Chrom CoCr w proszku

Przegląd

Chrom CoCr w proszku, znany również jako proszek kobaltowo-chromowy, to specjalistyczny proszek metalowy wykorzystywany w różnych zastosowaniach przemysłowych, takich jak drukowanie 3D, powlekanie powierzchni i produkcja implantów medycznych.

Jest to stop składający się głównie z kobaltu i chromu, z dodatkowymi pierwiastkami, takimi jak molibden, nikiel, żelazo, mangan i krzem, dodawanymi w mniejszych ilościach. Dokładny skład można dostosować do wymagań aplikacji.

Stopy chromu CoCr są cenione za takie właściwości jak wysoka wytrzymałość, odporność na korozję, biokompatybilność i odporność na zużycie. Proces metalurgii proszków umożliwia wytwarzanie z tego materiału komponentów o złożonej geometrii.

Skład

Typowy zakres składu proszku chromu CoCr

Element	Waga %
Kobalt (Co)	40-65%
Chrom (Cr)	19-30%
Molibden (Mo)	0-10%
Nikiel (Ni)	0-1%
Żelazo (Fe)	0-5%
Mangan (Mn)	0-1%
Krzem (Si)	0-1%
Węgiel (C)	0-0.75%
Inne pierwiastki śladowe	0-1%

Stosunek kobaltu do chromu można dostosować w zależności od tego, czy dla danego zastosowania ważniejsza jest odporność na zużycie, czy odporność na korozję. Wyższa zawartość chromu poprawia odporność na korozję i utlenianie. Wyższa zawartość kobaltu zapewnia lepsze właściwości ścierne.

Stopy niestandardowe mogą być również produkowane z niestandardowymi składami dostosowanymi do specjalistycznych zastosowań w branżach takich jak lotnictwo, energetyka i elektronika.

Proces produkcji

Proszek chromu CoCr jest wytwarzany w procesie atomizacji gazowej, w którym upłynniony stop jest uderzany przez strumienie gazu obojętnego, takiego jak argon lub azot, pod wysokim ciśnieniem. Powoduje to rozbicie stopionego strumienia na bardzo drobne kropelki, które zestalają się w kuliste proszki.

Rozkład wielkości cząstek może wynosić od 10 mikronów do ponad 100 mikronów w zależności od wymagań. Drobniejsze proszki zapewniają lepsze spiekanie, podczas gdy grubsze cząstki poprawiają charakterystykę przepływu proszku.

Rozpylane gazowo proszki CoCr mają wyższą czystość, bardziej jednolity skład, spójne rozmiary cząstek i lepszy przepływ w porównaniu do wariantów rozpylanych wodą. Są one jednak droższe o 15-20% ze względu na wyższe koszty produkcji.

Właściwości

Właściwości fizyczne i mechaniczne proszku chromu CoCr

Nieruchomość	Opis
Morfologia cząstek	Głównie sferyczny z pewną ilością satelitów
Gęstość pozorna	Około 4 g/cc
Gęstość kranu	Do 5,2 g/cc
Natężenie przepływu	Dość swobodny przepływ > 1,25 g/s
Pojemność cieplna właściwa	Około 0,44 J/g-°C
Temperatura topnienia	1260-1450°C
Wytrzymałość na rozciąganie	Do 1310 MPa
Granica plastyczności	Do 1210 MPa
Wydłużenie	8-16%
Twardość	Do 50 HRC

Stopy CoCr zapewniają doskonałe połączenie wysokiej wytrzymałości i twardości z rozsądną plastycznością. Właściwości te można dostosować poprzez zmianę względnego składu pierwiastków.

