CoCrMoW prášek

Přehled CoCrMoW prášku

Prášek CoCrMoW je prášek ze slitiny kobaltu, chromu, molybdenu a wolframu, který se používá především k výrobě ortopedických kloubních implantátů. Přídavek wolframu dále zvyšuje pevnost, odolnost proti opotřebení a tvrdost ve srovnání se slitinami CoCrMo.

Mezi hlavní vlastnosti a výhody prášku CoCrMoW patří:

Vlastnosti a charakteristiky prášku CoCrMoW

Vlastnosti	Podrobnosti
Složení	Slitina Co-Cr-Mo-W
Hustota	9,2 g/cc
Tvar částic	Sférické
Rozsah velikostí	15-45 mikronů
Zdánlivá hustota	Až 60% skutečné hustoty
Tekutost	Dobrý
Odolnost proti korozi	Vynikající díky vrstvě oxidu Cr
Biokompatibilita	Vysoký, vhodný pro implantáty
Odolnost proti opotřebení	Extrémně dobré z W a Cr
Síla	Velmi vysoká ze zpevnění pevným roztokem

Díky své jedinečné kombinaci biokompatibility, vysoké tvrdosti, pevnosti a houževnatosti umožňuje CoCrMoW výrobu vysoce výkonných ortopedických implantátů pomocí 3D tisku nebo vstřikování kovů.

Složení prášku CoCrMoW

Složení prášku CoCrMoW

Živel	Hmotnost %
Kobalt	Zůstatek
Chrom	26-30%
Molybden	5-7%
Wolfram	4-6%
Uhlík	< 0,35%
Mangan	< 1%
Křemík	< 1%
Žehlička	< 1%
Nikl	< 1%

• Kobalt zajišťuje pevnost, biokompatibilitu, napomáhá zpevnění pevného roztoku
• Chrom pro odolnost proti oxidaci a korozi
• Molybden přispívá ke zpevnění pevného roztoku
• Wolfram výrazně zvyšuje odolnost proti opotřebení a tvrdost
• Ostatní prvky přítomné jako nečistoty

Díky vysokému obsahu Cr, Mo a W je dosaženo vynikající kombinace pevnosti, tvrdosti a odolnosti proti korozi, která je požadována pro ortopedické implantáty.

CoCrMoW prášek Fyzikální vlastnosti

CoCrMoW prášek Fyzikální vlastnosti

Vlastnosti	Hodnoty
Hustota	9,2 g/cc
Bod tání	1370-1430°C
Elektrický odpor	96 μΩ-cm
Tepelná vodivost	16 W/mK
CTE	14,5 x 10^-6 K^-1
Curieho teplota	1160°C

• Vysoká hustota ve srovnání se slitinami CoCrMo a titanu
• Zachovává pevnost a tvrdost při zvýšených teplotách
• Relativně nízká tepelná vodivost
• Nad Curieho teplotou se stává paramagnetickým
• CTE vyšší než u konkurenčních slitin v aplikacích implantátů

Tyto vlastnosti umožňují použití v nosných ortopedických implantátech vyžadujících pevnost při vysokých teplotách, tvrdost a odolnost proti korozi.

Mechanické vlastnosti prášku CoCrMoW

Mechanické vlastnosti prášku CoCrMoW

Vlastnosti	Hodnoty
Tvrdost	43-52 HRC
Pevnost v tahu	1310-1650 MPa
Pevnost v tahu	1035-1450 MPa
Prodloužení	8-15%
Modul pružnosti	240-310 GPa
Pevnost v tlaku	1700-2100 MPa

• Vynikající kombinace velmi vysoké pevnosti a tvrdosti
• Úroveň pevnosti překračuje požadavky na nosné implantáty
• Přiměřená tažnost na tvrdý materiál
• Vysoký modul zajišťuje tuhost potřebnou pro implantáty.
• Vysoká únavová pevnost zajišťuje trvanlivost

Díky svým mechanickým vlastnostem je prášek CoCrMoW velmi vhodný pro výrobu pevných ortopedických implantátů odolných proti opotřebení pomocí technik AM.

