CoCrMo-Pulver
CoCrMo ist ein Pulver aus einer Kobalt-Chrom-Molybdän-Legierung, das in der additiven Fertigung von Metallen für biomedizinische, zahnmedizinische, luft- und raumfahrttechnische und industrielle Anwendungen, die Verschleißfestigkeit und Biokompatibilität erfordern, weit verbreitet ist.
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Inhaltsübersicht
Überblick über CoCrMo-Pulver
CoCrMo ist ein Pulver aus einer Kobalt-Chrom-Molybdän-Legierung, das in der additiven Fertigung von Metallen für biomedizinische, zahnmedizinische, luft- und raumfahrttechnische und industrielle Anwendungen, die Verschleißfestigkeit und Biokompatibilität erfordern, weit verbreitet ist.
Dieser Artikel bietet einen detaillierten Leitfaden zu CoCrMo-Pulver, der Zusammensetzung, Eigenschaften, AM-Prozessparameter, Anwendungen, Spezifikationen, Lieferanten, Handhabung, Inspektion, Vergleiche, Vor- und Nachteile sowie häufig gestellte Fragen umfasst. Die wichtigsten Informationen werden in leicht zugänglichen Tabellen dargestellt.
Zusammensetzung von CoCrMo-Pulver
Die Zusammensetzung von CoCrMo-Legierungspulver ist:
Element | Gewicht % | Zweck |
---|---|---|
Kobalt | 58-69 | Matrixelement, Biokompatibilität |
Chrom | 26-30 | Korrosionsbeständigkeit, Verschleißfestigkeit |
Molybdän | 5-7 | Festigkeit, Verschleißfestigkeit |
Kohlenstoff | 0.05-0.35 | Hartmetall-Former |
Silizium | 1 max | Desoxidationsmittel |
Mangan | 1 max | Desoxidationsmittel |
Eisen | 0,75 max | Kontaminationsgrenze |
Der hohe Kobaltgehalt sorgt für Biokompatibilität, während Chrom und Molybdän für Festigkeit und Verschleißfestigkeit sorgen.
Eigenschaften von CoCrMo-Pulver
Zu den wichtigsten Eigenschaften von CoCrMo-Pulver gehören:
Eigentum | Beschreibung |
---|---|
Biokompatibilität | Ausgezeichnete Verträglichkeit mit menschlichem Körpergewebe |
Abriebfestigkeit | Hohe Abrieb- und Gleitverschleißfestigkeit |
Korrosionsbeständigkeit | Beständig gegen Körperflüssigkeiten und viele Chemikalien |
Stärke | Zugfestigkeit bis zu 1310 MPa bei Kaltverfestigung |
Härte | Bis zu 54 HRC bei Aushärtung |
Ermüdungsfestigkeit | Geeignet für zyklische dynamische Belastung |
Die Eigenschaften ermöglichen die Verwendung für tragende Implantate und Geräte.
AM-Prozessparameter für CoCrMo-Pulver
Typische Parameter für den Druck von CoCrMo-Pulver sind:
Parameter | Typischer Wert | Zweck |
---|---|---|
Höhe der Schicht | 20-50 μm | Auflösung vs. Baugeschwindigkeit |
Laserleistung | 150-400 W | Schmelzzustand ohne Verdampfung |
Scan-Geschwindigkeit | 400-1200 mm/s | Dichte versus Produktionsrate |
Abstand zwischen den Luken | 80-120 μm | Mechanische Eigenschaften |
Unterstützt | Baum oder Gatter | Überhänge, interne Kanäle |
Heißisostatisches Pressen | 1220°C, 100 MPa, 3 Stunden | Beseitigung von Porosität |
Maßgeschneiderte Parameter für Dichte, Mikrostruktur, Baurate und Nachbearbeitungsanforderungen.
