CoCrMo Polvo
El CoCrMo es un polvo de aleación de cobalto-cromo-molibdeno ampliamente utilizado en la fabricación aditiva de metales para aplicaciones biomédicas, dentales, aeroespaciales e industriales que requieren resistencia al desgaste y biocompatibilidad.
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Índice
Descripción general del polvo de CoCrMo
El CoCrMo es un polvo de aleación de cobalto-cromo-molibdeno ampliamente utilizado en la fabricación aditiva de metales para aplicaciones biomédicas, dentales, aeroespaciales e industriales que requieren resistencia al desgaste y biocompatibilidad.
Este artículo proporciona una guía detallada sobre la composición, las propiedades, los parámetros del proceso de AM, las aplicaciones, las especificaciones, los proveedores, el manejo, la inspección, las comparaciones, los pros y los contras y las preguntas frecuentes sobre el recubrimiento en polvo de CoCrMo. La información clave se presenta en tablas de fácil referencia.
Composición del polvo de CoCrMo
La composición del polvo de aleación CoCrMo es:
| Elemento | Peso % | Propósito |
|---|---|---|
| Cobalto | 58-69 | Elemento matriz, biocompatibilidad. |
| Cromo | 26-30 | Resistencia a la corrosión, resistencia al desgaste. |
| Molibdeno | 5-7 | Fuerza, resistencia al desgaste |
| Carbono | 0.05-0.35 | Formador de carburo |
| Silicio | 1 máximo | Desoxidante |
| Manganeso | 1 máximo | Desoxidante |
| Hierro | 0,75 máx. | Límite de contaminación |
El alto contenido de cobalto proporciona biocompatibilidad, mientras que el cromo y el molibdeno imparten solidez y resistencia al desgaste.
Propiedades del polvo de CoCrMo
Las propiedades clave del polvo de CoCrMo incluyen:
| Propiedad | Descripción |
|---|---|
| Biocompatibilidad | Excelente compatibilidad con los tejidos del cuerpo humano. |
| Resistencia al desgaste | Alta resistencia a la abrasión y al desgaste por deslizamiento |
| Resistencia a la corrosión | Resistente a los fluidos corporales y a muchos productos químicos. |
| Fuerza | Resistencia a la tracción de hasta 1310 MPa cuando se endurece por trabajo. |
| Dureza | Hasta 54 HRC cuando se endurece con el tiempo. |
| Resistencia a la fatiga | Adecuado para carga dinámica cíclica |
Las propiedades permiten su uso en implantes y dispositivos que soportan carga.
Parámetros del proceso AM para polvo de CoCrMo
Los parámetros típicos para imprimir polvo de CoCrMo incluyen:
| Parámetro | Valor típico | Propósito |
|---|---|---|
| Altura de la capa | 20-50 μm | Resolución frente a velocidad de construcción |
| Potencia del láser | 150-400 W | Condición de fusión sin vaporización. |
| Velocidad de exploración | 400-1200 mm/s | Densidad versus tasa de producción |
| Distancia entre escotillas | 80-120 micras | Propiedades mecánicas |
| Admite | Árbol o celosía | Voladizos, canales internos. |
| Prensado isostático en caliente | 1220°C, 100 MPa, 3 horas | Eliminar la porosidad |
Parámetros adaptados a la densidad, la microestructura, la tasa de construcción y los requisitos de posprocesamiento.
Aplicaciones de piezas de CoCrMo impresas en 3D
Los componentes AM CoCrMo se utilizan en:
| Industria | Aplicaciones |
|---|---|
| Médico | Implantes de rodilla/cadera, coronas dentales, herramientas quirúrgicas. |
| Aeroespacial | Álabes de turbina, componentes de motor |
| Automoción | Asientos de válvulas, ruedas de turbocompresor |
| Industrial | Herramientas, bridas y sellos resistentes al desgaste. |
| Petróleo y gas | Piezas de válvulas, bombas. |
Los beneficios frente al CoCrMo forjado incluyen geometrías complejas, implantes personalizados, costos y plazos de entrega reducidos.
Especificaciones del polvo de CoCrMo para AM
El polvo de CoCrMo debe cumplir especificaciones estrictas:
| Parámetro | Especificación |
|---|---|
| Gama de tamaños de partículas | 15-45 μm típico |
| Forma de las partículas | Morfología esférica |
| Densidad aparente | > 4 g/cc |
| Densidad del grifo | > 6 g/cc |
| Caudal Hall | > 23 seg para 50 g |
| Pureza | >99,9% |
| Contenido de oxígeno | <1000 ppm |
Distribuciones de tamaño personalizadas y niveles de humedad controlados disponibles.
Proveedores de polvo de CoCrMo
Los proveedores acreditados de polvo de CoCrMo incluyen:
| Proveedor | Ubicación |
|---|---|
| Aditivo para carpinteros | EE.UU. |
| Sandvik Osprey | REINO UNIDO |
| Erasteel | Suecia |
| AP&C | Canadá |
| Tecnología LPW | REINO UNIDO |
| Arcam AB | Suecia |
Los precios oscilan entre $50/kg y $120/kg según consideraciones de calidad y volumen de pedidos.
