クロムCoCrパウダー

概要

クロムCoCr粉コバルト・クロム粉末としても知られる特殊金属粉末は、金属3Dプリンティング、表面コーティング、医療用インプラントの製造など、さまざまな産業用途に使用されている。

コバルトとクロムを主成分とし、モリブデン、ニッケル、鉄、マンガン、シリコンなどの元素を少量加えた合金である。正確な組成は、アプリケーションの要件に応じてカスタマイズすることができます。

クロムCoCr合金は、高強度、耐食性、生体適合性、耐摩耗性などの特性で評価されている。粉末冶金プロセスにより、この材料から複雑な形状の部品を製造することができる。

構成

クロムCoCr粉末の代表的な組成範囲

エレメント	重量 %
コバルト	40-65%
クロム（Cr）	19-30%
モリブデン (Mo)	0-10%
ニッケル（Ni）	0-1%
鉄（Fe）	0-5%
マンガン (Mn)	0-1%
ケイ素 (Si)	0-1%
カーボン（C）	0-0.75%
その他の微量元素	0-1%

コバルトとクロムの比率は、耐摩耗性と耐食性のどちらを重視するかによって調整できる。クロム含有量が高いほど、耐食性と耐酸化性が向上する。コバルトが高いほど耐摩耗性が向上する。

カスタム合金は、航空宇宙、エネルギー、エレクトロニクスなどの産業における特殊用途に合わせた非標準組成で製造することもできる。

生産プロセス

クロムCoCr粉末は、アルゴンや窒素のような不活性ガスの高圧ジェットに液化合金を当てるガスアトマイズプロセスによって製造される。これにより、溶融した流れが非常に微細な液滴に分解され、球状の粉末に凝固します。

粒度分布は、要求に応じて10ミクロンから100ミクロン以上まで可能です。より微細な粉末はより良い焼結をもたらし、より粗い粒子は粉末の流動特性を向上させます。

ガスアトマイズされたCoCr粉末は、水アトマイズされたものに比べ、純度が高く、組成が均一で、粒子径が一定しており、流動性に優れている。しかし、製造コストが高いため、15-20%より高価になる傾向がある。

プロパティ

クロムCoCr粉末の物理的および機械的特性

プロパティ	説明
粒子形態	主に球形で、一部衛星がある。
見かけ密度	4g/cc前後
タップ密度	最大5.2 g/cc
流量	かなりフリーフロー > 1.25 g/s
比熱容量	約0.44 J/g-°C
融点	1260-1450°C
引張強さ	最大1310 MPa
降伏強度	最大1210MPa
伸び	8-16%
硬度	50HRCまで

CoCr合金は、高強度、高硬度、適度な延性を兼ね備えた優れた合金である。その特性は、元素の相対組成を調整することでカスタマイズすることができる。

特徴

クロムCoCr合金粉末の特殊特性

• 卓越した耐食性と耐摩耗性 - 保護酸化クロム層が化学的攻撃に耐える。高い硬度により、寸法精度を維持。
• 優れた生体適合性と生物学的不活性 - 医療用インプラントに使用しても副作用は生じない。
• 高温下でも強度と性能を維持 - 耐熱温度は800℃を超える。
• 通常の病院手順で簡単に滅菌できる。
• ステンレス鋼のような代替品と比較して密度が低い - 軽量な構造が可能。
• 硬度、耐食性などの特性を選択的に向上させることができる。
• 粉末製造法は、組成と粒度分布を非常に細かく制御することができる。

クロムCoCrのこうした特性は、通常の合金が性能や安全性の面で苦戦するようなニッチな用途に適している。

アプリケーション

クロムCoCr粉末の代表的な用途

産業	応用分野
航空宇宙	タービンエンジン部品、着陸装置部品
自動車	バルブシート、ガイド、ターボチャージャー部品
エネルギー	石炭ガス化、原子力、ソーラー
インダストリアル	溶射皮膜、治工具、治具
メディカル	歯科インプラント、整形外科インプラント、補綴物
石油・ガス	ボールバルブボールおよびシート、ダウンホールツール