Anwendungen von 3D-gedruckten CoCrMo-Teilen
AM CoCrMo-Komponenten werden verwendet in:
Industrie | Anwendungen |
---|---|
Medizinische | Knie-/Hüftimplantate, Zahnkronen, chirurgische Werkzeuge |
Luft- und Raumfahrt | Turbinenschaufeln, Triebwerkskomponenten |
Automobilindustrie | Ventilsitze, Turboladerräder |
Industriell | Verschleißfeste Werkzeuge, Flansche, Dichtungen |
Öl und Gas | Ventilteile, Pumpen |
Zu den Vorteilen gegenüber geknetetem CoCrMo gehören komplexe Geometrien, maßgeschneiderte Implantate, geringere Kosten und kürzere Lieferzeiten.
Spezifikationen von CoCrMo-Pulver für AM
CoCrMo-Pulver muss strenge Spezifikationen erfüllen:
Parameter | Spezifikation |
---|---|
Partikelgrößenbereich | 15-45 μm typisch |
Partikelform | Sphärische Morphologie |
Scheinbare Dichte | > 4 g/cc |
Dichte des Gewindebohrers | > 6 g/cc |
Hall-Durchflussmenge | > 23 Sekunden für 50 g |
Reinheit | >99,9% |
Sauerstoffgehalt | <1000 ppm |
Kundenspezifische Größenverteilungen und kontrollierte Feuchtigkeitsgrade sind möglich.
Lieferanten von CoCrMo-Pulver
Zu den namhaften Lieferanten von CoCrMo-Pulver gehören:
Anbieter | Standort |
---|---|
Zimmerer-Zusatzstoff | USA |
Sandvik Fischadler | UK |
Erasteel | Schweden |
AP&C | Kanada |
LPW-Technologie | UK |
Arcam AB | Schweden |
Die Preise reichen von $50/kg bis $120/kg, je nach Qualität und Auftragsvolumen.
Handhabung und Lagerung von CoCrMo-Pulver
Da es sich um einen reaktiven Werkstoff handelt, ist eine sorgfältige Handhabung des CoCrMo-Pulvers unerlässlich:
- Versiegelte Behälter fern von Feuchtigkeit, Säuren und Zündquellen lagern
- Vermeiden Sie die Exposition gegenüber Luft und verwenden Sie Inertgaspolster
- Erdung von Geräten zur Ableitung statischer Ladungen
- Vermeiden Sie Staubansammlungen und verwenden Sie eine Staubabsaugung
- Lokale Entlüftung empfohlen
- Hinweise im Sicherheitsdatenblatt beachten
Die richtige Technik gewährleistet einen optimalen Zustand des Pulvers.
Inspektion und Prüfung von CoCrMo-Pulver
Zu den Qualitätsprüfungsmethoden gehören:
Methode | Geprüfte Parameter |
---|---|
Siebanalyse | Partikelgrößenverteilung |
SEM-Bildgebung | Morphologie der Partikel |
EDX | Chemie und Zusammensetzung |
XRD | Vorhandene Phasen |
Pyknometrie | Dichte |
Hall-Durchflussmenge | Fließfähigkeit des Pulvers |
Tests nach ASTM-Normen überprüfen die Pulverqualität und die Konsistenz der Chargen.
Vergleich von CoCrMo mit alternativen Legierungspulvern
CoCrMo ist im Vergleich zu anderen Legierungen wie folgt:
Legierung | Biokompatibilität | Stärke | Kosten | Druckbarkeit |
---|---|---|---|---|
CoCrMo | Ausgezeichnet | Mittel | Mittel | Gut |
Titan Ti64 | Gut | Niedrig | Hoch | Messe |
Rostfreier Stahl 316L | Gut | Mittel | Mittel | Ausgezeichnet |
Inconel 718 | Schlecht | Hoch | Hoch | Gut |
CoCrMo bietet für viele Anwendungen die beste Kombination aus Biokompatibilität, Festigkeit und Druckbarkeit.
