemperatur | Ca. 105 GPa |
| Wärmeleitfähigkeit bei 21°C | Ca. 16 W/(m·K) |
| Mittlerer CTE, 20-100 °C | Ca. 8,6 × 10⁻⁶/K |
| Referenzwert für die Schmelztemperatur | Ca. 1670 °C |
| Poisson-Verhältnis | Typischerweise ca. 0,34 |
| Kristallstruktur bei Raumtemperatur | HCP-Alpha-Titan |
| Magnetismus | Im Wesentlichen nicht magnetisch |
| Verstärkungsmechanismus | Hauptsächlich kaltverformbar; nicht konventionell aushärtbar |
| Spezifische Wärmekapazität bei Raumtemperatur | Typischerweise ca. 520 J/(kg·K) |
Physikalische Eigenschaften (Referenz): Herstellerangaben für Güteklasse 4 / UNS R50700. Die Werte variieren je nach Temperatur, Mikrostruktur, Orientierung, Kaltverformung und Wärmebehandlung.
Korrosionsbeständigkeit
TiO₂-Qualität der Güteklasse 4 bildet spontan einen regenerierbaren TiO₂-Passivfilm und ist im Allgemeinen beständig gegen Salzlösungen, Körperflüssigkeiten und viele chloridhaltige Umgebungen. Die tatsächliche Leistungsfähigkeit des Bauteils hängt jedoch auch von der Oberflächenbehandlung, Spalten, Mikrobewegungen, unterschiedlichen Metallen, den elektrochemischen Bedingungen sowie Sterilisations- oder Reinigungsrückständen ab.
Umgebungen, in denen die 4. Klasse im Allgemeinen gute Leistungen erbringt
- Kochsalzlösung und viele simulierte Körperflüssigkeiten;
- feuchte Luft und hochreines Wasser;
- neutrale Chloridlösungen;
- viele oxidierende Umgebungen;
- ordnungsgemäß kontrollierte Reinigungs- und Passivierungsprozesse;
- viele Sterilisationsprozesse für Medizinprodukte nach der Gerätevalidierung;
- Langzeitiger Gewebekontakt ohne Reibung;
- validierte Umgebungen für zahnärztliche und orthopädische Geräte.
Umgebungen, die eine sorgfältige Bewertung erfordern
- Fluoridhaltige Reinigungsmittel, Flusssäure oder Mundinfektionen mit hohem Fluoridgehalt;
- lokale Versauerung in sauerstoffarmen Spalten;
- kombinierte Reibkorrosion, Verschleiß und Korrosion;
- galvanische Kopplung mit ungeeigneten, ungleichen Metallen;
- kathodische Wasserstoffbeladung oder unsachgemäße elektrochemische Behandlung;
- starke reduzierende Säuren;
- heiße, konzentrierte Salze oder ungewöhnliche Desinfektionsmittel;
- Bereiche mit Partikeln, Rückständen oder Oberflächenschäden;
- neue Anwendungsgebiete ohne gerätespezifische Korrosions- und biologische Validierung.
Technischer Hinweis: Biokompatibilität und Korrosionsbeständigkeit gegenüber Körperflüssigkeiten werden nicht allein durch die Güteklasse bestimmt. Rauheit, Reinheit, Mikrobewegungen, Abrieb, Spalten, unterschiedliche Metalle, Fluoridbelastung und Sterilisationsrückstände können das Endprodukt beeinträchtigen.
Typischer industrieller Fertigungsablauf für Titandraht der Güteklasse 4 nach ASTM F67
- Rohstoffauswahl und Chargenvorbereitung: Auswahl von qualifiziertem, hochreinem Schwamm und streng kontrollierter Reinstrückführung, wobei O, Fe, N, C, H und Reststoffe genau kontrolliert werden.
- Elektrodenpräparation: Eine abschmelzende Elektrode homogenisieren, verdichten und verschweißen, dabei Eisenpartikel, Öl, Feuchtigkeit und Fremdverunreinigungen vermeiden.
- Vakuumschmelzen und Barrenherstellung: Üblicherweise wird VAR oder ein anderes qualifiziertes Vakuumverfahren angewendet. ASTM F67 legt die Anforderungen an das Fertigmaterial fest; spezielle Schmelzmengen- oder Rohmaterialbeschränkungen müssen in der Bestellung angegeben werden.
- Barrenaufbereitung und -zerlegung: Ungeeignete Enden abschneiden, Oberflächenfehler entfernen und durch Schmieden oder Walzen die Gussstruktur aufbrechen, um einen für das Stangenwalzen geeigneten Rohling zu erhalten.
- Walzen von Walzdraht: Das Walzen des Rohlings erfolgt unter kontrollierter Temperatur, wobei Strukturgleichmäßigkeit, Abmessungen, Zähigkeit und Oberflächenfehler kontrolliert werden.
- Oberflächenkonditionierung und Vorglühen: Verwenden Sie validierte Beizverfahren, mechanisches Schälen oder eine andere geeignete Methode, um Zunder und Alpha-Keimhaut zu entfernen und gleichzeitig die Wasserstoffaufnahme und Eisenverunreinigung zu kontrollieren.
- Mehrfaches Zeichnen: Das Werkstück wird schrittweise durch geeignete Ziehsteine bis zum Zieldurchmesser gezogen. Anschließend erfolgt eine Zwischenglühung entsprechend der Kaltverformung, wobei Durchmessertoleranz, Rundheit, Oberflächenqualität und mechanische Eigenschaften kontrolliert werden.
- Abschließendes Glühen, Richten und Reinigen: Führen Sie die Schlussglühung oder Spannungsarmglühung gemäß Anweisung durch. Liefern Sie den Draht als Spule oder in gerichteten Abschnitten und verwenden Sie ein validiertes Reinigungsverfahren, um Schmier-, Schleifmittel-, Eisen- und Beizrückstände zu entfernen.
- Inspektion: Prüfen Sie die chemische Zusammensetzung, die Zugeigenschaften, den Durchmesser, die Rundheit, die Oberfläche und das Aussehen; prüfen Sie bei geraden Drähten die Länge und Geradheit. Spezielle Prüfungen der Mikrostruktur, Korngröße, Rauheit oder zerstörungsfreie Verfahren sind bei Bedarf zu veranlassen.
- Identifizierung, Verpackung und Rückverfolgbarkeit: Halten Sie die Temperatur konstant, achten Sie auf die korrekte Handhabung von Spulen und geraden Drähten und melden Sie entsprechende Korrespondenz. Verwenden Sie saubere Spulen, Wicklungen oder Schutzrohre, um Verwicklungen, Knicke, Kratzer und Kreuzkontaminationen zu vermeiden.
Fertigungs- und Prüfvermerk: ASTM F67 legt die Materialanforderungen fest, aber spezielle Anforderungen an die Schmelzzahl, die Mikrostruktur, die Korngröße, die enge Durchmessertoleranz, die Rundheit, die Geradheit, die Oberflächenrauheit, die saubere Verpackung, die Dokumentation nach EN 10204 3.1 und die Inspektion durch Dritte müssen in der Bestellung bestätigt werden.
