Cobalto Cromo CoCrMo Polvo

El polvo de cromo-cobalto CoCrMo, concretamente el CoCrMo, es un polvo de aleación a base de cobalto que se utiliza en diversas aplicaciones de polvo metálico, como el moldeo por inyección de metales (MIM) y la fabricación aditiva (AM).

Algunos detalles clave sobre el polvo de aleación de cromo-cobalto CoCrMo:

  • Composición - Compuesto principalmente de cobalto junto con cromo, molibdeno y pequeñas cantidades de otros elementos como wolframio, níquel, hierro, silicio, manganeso y carbono.

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Índice

Visión general

El polvo de cromo-cobalto CoCrMo, concretamente el CoCrMo, es un polvo de aleación a base de cobalto que se utiliza en diversas aplicaciones de polvo metálico, como el moldeo por inyección de metales (MIM) y la fabricación aditiva (AM).

Algunos detalles clave sobre el polvo de aleación de cromo-cobalto CoCrMo:

  • Composición - Compuesto principalmente de cobalto junto con cromo, molibdeno y pequeñas cantidades de otros elementos como wolframio, níquel, hierro, silicio, manganeso y carbono.
  • Propiedades - Excelentes propiedades mecánicas, resistencia a la corrosión, resistencia al desgaste y biocompatibilidad
  • Proceso de fabricación - Normalmente se produce mediante un proceso de atomización con gas
  • Tamaño de las partículas: entre 10 y 45 micras.
  • Aplicaciones - Implantes médicos, implantes dentales, componentes aeroespaciales y de automoción

Cobalto Cromo CoCrMo Tipos de polvo

TipoComposiciónCaracterísticas
Aleación de CoCrMoCo - Equilibrio/RemanenteCr - 27-30%Mo - 5-7%Si, Mn, C, Fe - <1%Excelente resistencia, dureza, resistencia a la corrosiónAdecuado para el moldeo por inyección de metalesBuena resistencia al desgaste
CoCrMo de bajo contenido en carbonoCo - Equilibrio/RemanenteCr - 27-30%Mo - 5-7%Si, Mn, C - <0,05% Fe - <0,75%Bajo contenido en carbono para una mayor ductilidadMejor reducción de los defectos de fusiónMenor susceptibilidad al agrietamientoMás adecuado para la impresión AM/3D

Cobalto Cromo CoCrMo Propiedades del polvo

El polvo de aleación de cobalto y cromo destaca por su equilibrada combinación de propiedades mecánicas, resistencia a la corrosión y biocompatibilidad, lo que lo hace idóneo para aplicaciones exigentes.

PropiedadDetalles
FuerzaResistencia a la tracción Ultimte: 120 a 230 ksiResistencia a la elasticidad: 110 a 150 ksi
DurezaDureza Rockwell: 25 a 35 HRCDureza Vickers: 350 a 450 HV
Densidad8,3 g/cc
Punto de fusión1260 a 1350°C (2300 a 2460°F)
Conductividad térmica9 a 12 W/m-K
Resistividad eléctrica94 a 108 μΩ-cm
Coeficiente de dilatación térmica14 a 16 μm/m-°C
Módulo de elasticidad230 a 253 GPa
Alargamiento8 a 35%

Cobalto Cromo CoCrMo Polvo Aplicaciones

Gracias a su versatilidad, el polvo de aleación de cobalto y cromo se utiliza en varias industrias importantes, desde la médica y dental hasta la aeroespacial y automovilística.

IndustriaAplicaciónComponentes
Médico/DentalImplantes, prótesisImplantes de cadera, implantes de rodilla, placas óseas, tornillos
AeroespacialPalas de turbina, tren de aterrizajeCuchillas, ejes, discos, engranajes
AutomociónVálvulas, bombas, herramientasVálvulas de motor, asientos de válvulas, corona dentada
IndustrialPiezas de desgaste y corrosiónJuntas, válvulas, componentes de bombas

Cobalto Cromo CoCrMo Polvo Especificaciones

Los polvos de aleación de cobalto y cromo cumplen varias normas internacionales y regionales en lo que se refiere a límites de composición, distribución del tamaño de las partículas y propiedades. Los grados más comunes son los polvos ASTM F75, F799 y F1537.