Vor- und Nachteile von CoCrMo-Pulver für AM
Profis | Nachteile |
---|---|
Ausgezeichnete Biokompatibilität und Korrosionsbeständigkeit | Begrenzte Hochtemperaturfähigkeit |
Sehr gute Verschleiß- und Abriebfestigkeit | Anfällig für Porosität beim Druck |
Leicht 3D-druckbar und schweißbar | Erfordert die Handhabung in kontrollierter Atmosphäre |
Kostenvorteil gegenüber Titanlegierungen | Nachbearbeitung oft erforderlich |
Kann mit den Eigenschaften von Knetwerkstoffen übereinstimmen | Geringere Bruchzähigkeit als bei nichtrostenden Stählen |
CoCrMo ermöglicht funktionelle Metallimplantate und -komponenten, allerdings mit kontrollierten Verarbeitungsanforderungen.
Häufig gestellte Fragen zu CoCrMo-Pulver
F: Welcher Partikelgrößenbereich eignet sich am besten für den 3D-Druck von CoCrMo-Legierungen?
A: Ein typischer Bereich ist 15-45 Mikrometer. Es bietet eine gute Fließfähigkeit des Pulvers in Kombination mit hoher Auflösung und Dichte.
F: Welche Nachbearbeitungsmethoden werden bei CoCrMo-AM-Teilen eingesetzt?
A: Heißisostatisches Pressen, Wärmebehandlung, Oberflächenbearbeitung und Polieren sind übliche Nachbearbeitungsverfahren, um die volle Dichte und Oberflächengüte zu erreichen.
F: Welche 3D-Druckverfahren für Metall sind mit der Legierung CoCrMo kompatibel?
A: Selektives Laserschmelzen (SLM), Direktes Metall-Laser-Sintern (DMLS) und Elektronenstrahlschmelzen (EBM) können alle CoCrMo-Pulver verarbeiten.
F: In welchen Branchen werden additiv gefertigte CoCrMo-Bauteile verwendet?
A: Medizinische, zahnmedizinische, Luft- und Raumfahrt-, Automobil-, Öl- und Gas- sowie industrielle Bereiche profitieren von 3D-gedruckten CoCrMo-Teilen.
F: Benötigt CoCrMo beim 3D-Druck Stützstrukturen?
A: Ja, an Überhängen und inneren Kanälen werden Stützen benötigt, um Verformungen zu verhindern und ein einfaches Entfernen nach dem Druck zu ermöglichen.
F: Welche Fehler können beim Drucken von CoCrMo-Pulver auftreten?
A: Mögliche Defekte sind Porosität, Rissbildung, Verformung, unvollständige Verschmelzung und Oberflächenrauhigkeit. Die meisten können mit optimierten Parametern vermieden werden.
F: Welche Art von Biokompatibilitätstests werden an CoCrMo-Legierungen durchgeführt?
A: Es werden Zytotoxizität, Sensibilisierung, Reizung, systemische Toxizität, Genotoxizität und Implantationstests nach Normen wie ISO 10993 durchgeführt.
F: Wie sind die Eigenschaften von gedrucktem CoCrMo im Vergleich zu gegossener Legierung?
A: AM CoCrMo-Bauteile können gleichwertige oder bessere mechanische Eigenschaften als gegossene und geglühte Gegenstücke erreichen, wenn sie optimiert werden.
F: Was sind die Hauptunterschiede zwischen CoCr F75- und SP2-Legierungen?
A: F75 hat einen höheren Kohlenstoffgehalt für eine bessere Bearbeitbarkeit, während SP2 einen niedrigeren Kohlenstoffgehalt plus Niob für ein besseres Schmelzverhalten der Partikel während des Drucks aufweist.
F: Welche Dichte kann man bei 3D-gedruckten CoCrMo-Bauteilen erwarten?
A: Eine Dichte über 99% ist für CoCrMo mit idealen, auf die Legierung zugeschnittenen Parametern, die den Eigenschaften des Knetmaterials entsprechen, erreichbar.
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