Charakterystyka

Specjalna charakterystyka proszku stopu chromu CoCr

• Wyjątkowa odporność na korozję i zużycie - ochronna warstwa tlenku chromu jest odporna na ataki chemiczne. Wysoka twardość zachowuje integralność wymiarową.
• Doskonała biokompatybilność i obojętność biologiczna - nie wywołuje niepożądanych reakcji podczas stosowania w implantach medycznych.
• Zachowuje wytrzymałość i wydajność w wysokich temperaturach - temperatura pracy przekracza 800°C.
• Może być łatwo sterylizowany przy użyciu normalnych procedur szpitalnych.
• Niższa gęstość w porównaniu z alternatywami, takimi jak stal nierdzewna - możliwość tworzenia lekkich konstrukcji.
• Właściwości takie jak twardość, odporność na korozję itp. mogą być selektywnie ulepszane.
• Metoda produkcji proszku pozwala na bardzo precyzyjną kontrolę składu i rozkładu wielkości.

Te cechy chromu CoCr sprawiają, że nadaje się on do niszowych zastosowań, w których zwykłe stopy mogą mieć trudności z wydajnością lub bezpieczeństwem.

Zastosowania

Typowe zastosowania proszku chromu CoCr

Przemysł	Obszary zastosowań
Lotnictwo i kosmonautyka	Elementy silników turbinowych, części podwozia
Motoryzacja	Gniazda i prowadnice zaworów, części do turbosprężarek
Energia	Gazyfikacja węgla, komponenty jądrowe i słoneczne
Przemysłowy	Powłoki do natryskiwania termicznego, przyrządy i osprzęt narzędziowy
Medyczny	Implanty dentystyczne, implanty ortopedyczne, protetyka
Ropa i gaz	Kulki i gniazda zaworów kulowych, narzędzia wiertnicze

Inne niszowe zastosowania obejmują styki elektryczne, pręty spawalnicze, biżuterię, magnesy, monety, amunicję, elementy złączne, narzędzia tnące itp.

Biokompatybilność i odporność na korozję jest wykorzystywana do produkcji krytycznych elementów samolotów, a także nośnych implantów medycznych, takich jak stawy biodrowe i kolanowe.

Produkcja addytywna zapewnia większą swobodę projektowania konstrukcji CoCr nawet w złożonych geometriach potrzebnych do implantów specyficznych dla pacjenta.

Drukowanie 3D z Chrom CoCr w proszku

Zalety druku 3D z metalu przy użyciu surowca chromowego CoCr

• Szeroki zakres osiągalnych właściwości mechanicznych - tak wysoki jak w przypadku odlewanych lub kutych odpowiedników
• Produkcja implantów dostosowanych do anatomii pacjenta
• Produkty o złożonych cechach wewnętrznych, takich jak struktury kratowe
• Ograniczone ilości części bez wymogu oprzyrządowania
• Zmniejszone wytwarzanie odpadów dzięki dodatkowemu charakterowi
• Konforemne kanały chłodzące mogą być wbudowane w części
• Umożliwia tworzenie lekkich, zoptymalizowanych projektów, które nie byłyby możliwe do zrealizowania w inny sposób.
• Krótszy czas wprowadzania na rynek produktów niestandardowych

Zarówno laserowa synteza proszkowa (L-PBF), jak i strumieniowanie spoiwa mogą przetwarzać proszek chromu CoCr. L-PBF oferuje lepsze właściwości, podczas gdy binder jetting umożliwia tworzenie większych konstrukcji.

Specyfikacje

Typowy rozkład wielkości i gatunki proszku chromu CoCr rozpylanego gazowo

Rozmiar cząstek (mikrony)	Rozkład wielkości	Wspólne oceny
<20	Używany do rozpylania spoiwa	CCo-20, CoCr-20s
20-45	Nadaje się do większości procesów LPBF	CCo-28, CoCr-28M
45-100	Optymalne właściwości przepływu	CCo-45, CoCr-45H
>100	Do zastosowań związanych z natryskiwaniem termicznym	CCo-106, CoCr-106

Drobniejsze proszki zapewniają wyższą rozdzielczość, podczas gdy grubsze cząstki poprawiają przepływ. Rozmiar można zoptymalizować pod kątem parametrów, takich jak grubość warstwy, wykończenie powierzchni, szybkość budowy i potrzeby przetwarzania końcowego.