Norma/EspecificaciónRegiónElementos permitidosTamaño de las partículasPropiedades
ASTM F75EE.UU.Co, Cr, Mo, Si, Mn, C, Fe, Ni10 a 45 micrasLímites de O, N controladosCobalto ≥58% Cr 27 a 301TP3Dureza 35 HRC (min)UTS 120 ksi (min)Límite elástico 80 ksi (min)Alargamiento 15% (min)
ASTM F799EE.UU.Co, Cr, Mo, Si, Mn, C, Fe15 a 45 micrasMenor contenido en CMejoras propiedades AMCobalto ≥58% Cr 19 a 21%
ASTM F1537EE.UU.Co, Cr, Mo, Si, Mn, C10 a 45 micrasUtilizado para aplicaciones MIMComposición F75 modificada

Cobalto Cromo CoCrMo Polvo Fabricantes & Proveedores

Hay varios proveedores líderes mundiales que fabrican polvos de cromo-cobalto para las necesidades de MIM y AM de las principales industrias. Ofrecen varios grados que se ajustan a las normas regionales.

ProveedorGradosElementos permitidosTamaño de las partículasInformación adicional
Sandvik OspreyASTM F75ASTM F799Co, Cr, Mo, Si, Mn, C, Fe, NiW, N15 a 45 micrasPolvos esféricos atomizados con gasAleaciones personalizadasBajo contenido en O, N
PraxairF75F1537F799Co, Cr, Mo, Si, Mn, C, Fe, Ni15 a 45 micrasSeleccione el grado para AM vs MIMAlta pureza
Aditivo para carpinterosF75F799Co, Cr, Mo, Si, Mn, C, Fe, Ni15 a 45 micrasO bajo, NHdensidad de toma altaMorfología esférica
ErasteelF799F75PersonalizadoCo, Cr, Mo, Si, Mn, C, Fe, Ni10 a 45 micrasOxígeno/nitrógeno a medidaAtomización de alta pureza

Cobalto Cromo CoCrMo Polvo Precios

ProveedorGradoTamaño de las partículasPrecio
Sandvik OspreyASTM F7515-45 micras$75/kg
PraxairASTM F79925-45 micras$60/kg
Aditivo para carpinterosPersonalizado F7525-45 micras$90/kg
ErasteelASTM F153715-45 micras$70/kg

Los precios varían en función de factores como el proveedor, el grado y el cumplimiento de las especificaciones, la gama granulométrica, la cantidad/volumen de compra y la región geográfica.

Ventajas del polvo de cromo-cobalto CoCrMo

  • Alta resistencia con UTS superior a 200 ksi
  • Mantiene la resistencia y la ductilidad a altas temperaturas
  • Excelente resistencia al desgaste y a la abrasión
  • Resistencia superior a la corrosión, especialmente en entornos con cloruros
  • Baja permeabilidad magnética
  • Excelente biocompatibilidad y bioinercia
  • Propiedades mecánicas personalizables

Limitaciones del polvo de cromo-cobalto CoCrMo

  • Relativamente caro en comparación con el polvo de acero
  • Menor conductividad térmica que otras aleaciones
  • Requiere tratamiento térmico para optimizar las propiedades
  • Susceptible a defectos de fabricación si no se procesa correctamente
  • Es difícil evitar por completo la oxidación interna y los nitruros
  • Libera iones metálicos que afectan a la biocompatibilidad

Cromo-cobalto frente a polvos de acero inoxidable

ParámetroCromo cobaltoAcero inoxidable
FuerzaMás altoBaja
DurezaMás altoBajo a medio
Resistencia a la corrosiónSignificativamente mejorModerado
BiocompatibilidadExcelente gracias a la aleación puraVaría en función de la composición
CosteMás caroMenos costoso
ProcesabilidadMás difícil debido a las rápidas velocidades de enfriamiento necesariasMás fácil de procesar
AplicacionesImplantes de carga más críticosImplantes temporales menos críticos

Cromo-cobalto frente a polvos de titanio

ParámetroCromo cobaltoTitanio
DensidadMás pesadoMás ligero
FuerzaSimilar o ligeramente superiorLigeramente menor
DurezaMás altoBajo a medio
BiocompatibilidadSimilar, sin problemas confirmados a largo plazoExcelente gracias a una capa de óxido estable
Resistencia a la corrosiónCapa de óxido significativamente mejor y más estableModerado, susceptible a algunos entornos
CosteMás caroMenos caro (cp titanio)
Dificultad de fabricaciónMás alto, necesita enfriamiento rápido controladoMás bajo, más margen para la variabilidad del proceso
AplicacionesImplantes permanentes para prótesis articularesImplantes permanentes y temporales

Cobalto Cromo CoCrMo Polvo para moldeo por inyección de metales

El moldeo por inyección de metales utiliza polvo fino de cromo cobalto junto con una mezcla de aglutinantes termoplásticos. A continuación, la materia prima homogénea se moldea en piezas complejas con forma de red aprovechando las capacidades de moldeado preciso del moldeo por inyección de polímeros.