Aplikace CoCrMoW prášku

Mezi hlavní aplikace prášku CoCrMoW patří:

Aplikace CoCrMoW prášku

aplikace	Příklady
Ortopedické implantáty	Kolenní, kyčelní a zubní implantáty
Zdravotnické prostředky	Chirurgické nástroje a pomůcky
Aerospace	Součásti leteckých motorů
Automobilový průmysl	Díly pro vstřikování paliva, ventily
Průmyslový	Řezné nástroje, raznice, formy

Některá specifická použití slitiny CoCrMoW v prášku:

• Kloubní plochy v implantátech kloubních náhrad
• Zubní korunky, můstky a kořenové krytky
• Maxilofaciální implantáty, lebeční desky
• Lopatky a pouzdra turbín leteckých motorů
• Ventily a vstřikovací trysky automobilových motorů
• Řezné nástroje a průmyslové nástroje

Kombinace vynikajících mechanických vlastností, odolnosti proti korozi a biokompatibility poskytuje maximální výkon pro tyto náročné aplikace.

Specifikace CoCrMoW prášku

Klíčové normy pro prášek CoCrMoW:

Práškové normy CoCrMoW

Standard	Popis
ASTM F75	Norma pro tepanou slitinu CoCrMo pro chirurgické implantáty
ASTM F1537	Tvářená slitina CoCrMoNi pro dentální aplikace
ASTM F3001	Specifikace pro aditivní výrobu lékařských implantátů pomocí tavení v práškovém loži
ISO 5832-4	Tvářená slitina CoCrMoNi pro chirurgické implantáty

Tyto normy stanoví:

• Limity pro složení, nečistoty
• Minimální požadavky na mechanické vlastnosti
• Výrobní metoda - atomizace inertním plynem
• Přijatelná distribuce velikosti částic
• Testovací protokoly pro zajištění kvality
• Požadavky na charakterizaci prášku

Dodržování norem zajišťuje vhodnost pro kritické aplikace ortopedických implantátů.

Velikost částic CoCrMoW prášku

Distribuce velikosti částic prášku CoCrMoW

Velikost částic	Charakteristika
15-25 mikronů	Používá se při laserové fúzi v práškovém loži (LPBF)
25-45 mikronů	Používá se při tryskání pojiva a DMLS
10-45 mikronů	Používá se při vstřikování kovů

• Jemnější prášek poskytuje vyšší rozlišení a kvalitu povrchu pro AM
• Hrubší prášek má lepší sypnost pro zpracování prášku
• Vyvážené rozdělení velikosti optimalizované pro každou výrobní metodu
• Je zachována přísná kontrola nad distribucí velikosti částic.

Řízení velikosti a morfologie částic umožňuje vysokou hustotu balení a optimalizované spékání.

CoCrMoW prášek Zdánlivá hustota

CoCrMoW prášek Zdánlivá hustota

Zdánlivá hustota	Charakteristika
Až 60% skutečné hustoty	Pro sférickou morfologii prášku
Rozsah 4,5-5,5 g/cc	V důsledku dutin mezi částicemi

• Vyšší zdánlivá hustota zlepšuje tok a stlačitelnost prášku.
• Sférický tvar prášku umožňuje větší hustotu balení
• S optimalizovaným práškem je možné dosáhnout hodnot až 65%.

Vyšší zdánlivá hustota vede k vyšší produktivitě výroby a kvalitě dílů.

Metoda výroby CoCrMoW prášku

Výroba CoCrMoW prášku

Metoda	Podrobnosti
Rozprašování plynu	Vysokotlaký inertní plyn rozbíjí proud roztavené slitiny na jemné kapičky.
Vakuové indukční tavení	Vysoce čisté výchozí materiály tavené ve vakuu
Vícenásobné přetavení	Zlepšuje chemickou homogenitu
Sítování	Třídí prášek na různé frakce podle velikosti částic.
Směšování	Směs práškových frakcí pro přizpůsobení distribuce částic

• Plynová atomizace vytváří jemnou sférickou morfologii prášku
• Tavení ve vakuu minimalizuje nečistoty, jako je kyslík a dusík.
• Vícenásobné přetavení zlepšuje jednotnost složení
• Následné zpracování umožňuje přesnou kontrolu distribuce velikosti částic.