Manipulación y almacenamiento de polvo de CoCrMo
Como material reactivo, es esencial una manipulación cuidadosa del polvo de CoCrMo:
- Almacene los recipientes sellados lejos de la humedad, ácidos y fuentes de ignición.
- Evite la exposición al aire y utilice un relleno de gas inerte.
- Conecte a tierra los equipos para disipar las cargas estáticas
- Evite la acumulación de polvo y utilice extracción de polvo.
- Se recomienda ventilación local
- Seguir las precauciones de la ficha de datos de seguridad
Las técnicas adecuadas garantizan una condición óptima del polvo.
Inspección y prueba de polvo de CoCrMo
Los métodos de comprobación de la calidad incluyen:
| Método | Parámetros probados |
|---|---|
| Análisis granulométrico | Distribución granulométrica |
| Imágenes SEM | Morfología de las partículas |
| EDX | Química y composición |
| DRX | Fases presentes |
| Picnometría | Densidad |
| Caudal Hall | Fluidez del polvo |
Las pruebas según las normas ASTM verifican la calidad del polvo y la consistencia de los lotes.
Comparación de CoCrMo con polvos de aleaciones alternativos
CoCrMo se compara con otras aleaciones como:
| Aleación | Biocompatibilidad | Fuerza | Coste | Imprimibilidad |
|---|---|---|---|---|
| CoCrMo | Excelente | Medio | Medio | Bien |
| Titanio Ti64 | Bien | Bajo | Alta | Feria |
| Acero inoxidable 316L | Bien | Medio | Medio | Excelente |
| Inconel 718 | Pobre | Alta | Alta | Bien |
CoCrMo proporciona la mejor combinación de biocompatibilidad, resistencia e imprimibilidad para muchas aplicaciones.
Pros y contras del polvo de CoCrMo para AM
| Pros | Contras |
|---|---|
| Excelente biocompatibilidad y resistencia a la corrosión | Capacidad limitada de alta temperatura |
| Muy buena resistencia al desgaste y a la abrasión | Susceptible a la porosidad durante la impresión. |
| Fácilmente imprimible y soldable en 3D | Requiere manipulación en atmósfera controlada |
| Ventaja de costes frente a las aleaciones de titanio | A menudo se necesita posprocesamiento |
| Puede igualar las propiedades del material forjado | Menor tenacidad a la fractura que los aceros inoxidables. |
CoCrMo permite implantes y componentes metálicos funcionales, aunque con requisitos de procesamiento controlados.
Preguntas frecuentes sobre el polvo de CoCrMo
P: ¿Qué rango de tamaño de partículas funciona mejor para la impresión 3D de aleaciones CoCrMo?
R: Un rango típico es de 15 a 45 micrones. Proporciona una buena fluidez del polvo combinada con alta resolución y densidad.
P: ¿Qué métodos de posprocesamiento se utilizan en las piezas de CoCrMo AM?
R: El prensado isostático en caliente, el tratamiento térmico, el mecanizado de superficies y el pulido son procesos posteriores que se utilizan comúnmente para lograr una densidad total y un acabado superficial.
P: ¿Qué procesos de impresión 3D de metales son compatibles con la aleación CoCrMo?
R: La fusión selectiva por láser (SLM), la sinterización directa de metales por láser (DMLS) y la fusión por haz de electrones (EBM) pueden procesar polvo de CoCrMo.
P: ¿Qué industrias utilizan componentes de CoCrMo fabricados aditivamente?
R: Los sectores médico, dental, aeroespacial, automotriz, de petróleo y gas e industrial se benefician de las piezas de CoCrMo impresas en 3D.
P: ¿CoCrMo requiere estructuras de soporte durante la impresión 3D?
R: Sí, se necesitan soportes en los salientes y canales internos para evitar la deformación y permitir una fácil extracción después de la impresión.
P: ¿Qué defectos pueden ocurrir al imprimir polvo de CoCrMo?
R: Los defectos potenciales son porosidad, agrietamiento, distorsión, fusión incompleta y rugosidad de la superficie. La mayoría se puede prevenir con parámetros optimizados.
P: ¿Qué tipo de pruebas de biocompatibilidad se realizan en aleaciones de CoCrMo?
R: Se realizan pruebas de citotoxicidad, sensibilización, irritación, toxicidad sistémica, genotoxicidad e implantación según normas como ISO 10993.
P: ¿Cómo se comparan las propiedades del CoCrMo impreso con las de la aleación fundida?
R: Los componentes AM CoCrMo pueden lograr propiedades mecánicas iguales o mejores que sus homólogos fundidos y recocidos cuando se optimizan.
P: ¿Cuáles son las principales diferencias entre las aleaciones CoCr F75 y SP2?
R: F75 tiene más carbono para una mejor maquinabilidad, mientras que SP2 tiene menos carbono y niobio para mejorar el comportamiento de fusión de partículas durante la impresión.
P: ¿Qué densidad se puede esperar de los componentes de CoCrMo impresos en 3D?
R: Se puede lograr una densidad superior a 99% para CoCrMo con parámetros ideales adaptados a la aleación, que coinciden con las propiedades del material forjado.
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