Poudre de chrome CoCr

Vue d'ensemble

Poudre de chrome CoCrégalement connue sous le nom de poudre de cobalt-chrome, est une poudre métallique spécialisée utilisée dans diverses applications industrielles telles que l'impression 3D de métal, le revêtement de surface et la fabrication d'implants médicaux.

Il s'agit d'un alliage composé principalement de cobalt et de chrome, auxquels s'ajoutent, en plus petites quantités, des éléments tels que le molybdène, le nickel, le fer, le manganèse et le silicium. La composition exacte peut être personnalisée en fonction des exigences de l'application.

Les alliages de chrome CoCr sont appréciés pour leurs propriétés telles que la haute résistance, la résistance à la corrosion, la biocompatibilité et la résistance à l'usure. Le processus de métallurgie des poudres permet de fabriquer des composants à géométrie complexe à partir de ce matériau.

Composition

Gamme de composition typique de la poudre de chrome CoCr

Élément	Poids %
Cobalt (Co)	40-65%
Chrome (Cr)	19-30%
Molybdène (Mo)	0-10%
Nickel (Ni)	0-1%
Fer (Fe)	0-5%
Manganèse (Mn)	0-1%
Silicium (Si)	0-1%
Carbone (C)	0-0.75%
Autres oligo-éléments	0-1%

Le rapport entre le cobalt et le chrome peut être ajusté selon que la résistance à l'usure ou la résistance à la corrosion est plus importante pour l'application. Une teneur plus élevée en chrome améliore la résistance à la corrosion et à l'oxydation. Une teneur plus élevée en cobalt améliore les propriétés d'usure.

Des alliages sur mesure peuvent également être produits avec des compositions non standard adaptées à des applications spécialisées dans des industries telles que l'aérospatiale, l'énergie et l'électronique.

Processus de production

La poudre de chrome CoCr est fabriquée par un processus d'atomisation au gaz dans lequel l'alliage liquéfié est frappé par des jets à haute pression de gaz inerte comme l'argon ou l'azote. Le flux fondu est ainsi divisé en très fines gouttelettes qui se solidifient en poudres sphériques.

La distribution de la taille des particules peut varier de 10 microns à plus de 100 microns en fonction des besoins. Les poudres plus fines permettent un meilleur frittage, tandis que les particules plus grossières améliorent les caractéristiques d'écoulement de la poudre.

Les poudres de CoCr atomisées au gaz ont une plus grande pureté, une composition plus uniforme, des tailles de particules cohérentes et un meilleur écoulement par rapport aux variantes atomisées à l'eau. Cependant, elles tendent à être 15-20% plus chères en raison des coûts de production plus élevés.

Propriétés

Propriétés physiques et mécaniques de la poudre de chrome CoCr

Propriété	Description
Morphologie des particules	Principalement sphérique avec quelques satellites
Densité apparente	Environ 4 g/cc
Densité du robinet	Jusqu'à 5,2 g/cc
Débit	Écoulement assez libre > 1,25 g/s
Capacité thermique spécifique	Environ 0,44 J/g-°C
Point de fusion	1260-1450°C
Résistance à la traction	Jusqu'à 1310 MPa
Limite d'élasticité	Jusqu'à 1210 MPa
Élongation	8-16%
Dureté	Jusqu'à 50 HRC

Les alliages de CoCr offrent une excellente combinaison de résistance et de dureté élevées, associées à une ductilité raisonnable. Les propriétés peuvent être personnalisées en modifiant la composition relative des éléments.

Caractéristiques

Caractéristiques spéciales de la poudre d'alliage de chrome CoCr

• Résistance exceptionnelle à la corrosion et à l'usure - La couche protectrice d'oxyde de chrome résiste aux attaques chimiques. La dureté élevée conserve l'intégrité dimensionnelle.
• Excellente biocompatibilité et bio-inertie - Ne produit pas de réactions indésirables lorsqu'il est utilisé dans des implants médicaux.
• Conserve sa résistance et ses performances à des températures élevées - La température de service est supérieure à 800°C.
• Peut être facilement stérilisé selon les procédures hospitalières habituelles.
• Densité plus faible par rapport à des alternatives comme l'acier inoxydable - Possibilité de constructions légères.
• Les propriétés telles que la dureté, la résistance à la corrosion, etc. peuvent être améliorées de manière sélective.
• La méthode de production des poudres permet un contrôle très fin de la composition et de la distribution des tailles.

Ces caractéristiques du chrome CoCr le destinent à des applications de niche pour lesquelles les alliages habituels peuvent s'avérer difficiles en termes de performance ou de sécurité.

Applications

Applications typiques de la poudre de chrome CoCr

L'industrie	Domaines d'application
Aérospatiale	Composants de turbines, pièces de trains d'atterrissage
Automobile	Sièges et guides de soupapes, pièces pour turbocompresseurs
L'énergie	Gazéification du charbon, composants nucléaires et solaires
Industriel	Revêtements par pulvérisation thermique, gabarits et montages d'outillage
Médical	Implants dentaires, implants orthopédiques, prothèses
Pétrole et gaz	Billes et sièges de vannes à bille, outils de fond de puits

Les contacts électriques, les baguettes de soudure, les bijoux, les aimants, les pièces de monnaie, les munitions, les attaches, les outils de coupe, etc. sont autant d'autres applications de niche.

La biocompatibilité et la résistance à la corrosion sont mises à profit pour la fabrication de composants aéronautiques critiques et d'implants médicaux porteurs tels que les articulations de la hanche et du genou.

La fabrication additive offre une plus grande liberté de conception pour utiliser des constructions en CoCr, même dans les géométries complexes nécessaires pour les implants spécifiques au patient.