Composiciones de aleación de CoCrMo para MIM

  • Cobalto típico - Saldo/resto
  • Chrominum - 28 a 30 wt%
  • Molibdeno - 5 a 7 wt%
  • Carbono - Se mantiene bajo, < 0,05wt%
  • Hierro, manganeso - Pequeñas cantidades
  • Níquel, nitrógeno - Minimizado

Ventajas del MIM con polvo de CoCrMo

  • Entrega de piezas complejas con forma de red que no es posible con otros métodos
  • Densidad casi total y microestructura homogénea
  • Propiedades iguales o mejores que las aleaciones fundidas o forjadas
  • Minimiza el costoso mecanizado secundario
  • Permite rasgos pequeños y delicados y paredes finas
  • Tolerancia dimensional y acabado superficial uniformes
  • Rentable para volúmenes medios

Pasos del proceso MIM con polvo de CoCrMo

El proceso especializado MIM implica múltiples pasos clave para transformar la materia prima en componentes densos de uso final con propiedades a medida.

PasoDetalles
MezclaPolvo de CoCrMo mezclado con aglutinantes para producir materia prima
Moldeo por inyecciónMateria prima moldeada con precisión en piezas complejas con forma casi de red
DesbobinadoEl disolvente y el ciclo térmico eliminan los aglutinantes poliméricos
SinterizaciónProceso controlado en horno para densificar polvo de CoCrMo a alta temperatura
PostprocesadoA menudo se aplican tratamientos térmicos secundarios o prensado isostático en caliente
AcabadoMecanizado, esmerilado o pulido adicional si es necesario

MIM Cromo Cobalto Propiedades del material

El MIM permite obtener aleaciones de CoCrMo con una amplia gama de propiedades mecánicas y resistencia a la corrosión. Las propiedades pueden mejorarse aún más mediante tratamientos térmicos posteriores a la sinterización.

PropiedadEstado sinterizadoTratamiento térmicoAleaciones forjadas de CoCrMo
Densidad8,20-8,30 g/cc8,25-8,35 g/cc8,3 g/cc
Dureza25-35 HRC38-55 HRC35-55 HRC
Resistencia a la tracción75-100 ksi120-220 ksi120-300 ksi
Límite elástico50-85 ksi110-200 ksi110-250 ksi
Alargamiento8-25%3-30%8-35%

Aplicaciones MIM CoCrMo

El MIM permite fabricar componentes de CoCrMo ligeros y de alta resistencia con paredes finas, rebajes y canales ocultos para aplicaciones críticas en los sectores ortopédico y aeroespacial.

IndustriaAplicaciónComponentes
MédicoImplantes de prótesis articularesVástagos de cadera, bandejas tibiales de rodilla, jaulas espinales
AeroespacialToberas de empuje, tren de aterrizajeEstatores, soportes, actuadores
AutomociónSistema de combustibleCuerpos de inyectores, bombas
Petróleo y gasPerforaciónCarcasas giratorias, placas de válvulas, juntas

Cromo-cobalto Polvo de CoCrMo para fabricación aditiva

La fabricación aditiva con polvo de cromo-cobalto CoCrMo está revolucionando la producción de implantes metálicos gracias a su capacidad para crear estructuras porosas que permiten el crecimiento óseo.

Ventajas de la fabricación aditiva con CoCrMo

  • Implantes ortopédicos personalizados y adaptados al paciente
  • Estructuras porosas controladas para la osteointegración
  • Reducción de residuos en comparación con las técnicas sustractivas tradicionales
  • Cadena de suministro racionalizada con inventarios reducidos
  • Libertad de diseño para formas complejas y orgánicas que no son posibles con la fundición
  • Eliminación de costosas herramientas personalizadas
  • Componentes densos y de alta resistencia que rivalizan con las propiedades del forjado

Proceso AM más común para CoCrMo

Aunque existen múltiples tecnologías de AM metálica, como el chorro de aglutinante o la DED, la fusión de lecho de polvo por láser (L-PBF) es el proceso más adoptado para los implantes ortopédicos de cromo-cobalto.

