Poudre de CoCrMo
Le CoCrMo est une poudre d'alliage cobalt-chrome-molybdène largement utilisée dans la fabrication additive métallique pour des applications biomédicales, dentaires, aérospatiales et industrielles nécessitant une résistance à l'usure et une biocompatibilité.
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Table des matières
Aperçu de la poudre de CoCrMo
Le CoCrMo est une poudre d'alliage cobalt-chrome-molybdène largement utilisée dans la fabrication additive métallique pour des applications biomédicales, dentaires, aérospatiales et industrielles nécessitant une résistance à l'usure et une biocompatibilité.
Cet article fournit un guide détaillé sur la poudre de CoCrMo couvrant la composition, les propriétés, les paramètres du processus d'AM, les applications, les spécifications, les fournisseurs, la manipulation, l'inspection, les comparaisons, les avantages et les inconvénients, et les FAQ. Les informations clés sont présentées dans des tableaux faciles à consulter.
Composition de la poudre de CoCrMo
La composition de la poudre d'alliage CoCrMo est la suivante :
| Élément | Poids % | Objectif |
|---|---|---|
| Cobalt | 58-69 | Élément de matrice, biocompatibilité |
| Chrome | 26-30 | Résistance à la corrosion, résistance à l'usure |
| Molybdène | 5-7 | Solidité, résistance à l'usure |
| Carbone | 0.05-0.35 | Forme en carbure |
| Silicium | 1 max | Désoxydant |
| Manganèse | 1 max | Désoxydant |
| Le fer | 0,75 max | Limite de contamination |
La teneur élevée en cobalt assure la biocompatibilité, tandis que le chrome et le molybdène confèrent la solidité et la résistance à l'usure.
Propriétés de la poudre de CoCrMo
Les principales propriétés de la poudre de CoCrMo sont les suivantes :
| Propriété | Description |
|---|---|
| Biocompatibilité | Excellente compatibilité avec les tissus du corps humain |
| Résistance à l'usure | Résistance élevée à l'abrasion et à l'usure par glissement |
| Résistance à la corrosion | Résistant aux fluides corporels et à de nombreux produits chimiques |
| La force | Résistance à la traction jusqu'à 1310 MPa en cas d'écrouissage |
| Dureté | Jusqu'à 54 HRC en cas de durcissement par vieillissement |
| Résistance à la fatigue | Adapté aux charges dynamiques cycliques |
Ces propriétés permettent de l'utiliser pour des implants et des dispositifs porteurs.
Paramètres du processus AM pour la poudre de CoCrMo
Les paramètres typiques pour l'impression de la poudre de CoCrMo sont les suivants :
| Paramètres | Valeur typique | Objectif |
|---|---|---|
| Hauteur de la couche | 20-50 μm | Résolution vs vitesse de construction |
| Puissance du laser | 150-400 W | Condition de fusion sans vaporisation |
| Vitesse de balayage | 400-1200 mm/s | Densité en fonction du taux de production |
| Espacement des trappes | 80-120 μm | Propriétés mécaniques |
| Soutien | Arbre ou treillis | Porte-à-faux, caniveaux intérieurs |
| Pressage isostatique à chaud | 1220°C, 100 MPa, 3 heures | Éliminer la porosité |
Paramètres adaptés à la densité, à la microstructure, à la vitesse de fabrication et aux exigences de post-traitement.
Applications des pièces en CoCrMo imprimées en 3D
Les composants AM CoCrMo sont utilisés dans :
| L'industrie | Applications |
|---|---|
| Médical | Implants du genou/de la hanche, couronnes dentaires, outils chirurgicaux |
| Aérospatiale | Aubes de turbines, composants de moteurs |
| Automobile | Sièges de soupape, roues de turbocompresseur |
| Industriel | Outillage, brides et joints résistants à l'usure |
| Pétrole et gaz | Pièces de robinetterie, pompes |
Les avantages par rapport au CoCrMo corroyé comprennent des géométries complexes, des implants personnalisés, des coûts et des délais réduits.
Spécifications de la poudre de CoCrMo pour l'AM
La poudre de CoCrMo doit répondre à des spécifications strictes :
| Paramètres | Spécifications |
|---|---|
| Gamme de taille des particules | 15-45 μm typique |
| Forme des particules | Morphologie sphérique |
| Densité apparente | > 4 g/cc |
| Densité du robinet | > 6 g/cc |
| Débit de Hall | > 23 secondes pour 50 g |
| La pureté | >99,9% |
| Teneur en oxygène | <1000 ppm |
Des distributions de tailles personnalisées et des niveaux d'humidité contrôlés sont disponibles.
Fournisseurs de poudre de CoCrMo
Les fournisseurs de poudre de CoCrMo réputés sont les suivants :
| Fournisseur | Localisation |
|---|---|
| Additif pour charpentier | ÉTATS-UNIS |
| Sandvik Osprey | ROYAUME-UNI |
| Erasteel | Suède |
| AP&C | Canada |
| Technologie LPW | ROYAUME-UNI |
| Arcam AB | Suède |
Les prix varient de $50/kg à $120/kg en fonction de la qualité et du volume de la commande.
Manipulation et stockage de la poudre de CoCrMo
En tant que matériau réactif, il est essentiel de manipuler la poudre de CoCrMo avec précaution :
- Stocker les récipients fermés à l'abri de l'humidité, des acides et des sources d'inflammation.