Plně automatizovaná výroba a přísná kontrola procesu zajišťují spolehlivé vlastnosti a konzistenci jednotlivých šarží prášku.

Ceny CoCrMoW prášku

Ceny CoCrMoW prášku

Faktor	Dopad
Třída prášku	Cena se zvyšuje s vyšší čistotou
Velikost částic	Ultrajemné třídy jsou dražší
Objednané množství	Snížení ceny pro hromadné objednávky
Vlastnosti prášku	Vyšší zdánlivá hustota stojí více
Balení	Kontejnery plněné argonem zvyšují cenu
Požadavky na testování	Přísnější testování zvyšuje náklady
Doba realizace	Rychlejší dodací lhůty zvyšují náklady

Orientační ceny

• CoCrMoW pro lékařské aplikace: $120-180 za kg
• CoCrMoW pro průmyslové aplikace: $80-120 za kg

Výrazně nižší ceny platí pro hromadné objednávky přesahující několik set kilogramů.

Dodavatelé CoCrMoW prášku

Dodavatelé CoCrMoW prášku

Společnost	Umístění
Přísada pro tesaře	USA
Sandvik Osprey	Spojené království
Hoganas	Švédsko
Praxair	USA
AP&C	Kanada
Erasteel	Francie

Klíčové faktory výběru:

• Rozsah druhů prášku a velikostí částic
• Výrobní kapacita a dodací lhůty
• Kvalita a konzistence prášku
• Dodržování lékařských norem
• Ceny a minimální objednací množství
• Procesy kontroly, testování a zajištění kvality

Manipulace s práškem CoCrMoW a bezpečnost

Manipulace s práškem CoCrMoW

Doporučení	Důvod
Vyhněte se vdechování	K prevenci poškození plicní tkáně jemnými částicemi
Používejte ochrannou masku a rukavice	Zabraňte náhodnému požití nosem/ústy
Manipulujte v dobře větraných prostorách	Snížení cirkulace částic v ovzduší
Používejte vhodný ochranný oděv	Minimalizujte kontakt s pokožkou
Zajistěte, aby v blízkosti nebyly žádné zdroje vznícení	Prášek může v kyslíkové atmosféře hořet
Dodržujte antistatické protokoly	Zabraňte vzniku požáru v důsledku statického výboje při manipulaci.
Používejte nejiskřící nástroje	Zamezení možnosti vznícení
Skladujte v uzavřených nádobách na chladném a suchém místě.	Zabraňte kontaminaci a oxidaci

Přestože je prášek CoCrMoW relativně inertní, je třeba dodržovat doporučená opatření pro bezpečnou manipulaci a zpracování.

Kontrola a testování prášku CoCrMoW

Testování prášku CoCrMoW

Test	Podrobnosti
Chemická analýza	ICP spektroskopie použitá k ověření složení
Analýza velikosti částic	Určuje distribuci velikosti částic
Zdánlivá hustota	Měřeno pomocí Hallova průtokoměru podle normy ASTM B212.
Morfologie prášku	Zobrazovací analýza pomocí SEM pro kontrolu tvaru částic
Testování průtoku	Stanovuje průtočnost standardizovanou nálevkou.
Testování hustoty odboček	Hustota měřená po mechanickém vyklepání vzorku prášku

Přísné testování zajišťuje shodu se specifikacemi, jako je ASTM F75, a konzistentní prášek vhodný pro výrobu ortopedických implantátů.