Visión general del proceso AM por fusión en lecho de polvo láser

PasoDetalles
Modelo 3DDiseño del implante creado en software CAD basado en el escaneado del paciente
RebanarModelo cortado digitalmente en capas como instrucciones de construcción para el sistema.
Deposición de polvoPolvo de CoCrMo distribuido uniformemente en la placa de impresión
Fusión por láserEl láser focalizado funde selectivamente el polvo en función de cada corte
RecubrimientoCapa fresca de polvo de CoCrMo esparcida por encima
Repita los pasosLos pasos se repiten capa por capa hasta construir la pieza completa
PostprocesadoEliminación del exceso de polvo y aplicación de tratamientos térmicos

Composiciones típicas de CoCrMo para AM

  • Cobalto - Equilibrio/Recuperación
  • Cromo - 26 a 30 wt%
  • Molibdeno - 5 a 7 wt%
  • Carbono, nitrógeno - Minimizado
  • Silicio, Manganeso - <1 wt%
  • Tungsteno, hierro - <0,75 wt%

Optimización de parámetros para CoCrMo AM

Conseguir una densidad total y unas propiedades cercanas a las de la fabricación tradicional requiere optimizar los parámetros de AM específicamente para el polvo de cromo-cobalto.

ParámetroAlcance típicoPapelEfecto
Potencia del láser100-500 WFunde cada capaInfluye en la velocidad de crecimiento, la porosidad y el agrietamiento.
Velocidad de exploración100-1000 mm/sControla la entrada de energíaImpacto en la profundidad del baño de fusión, índices de calentamiento/enfriamiento
Distancia entre escotillas50-200 μmDetermina el solapamiento del área escaneadaRegula la fracción de volumen fundido y adherido
Grosor de la capa20-100 μmEstablece la resolución ZLas capas más finas reducen el efecto escalera

Postprocesado de componentes AM de CoCrMo

Los pasos adicionales ayudan a aliviar las tensiones internas del proceso de AM al tiempo que mejoran el rendimiento a la fatiga.

  • Tratamientos térmicos antiestrés
  • Prensado isostático en caliente (HIP)
  • Acabado de superficies: esmerilado, pulido
  • Mecanizado de la forma de la red si es necesario

Propiedades mecánicas - AM vs. CoCrMo fundido

PropiedadAs-Fabricated AMHIP AMFundición
Densidad8,15-8,25 g/cc8,20-8,30 g/cc8,25-8,35 g/cc
Dureza35-50 HRC35-45 HRC35-45 HRC
Resistencia a la tracción120-205 ksi130-220 ksi120-150 ksi
Límite elástico110-185 ksi115-200 ksi80-130 ksi
Alargamiento8-35%15-40%15-50%

El resultado final es que los parámetros de AM cuidadosamente optimizados combinados con HIP pueden rivalizar con el rendimiento mecánico de los componentes de cromo-cobalto fabricados tradicionalmente.

PREGUNTAS FRECUENTES

P: ¿Es adecuado el polvo de cromo-cobalto para aplicaciones de nitinol como aleación con memoria de forma de alta temperatura?

R: No, el nitinol es un sistema distinto de aleación de níquel-titanio que presenta características especiales de memoria de forma y superelásticas. Las aleaciones de CoCr no se consideran aleaciones con memoria de forma.

P: ¿Qué rango de tamaño de partículas de polvo de CoCrMo se recomienda para la fabricación aditiva por chorro aglomerante?

R: Normalmente se recomienda un rango de tamaño de partícula de 15 a 45 micras para el chorro de ligante AM con CoCrMo para equilibrar la densidad de empaquetamiento y la cinética de sinterización. Los polvos más finos de menos de 25 micras pueden aglomerarse y aumentar la porosidad.

P: ¿Difiere significativamente la resistencia a la corrosión entre la aleación de CoCrMo as-printed vs. wrought and forged?

R: El CoCrMo AM correctamente procesado se aproxima a la resistencia a la corrosión de las aleaciones forjadas. La clave es minimizar los poros internos y las microfisuras con un procesamiento optimizado para lograr una protección comparable de la capa de óxido superficial.

P: ¿Cuál es la diferencia entre el prensado isostático en caliente (HIP) y el sinterizado al vacío de componentes de CoCr impresos en 3D?

R: El HIP aplica calor elevado y presión isostática desde todas las direcciones, eliminando los huecos internos con mayor eficacia que el sinterizado en vacío. Esto maximiza la densidad y la resistencia a la fatiga, aspectos críticos para los implantes de carga.

P: ¿Cuál es la resistencia de la aleación de cromo-cobalto MIM en comparación con las aleaciones de titanio o acero inoxidable?

R: El MIM CoCrMo suele igualar o superar los niveles de resistencia alcanzados con aleaciones de titanio y acero inoxidable mimetizables como Ti6Al4V y 316L SS debido a su mayor dureza y a la formación de carburos.

P: ¿Puede reutilizarse el polvo de CoCrMo tras la fabricación aditiva por fusión en lecho de polvo?

R: Es posible reutilizar el polvo AM, pero se recomienda utilizar polvo virgen fresco siempre que sea posible para minimizar la acumulación de partículas satélites que provocan cambios químicos y un peor empaquetamiento durante el repintado.

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