その他のニッチな用途としては、電気接点、溶接棒、宝石、磁石、コイン、弾薬、ファスナー、切削工具などがある。

生体適合性と耐食性は、重要な航空機部品や、股関節や膝関節のような荷重を支える医療用インプラントの製造に活用されている。

積層造形は、患者固有のインプラントに必要な複雑な形状であっても、CoCrコンストラクトを使用するための設計の自由度を高める。

3Dプリンティング クロムCoCrパウダー

クロムCoCr原料を用いた金属3Dプリンティングの利点

• 達成可能な機械的特性の範囲が広い - 鋳造または鍛造の同等品と同等の高さ
• 解剖学的構造に適した患者固有のインプラントの製作
• 格子構造のような複雑な内部構造を持つ製品
• 金型が不要で、数量に制限がある。
• 添加物の性質により廃棄物の発生を削減
• コンフォーマル冷却チャンネルを部品に組み込むことができる
• 他の方法では実現不可能な、軽量で最適化された設計が可能
• カスタム製品の市場投入までの時間を短縮

レーザーパウダーベッドフュージョン（L-PBF）とバインダージェッティングの両方でクロムCoCr粉末を加工することができます。L-PBFはより優れた特性を提供し、バインダージェッティングはより大きな造形を可能にします。

仕様

ガスアトマイズCoCr粉末の代表的な粒度分布とグレード

粒子径（ミクロン）	サイズ分布	共通グレード
<20	バインダージェットに使用	CCo-20、CoCr-20s
20-45	ほとんどのLPBFプロセスに最適	CCo-28、CoCr-28M
45-100	最適なフロー特性	CCo-45、CoCr-45H
>100	溶射用途	CCo-106、CoCr-106

より微細なパウダーはより高い解像度を提供し、より粗い粒子は流動性を向上させます。サイズは、層厚、表面仕上げ、造形速度、後処理の必要性などのパラメータに合わせて最適化することができます。

組成および製造に関する関連規格

• ASTM F75, ISO 5832-4, 5832-12：鋳造コバルトクロム外科インプラント用合金組成
• ASTM B348：チタン及びチタン合金粉末の標準仕様書
• ASTM F3055、F3056：積層造形用金属粉末の特性の規格化

サプライヤーと価格

ガスアトマイズドクロムCoCr粉末の価格帯の目安

状態	価格帯
真空パック	$50〜$150/kg
不活性ガス封入	1kgあたり$60～$200

価格は、注文量、粒度分布、ガス噴霧法（空気またはアルゴン）、微量元素の量によって大きく異なる。

主要サプライヤー

• カーペンター添加剤
• サンドビック・オスプレイ
• プラクセア
• ホーガナス
• LPWテクノロジー
• エラスティール

コバルト合金は原料供給が変動しやすく、価格変動が激しい。量販バイヤーには長期供給契約が望ましい。

代替案との比較

クロムCoCrと工具鋼およびステンレス鋼粉末との比較

パラメータ	クロムCoCr	工具鋼	ステンレス鋼
密度	低い	ミディアム	より高い
硬度	高い	非常に高い	ミディアム
強さ	高い	ミディアム	ミディアム
耐食性	素晴らしい	貧しい	高い
耐摩耗性	素晴らしい	グッド	ミディアム
生体不活性	高い	未証明	中程度
原材料費	高い	低い	ミディアム
熱特性	より良い	貧しい	中程度
製造可能性	コンプレックス	中程度	簡単

工具鋼は卓越した硬度を持ち、生体適合性が重要でなければ、耐摩耗性の代替品となりうる。ステンレス鋼は安価で、通常の腐食防止のニーズには十分である。

信頼性、性能、安全性が要求される重要な用途では、クロムCoCrは通常の鉄や鋼の合金よりも多くの点で優れています。特殊な用途の場合、高価格は正当化されます。

よくあるご質問

クロムコバルト（CoCr）粉末とは？ クロムコバルト（CoCr）粉末は、クロムとコバルトを主成分とする金属合金粉末である。優れた耐食性、高温安定性、生体適合性で知られている。 クロムコバルト（CoCr）粉末の主な特性は？ クロムコバルト（CoCr）粉末は高い強度、硬度、耐食性、生体適合性を示し、様々な用途に適している。 クロムコバルト（CoCr）粉末の一般的な用途は？ CoCr粉末は、航空宇宙、医療、歯科などの産業で一般的に使用されている。航空機エンジン部品、整形外科用インプラント、歯科用補綴物などの製造に使用されている。 クロムコバルト（CoCr）粉末は医療用インプラントに安全ですか？ はい、CoCrは生体適合性のある素材と考えられており、医療分野では人工股関節や人工膝関節などのインプラントに広く使用されています。 航空宇宙用途でクロムコバルト（CoCr）粉末を使用する利点は何ですか？ CoCrの高温安定性と耐食性は、ジェットエンジン部品やガスタービン部品の製造を含む航空宇宙用途に理想的である。 より多くの3Dプリントプロセスを知る