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
| Tipo | Composición | Características |
|---|---|---|
| Aleación de CoCrMo | Co - 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 carbono | Co - 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.
| Propiedad | Detalles |
|---|---|
| Fuerza | Resistencia a la tracción Ultimte: 120 a 230 ksiResistencia a la elasticidad: 110 a 150 ksi |
| Dureza | Dureza Rockwell: 25 a 35 HRCDureza Vickers: 350 a 450 HV |
| Densidad | 8,3 g/cc |
| Punto de fusión | 1260 a 1350°C (2300 a 2460°F) |
| Conductividad térmica | 9 a 12 W/m-K |
| Resistividad eléctrica | 94 a 108 μΩ-cm |
| Coeficiente de dilatación térmica | 14 a 16 μm/m-°C |
| Módulo de elasticidad | 230 a 253 GPa |
| Alargamiento | 8 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.
| Industria | Aplicación | Componentes |
|---|---|---|
| Médico/Dental | Implantes, prótesis | Implantes de cadera, implantes de rodilla, placas óseas, tornillos |
| Aeroespacial | Palas de turbina, tren de aterrizaje | Cuchillas, ejes, discos, engranajes |
| Automoción | Válvulas, bombas, herramientas | Válvulas de motor, asientos de válvulas, corona dentada |
| Industrial | Piezas de desgaste y corrosión | Juntas, 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/Especificación | Región | Elementos permitidos | Tamaño de las partículas | Propiedades |
|---|---|---|---|---|
| ASTM F75 | EE.UU. | Co, Cr, Mo, Si, Mn, C, Fe, Ni | 10 a 45 micras | Límites 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 F799 | EE.UU. | Co, Cr, Mo, Si, Mn, C, Fe | 15 a 45 micras | Menor contenido en CMejoras propiedades AMCobalto ≥58% Cr 19 a 21% |
| ASTM F1537 | EE.UU. | Co, Cr, Mo, Si, Mn, C | 10 a 45 micras | Utilizado 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.
| Proveedor | Grados | Elementos permitidos | Tamaño de las partículas | Información adicional |
|---|---|---|---|---|
| Sandvik Osprey | ASTM F75ASTM F799 | Co, Cr, Mo, Si, Mn, C, Fe, NiW, N | 15 a 45 micras | Polvos esféricos atomizados con gasAleaciones personalizadasBajo contenido en O, N |
| Praxair | F75F1537F799 | Co, Cr, Mo, Si, Mn, C, Fe, Ni | 15 a 45 micras | Seleccione el grado para AM vs MIMAlta pureza |
| Aditivo para carpinteros | F75F799 | Co, Cr, Mo, Si, Mn, C, Fe, Ni | 15 a 45 micras | O bajo, NHdensidad de toma altaMorfología esférica |
| Erasteel | F799F75Personalizado | Co, Cr, Mo, Si, Mn, C, Fe, Ni | 10 a 45 micras | Oxígeno/nitrógeno a medidaAtomización de alta pureza |
Cobalto Cromo CoCrMo Polvo Precios
| Proveedor | Grado | Tamaño de las partículas | Precio |
|---|---|---|---|
| Sandvik Osprey | ASTM F75 | 15-45 micras | $75/kg |
| Praxair | ASTM F799 | 25-45 micras | $60/kg |
| Aditivo para carpinteros | Personalizado F75 | 25-45 micras | $90/kg |
| Erasteel | ASTM F1537 | 15-45 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
| Parámetro | Cromo cobalto | Acero inoxidable |
|---|---|---|
| Fuerza | Más alto | Baja |
| Dureza | Más alto | Bajo a medio |
| Resistencia a la corrosión | Significativamente mejor | Moderado |
| Biocompatibilidad | Excelente gracias a la aleación pura | Varía en función de la composición |
| Coste | Más caro | Menos costoso |
| Procesabilidad | Más difícil debido a las rápidas velocidades de enfriamiento necesarias | Más fácil de procesar |
| Aplicaciones | Implantes de carga más críticos | Implantes temporales menos críticos |
Cromo-cobalto frente a polvos de titanio
| Parámetro | Cromo cobalto | Titanio |
|---|---|---|
| Densidad | Más pesado | Más ligero |
| Fuerza | Similar o ligeramente superior | Ligeramente menor |
| Dureza | Más alto | Bajo a medio |
| Biocompatibilidad | Similar, sin problemas confirmados a largo plazo | Excelente gracias a una capa de óxido estable |
| Resistencia a la corrosión | Capa de óxido significativamente mejor y más estable | Moderado, susceptible a algunos entornos |
| Coste | Más caro | Menos caro (cp titanio) |
| Dificultad de fabricación | Más alto, necesita enfriamiento rápido controlado | Más bajo, más margen para la variabilidad del proceso |
| Aplicaciones | Implantes permanentes para prótesis articulares | Implantes 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.