Impression 3D avec Poudre de chrome CoCr

Avantages de l'impression 3D de métaux à partir d'un matériau d'alimentation en chrome CoCr

• Large gamme de propriétés mécaniques réalisables - Aussi élevées que les équivalents coulés ou forgés
• Fabrication d'implants adaptés à l'anatomie du patient
• Produits présentant des caractéristiques intérieures complexes telles que des structures en treillis
• Quantités limitées de pièces sans besoin d'outillage
• Réduction de la production de déchets grâce à la nature additive
• Des canaux de refroidissement conformes peuvent être incorporés dans les pièces
• Permet des conceptions légères et optimisées qui ne sont pas réalisables autrement.
• Délai de mise sur le marché plus court pour les produits personnalisés

La fusion laser sur lit de poudre (L-PBF) et la projection de liant permettent toutes deux de traiter la poudre de chrome CoCr. La L-PBF offre de meilleures propriétés, tandis que la projection de liant permet de réaliser des constructions plus importantes.

Spécifications

Distribution granulométrique typique et qualités de la poudre de chrome CoCr atomisée au gaz

Taille des particules (microns)	Répartition par taille	Notes communes
<20	Utilisé pour les jets de liant	CCo-20, CoCr-20s
20-45	Convient à la plupart des procédés LPBF	CCo-28, CoCr-28M
45-100	Propriétés d'écoulement optimales	CCo-45, CoCr-45H
>100	Pour les applications de pulvérisation thermique	CCo-106, CoCr-106

Les poudres plus fines offrent une meilleure résolution, tandis que les particules plus grossières améliorent l'écoulement. La taille peut être optimisée en fonction de paramètres tels que l'épaisseur de la couche, l'état de surface, la vitesse de fabrication et les besoins de post-traitement.

Normes applicables à la composition et à la fabrication

• ASTM F75, ISO 5832-4, 5832-12 : Composition des alliages pour les implants chirurgicaux coulés en cobalt-chrome
• ASTM B348 : Spécification standard pour les poudres de titane et d'alliages de titane
• ASTM F3055, F3056 : Spécification des caractéristiques des poudres métalliques pour la fabrication additive

Fournisseurs et prix

Fourchette indicative des prix de la poudre de chrome atomisée au gaz (CoCr)

Condition	Fourchette de prix
Emballage sous vide	$50 - $150 par kg
Scellé sous gaz inerte	$60 - $200 par kg

Le prix dépend fortement du volume de la commande, de la distribution de la taille des particules, de la méthode d'atomisation du gaz (air ou argon) et de la quantité d'oligo-éléments.

Quelques fournisseurs de premier plan

• Additif pour charpentier
• Sandvik Osprey
• Praxair
• Hoganas
• Technologie LPW
• Erasteel

Les alliages de cobalt sont confrontés à un approvisionnement variable en matières premières et à une extrême volatilité des prix. Les contrats d'approvisionnement à long terme sont conseillés pour les acheteurs en grande quantité.

Comparaison avec les alternatives

Comparaison entre le chrome CoCr et les poudres d'acier à outils et d'acier inoxydable

Paramètres	Chrome CoCr	Acier à outils	Acier inoxydable
Densité	Faible	Moyen	Plus élevé
Dureté	Haut	Très élevé	Moyen
La force	Haut	Moyen	Moyen
Résistance à la corrosion	Excellent	Pauvre	Haut
Résistance à l'usure	Excellent	Bon	Moyen
Bio-inertie	Haut	Non prouvé	Modéré
Coût des matières premières	Haut	Faible	Moyen
Propriétés thermiques	Mieux	Pauvre	Modéré
Fabrication	Complexe	Modéré	Facile

Les aciers à outils ont une dureté exceptionnelle et peuvent être des substituts résistants à l'usure si la biocompatibilité n'est pas importante. Les aciers inoxydables sont moins chers et conviennent aux besoins normaux de protection contre la corrosion.

Pour les applications critiques exigeant fiabilité, performance et sécurité, le chrome CoCr surpasse les alliages ordinaires de fer et d'acier sur de nombreux points. Le prix plus élevé est justifié pour des cas d'utilisation uniques.

FAQ

Qu'est-ce que la poudre de chrome-cobalt (CoCr) ?La poudre de chrome et de cobalt (CoCr) est une poudre d'alliage métallique composée principalement de chrome et de cobalt. Elle est connue pour son excellente résistance à la corrosion, sa stabilité à haute température et sa biocompatibilité.Quelles sont les principales propriétés de la poudre de chrome-cobalt (CoCr) ?La poudre de chrome-cobalt (CoCr) présente une grande solidité, une grande dureté, une grande résistance à la corrosion et une grande biocompatibilité, ce qui la rend adaptée à diverses applications.Quelles sont les applications courantes de la poudre de chrome-cobalt (CoCr) ?La poudre de CoCr est couramment utilisée dans des industries telles que l'aérospatiale, le médical et le dentaire. Elle est utilisée dans la production de composants de moteurs d'avion, d'implants orthopédiques, de prothèses dentaires, etc.La poudre de chrome-cobalt (CoCr) est-elle sûre pour les implants médicaux ?Oui, le CoCr est considéré comme un matériau biocompatible et est largement utilisé dans le domaine médical pour des implants tels que les prothèses de hanche et de genou.Quels sont les avantages de l'utilisation de la poudre de chrome-cobalt (CoCr) dans les applications aérospatiales ?La stabilité à haute température et la résistance à la corrosion du CoCr en font un matériau idéal pour les applications aérospatiales, notamment la fabrication de composants de moteurs à réaction et de pièces de turbines à gaz.en savoir plus sur les procédés d'impression 3D