- Empêcher l'exposition à l'air et utiliser un rembourrage à gaz inerte
- Mettre l'équipement à la terre pour dissiper les charges statiques
- Éviter l'accumulation de poussière et utiliser un système de dépoussiérage
- Une ventilation locale par aspiration est recommandée
- Respecter les précautions de la fiche de données de sécurité
Des techniques appropriées garantissent un état optimal de la poudre.
Inspection et essais de la poudre de CoCrMo
Les méthodes de contrôle de la qualité comprennent
| Méthode | Paramètres testés |
|---|---|
| Analyse granulométrique | Distribution de la taille des particules |
| Imagerie SEM | Morphologie des particules |
| EDX | Chimie et composition |
| XRD | Phases présentes |
| Pycnométrie | Densité |
| Débit de Hall | Fluidité de la poudre |
Des tests conformes aux normes ASTM permettent de vérifier la qualité de la poudre et l'homogénéité des lots.
Comparaison entre le CoCrMo et d'autres poudres d'alliage
Le CoCrMo est comparable à d'autres alliages :
| Alliage | Biocompatibilité | La force | Coût | Imprimabilité |
|---|---|---|---|---|
| CoCrMo | Excellent | Moyen | Moyen | Bon |
| Titane Ti64 | Bon | Faible | Haut | Juste |
| Acier inoxydable 316L | Bon | Moyen | Moyen | Excellent |
| Inconel 718 | Pauvre | Haut | Haut | Bon |
Le CoCrMo offre la meilleure combinaison de biocompatibilité, de résistance et d'imprimabilité pour de nombreuses applications.
Avantages et inconvénients de la poudre de CoCrMo pour l'AM
| Pour | Cons |
|---|---|
| Excellente biocompatibilité et résistance à la corrosion | Capacité limitée à haute température |
| Très bonne résistance à l'usure et à l'abrasion | Susceptible de porosité lors de l'impression |
| Facilement imprimable en 3D et soudable | Nécessite une manipulation sous atmosphère contrôlée |
| Avantage en termes de coûts par rapport aux alliages de titane | Le post-traitement est souvent nécessaire |
| Peut correspondre aux propriétés des matériaux corroyés | Ténacité à la rupture inférieure à celle des aciers inoxydables |
Le CoCrMo permet de réaliser des implants et des composants métalliques fonctionnels, mais avec des exigences de traitement contrôlées.
Questions fréquemment posées sur la poudre de CoCrMo
Q : Quelle est la gamme de tailles de particules la plus adaptée à l'impression 3D de l'alliage CoCrMo ?
R : La plage typique est de 15 à 45 microns. Elle offre une bonne fluidité de la poudre combinée à une résolution et une densité élevées.
Q : Quelles sont les méthodes de post-traitement utilisées sur les pièces AM en CoCrMo ?
R : Le pressage isostatique à chaud, le traitement thermique, l'usinage de la surface et le polissage sont des post-traitements couramment utilisés pour obtenir une densité et une finition de surface optimales.
Q : Quels sont les procédés d'impression 3D de métaux compatibles avec l'alliage CoCrMo ?
R : La fusion sélective par laser (SLM), le frittage direct par laser (DMLS) et la fusion par faisceau d'électrons (EBM) peuvent tous traiter la poudre de CoCrMo.
Q : Quelles sont les industries qui utilisent des composants en CoCrMo fabriqués de manière additive ?
R : Les secteurs médical, dentaire, aérospatial, automobile, pétrolier et gazier ainsi que les secteurs industriels bénéficient des pièces en CoCrMo imprimées en 3D.
Q : Le CoCrMo nécessite-t-il des structures de soutien pendant l'impression 3D ?
R : Oui, des supports sont nécessaires sur les surplombs et les canaux internes pour éviter les déformations et permettre un retrait facile après l'impression.
Q : Quels défauts peuvent apparaître lors de l'impression de la poudre de CoCrMo ?
R : Les défauts potentiels sont la porosité, la fissuration, la distorsion, la fusion incomplète et la rugosité de la surface. La plupart peuvent être évités grâce à des paramètres optimisés.
Q : Quels types d'essais de biocompatibilité sont effectués sur les alliages CoCrMo ?
R : Des tests de cytotoxicité, de sensibilisation, d'irritation, de toxicité systémique, de génotoxicité et d'implantation sont réalisés conformément à des normes telles que la norme ISO 10993.
Q : Quelles sont les propriétés du CoCrMo imprimé par rapport à celles de l'alliage coulé ?
R : Les composants AM en CoCrMo peuvent atteindre des propriétés mécaniques égales ou supérieures à celles de leurs homologues coulés et recuits lorsqu'ils sont optimisés.
Q : Quelles sont les principales différences entre les alliages CoCr F75 et SP2 ?
R : F75 contient plus de carbone pour une meilleure usinabilité, tandis que SP2 contient moins de carbone et du niobium pour améliorer le comportement de fusion des particules pendant l'impression.
Q : Quelle densité peut-on attendre des composants en CoCrMo imprimés en 3D ?
R : Une densité supérieure à 99% est possible pour le CoCrMo avec des paramètres idéaux adaptés à l'alliage, correspondant aux propriétés du matériau corroyé.
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