Odpowiednie normy dotyczące składu i produkcji

• ASTM F75, ISO 5832-4, 5832-12: Skład stopu dla odlewanych kobaltowo-chromowych implantów chirurgicznych
• ASTM B348: Standardowa specyfikacja proszków tytanu i stopów tytanu
• ASTM F3055, F3056: Określanie właściwości proszków metali do wytwarzania przyrostowego

Dostawcy i ceny

Orientacyjny zakres cen proszku chromu CoCr rozpylanego gazowo

Stan	Zakres cen
Pakowane próżniowo	$50 - $150 za kg
Uszczelnienie gazem obojętnym	$60 - $200 na kg

Cena zależy w dużej mierze od wielkości zamówienia, rozkładu wielkości cząstek, metody atomizacji gazu (powietrze lub argon) oraz ilości pierwiastków śladowych.

Niektórzy wiodący dostawcy

• Carpenter Additive
• Sandvik Osprey
• Praxair
• Hoganas
• Technologia LPW
• Erasteel

Stopy kobaltu borykają się ze zmienną podażą surowców i ekstremalną zmiennością cen. Długoterminowe umowy na dostawy są wskazane dla nabywców hurtowych.

Porównanie z alternatywnymi rozwiązaniami

Jak chrom CoCr wypada na tle proszków ze stali narzędziowej i stali nierdzewnej?

Parametr	Chrom CoCr	Stal narzędziowa	Stal nierdzewna
Gęstość	Niski	Średni	Wyższy
Twardość	Wysoki	Bardzo wysoka	Średni
Siła	Wysoki	Średni	Średni
Odporność na korozję	Doskonały	Słaby	Wysoki
Odporność na zużycie	Doskonały	Dobry	Średni
Obojętność biologiczna	Wysoki	Niesprawdzone	Umiarkowany
Koszt surowców	Wysoki	Niski	Średni
Właściwości termiczne	Lepiej	Słaby	Umiarkowany
Produkowalność	Kompleks	Umiarkowany	Łatwy

Stale narzędziowe mają wyjątkową twardość i mogą być alternatywnymi zamiennikami odpornymi na zużycie, jeśli biokompatybilność nie jest ważna. Stale nierdzewne są tańsze i odpowiednie do normalnej ochrony przed korozją.

W krytycznych zastosowaniach wymagających niezawodności, wydajności i bezpieczeństwa, chrom CoCr przewyższa zwykłe stopy żelaza i stali pod wieloma względami. Wyższa cena jest uzasadniona w przypadku wyjątkowych zastosowań.

FAQ

Czym jest proszek chromowo-kobaltowy (CoCr)?Proszek chromowo-kobaltowy (CoCr) to proszek stopu metalu składający się głównie z chromu i kobaltu. Znany jest z doskonałej odporności na korozję, stabilności w wysokich temperaturach i biokompatybilności.Jakie są główne właściwości proszku chromowo-kobaltowego (CoCr)?Proszek chromowo-kobaltowy (CoCr) wykazuje wysoką wytrzymałość, twardość, odporność na korozję i biokompatybilność, dzięki czemu nadaje się do różnych zastosowań.Jakie są typowe zastosowania proszku chromowo-kobaltowego (CoCr)?Proszek CoCr jest powszechnie stosowany w przemyśle lotniczym, medycznym i dentystycznym. Stosuje się go w produkcji elementów silników lotniczych, implantów ortopedycznych, protez dentystycznych i nie tylko.Czy proszek chromowo-kobaltowy (CoCr) jest bezpieczny dla implantów medycznych?Tak, CoCr jest uważany za materiał biokompatybilny i jest szeroko stosowany w medycynie do implantów, takich jak protezy stawu biodrowego i kolanowego.Jakie są zalety stosowania proszku chromowo-kobaltowego (CoCr) w zastosowaniach lotniczych?Stabilność wysokotemperaturowa i odporność na korozję CoCr sprawiają, że idealnie nadaje się on do zastosowań lotniczych, w tym do produkcji komponentów silników odrzutowych i części turbin gazowych.poznaj więcej procesów druku 3D