Skladování CoCrMoW prášku a manipulace s ním

Skladování prášku CoCrMoW

Faktor	Efekt
Vzduch, kyslík	Riziko oxidace při vysokých teplotách
Vlhkost	Nízká míra koroze při pokojové teplotě
Organická rozpouštědla	Může absorbovat rozpouštědla a práškové skvrny
Kyseliny, zásady	Odolnost vůči mírným kyselinám a zásadám
Zvýšené teploty	Zvýšená reaktivita a oxidace na vzduchu
Kontaminace	Může ovlivnit tekutost, schopnost spékání

Doporučení:

• Skladujte uzavřené v nádobách pročištěných inertním plynem.
• Udržujte teplotu pod 30 °C
• Vyhněte se kontaktu s oxidačními kyselinami a chlorovanými rozpouštědly.
• Otevřené nádoby pouze v kontrolovaném prostředí

Prášek CoCrMoW vykazuje při vhodných opatřeních vynikající stabilitu při manipulaci a skladování.

Srovnání s CoCrMo práškem

CoCrMoW vs CoCrMo prášek

Parametr	CoCrMoW	CoCrMo
Hustota	9,2 g/cc	8,3 g/cc
Tvrdost	43-52 HRC	35-45 HRC
Pevnost v tahu	1310-1650 MPa	1170-1510 MPa
Odolnost proti opotřebení	Vynikající	Velmi dobré
Odolnost proti korozi	Vynikající	Vynikající
Biokompatibilita	Vysoký	Vysoký
Náklady	Vysoký	Mírný
Používá	Ortopedické implantáty, letectví a kosmonautika	Ortopedické implantáty, zubní implantáty

• CoCrMoW má výrazně vyšší pevnost a tvrdost.
• CoCrMoW poskytuje lepší odolnost proti opotřebení
• Obě mají vynikající odolnost proti korozi a biokompatibilitu.
• CoCrMoW je dražší kvůli přídavku W.
• CoCrMoW se upřednostňuje pro kolenní a kyčelní implantáty; CoCrMo pro zubní lékařství

Přídavek wolframu dává slitině CoCrMoW lepší mechanické vlastnosti než běžným slitinám CoCrMo.

CoCrMoW prášek Výhody a nevýhody

Výhody CoCrMoW prášku:

• Vynikající pevnost, tvrdost a odolnost proti opotřebení
• Vysoká biokompatibilita a odolnost proti korozi
• Dobré vysokoteplotní vlastnosti
• Lze zpracovávat technikami AM nebo MIM
• Vhodné pro nosné ortopedické implantáty
• Zajišťuje atraktivní estetický vzhled

Omezení CoCrMoW prášku:

• Dražší než CoCrMo a prášky z nerezové oceli
• Nižší tažnost a lomová houževnatost
• Vyžaduje ochrannou atmosféru během zpracování
• Obtížné obrábění finálních součástí
• Omezená spojitelnost a svařitelnost
• Uvolňování iontů Co vyvolává obavy o zdraví

Často kladené otázky týkající se CoCrMoW prášku

Otázka: Jaké jsou hlavní aplikace prášku CoCrMoW?

Odpověď: Primárně se používají implantáty pro náhradu kolenních a kyčelních kloubů, zubní náhrady, jako jsou korunky a můstky, čelistní a obličejové implantáty a komponenty pro letecký průmysl, jako jsou lopatky turbín.

Otázka: Jak zlepšuje přídavek wolframu vlastnosti slitiny CoCrMo?

Odpověď: Wolfram výrazně zvyšuje pevnost, tvrdost a odolnost proti opotřebení díky zpevnění pevným roztokem a tvorbě tuhých karbidů. To vede k vynikajícím vlastnostem nosných implantátů.

Otázka: Jaká opatření jsou nutná při manipulaci s práškem CoCrMoW?

Odpověď: Doporučená bezpečnostní opatření zahrnují používání ochranné masky, rukavic, oděvu, manipulaci ve větraných prostorách, vyhýbání se zdrojům vznícení, kontrolu statického výboje, používání nejiskřících nástrojů a skladování uzavřených nádob na chladném a suchém místě.

Otázka: Jaké jsou hlavní rozdíly mezi jakostmi CoCrMoW pro lékařské a průmyslové použití?

Odpověď: Lékařské jakosti mají vyšší čistotu, nižší obsah nečistot, kontrolovanou distribuci velikosti částic, procházejí přísnějším testováním a jsou vyráběny pod přísnou kontrolou kvality, aby splňovaly normy pro biomedicínské implantáty.