| Paso | Detalles |
|---|---|
| Mezcla | Polvo de CoCrMo mezclado con aglutinantes para producir materia prima |
| Moldeo por inyección | Materia prima moldeada con precisión en piezas complejas con forma casi de red |
| Desbobinado | El disolvente y el ciclo térmico eliminan los aglutinantes poliméricos |
| Sinterización | Proceso controlado en horno para densificar polvo de CoCrMo a alta temperatura |
| Postprocesado | A menudo se aplican tratamientos térmicos secundarios o prensado isostático en caliente |
| Acabado | Mecanizado, 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.
| Propiedad | Estado sinterizado | Tratamiento térmico | Aleaciones forjadas de CoCrMo |
|---|---|---|---|
| Densidad | 8,20-8,30 g/cc | 8,25-8,35 g/cc | 8,3 g/cc |
| Dureza | 25-35 HRC | 38-55 HRC | 35-55 HRC |
| Resistencia a la tracción | 75-100 ksi | 120-220 ksi | 120-300 ksi |
| Límite elástico | 50-85 ksi | 110-200 ksi | 110-250 ksi |
| Alargamiento | 8-25% | 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.
| Industria | Aplicación | Componentes |
|---|---|---|
| Médico | Implantes de prótesis articulares | Vástagos de cadera, bandejas tibiales de rodilla, jaulas espinales |
| Aeroespacial | Toberas de empuje, tren de aterrizaje | Estatores, soportes, actuadores |
| Automoción | Sistema de combustible | Cuerpos de inyectores, bombas |
| Petróleo y gas | Perforación | Carcasas 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
| Paso | Detalles |
|---|---|
| Modelo 3D | Diseño del implante creado en software CAD basado en el escaneado del paciente |
| Rebanar | Modelo cortado digitalmente en capas como instrucciones de construcción para el sistema. |
| Deposición de polvo | Polvo de CoCrMo distribuido uniformemente en la placa de impresión |
| Fusión por láser | El láser focalizado funde selectivamente el polvo en función de cada corte |
| Recubrimiento | Capa fresca de polvo de CoCrMo esparcida por encima |
| Repita los pasos | Los pasos se repiten capa por capa hasta construir la pieza completa |
| Postprocesado | Eliminación 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.
| Parámetro | Alcance típico | Papel | Efecto |
|---|---|---|---|
| Potencia del láser | 100-500 W | Funde cada capa | Influye en la velocidad de crecimiento, la porosidad y el agrietamiento. |
| Velocidad de exploración | 100-1000 mm/s | Controla la entrada de energía | Impacto en la profundidad del baño de fusión, índices de calentamiento/enfriamiento |
| Distancia entre escotillas | 50-200 μm | Determina el solapamiento del área escaneada | Regula la fracción de volumen fundido y adherido |
| Grosor de la capa | 20-100 μm | Establece la resolución Z | Las 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
| Propiedad | As-Fabricated AM | HIP AM | Fundición |
|---|---|---|---|
| Densidad | 8,15-8,25 g/cc | 8,20-8,30 g/cc | 8,25-8,35 g/cc |
| Dureza | 35-50 HRC | 35-45 HRC | 35-45 HRC |
| Resistencia a la tracción | 120-205 ksi | 130-220 ksi | 120-150 ksi |
| Límite elástico | 110-185 ksi | 115-200 ksi | 80-130 ksi |
| Alargamiento | 8-35% | 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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