Порошок хрома CoCr

Обзор

Порошок хрома CoCrИзвестный также как кобальт-хромовый порошок - это специализированный металлический порошок, используемый в различных промышленных областях, таких как 3D-печать металлами, нанесение покрытий на поверхность и изготовление медицинских имплантатов.

Это сплав, состоящий в основном из кобальта и хрома, с дополнительными элементами, такими как молибден, никель, железо, марганец и кремний, добавляемыми в меньших количествах. Точный состав может быть изменен в соответствии с требованиями приложения.

Хромовые сплавы CoCr ценятся за такие свойства, как высокая прочность, коррозионная стойкость, биосовместимость и износостойкость. Процесс порошковой металлургии позволяет изготавливать из этого материала детали со сложной геометрией.

Состав

Типичный состав порошка хрома CoCr

Элемент	Вес %
Кобальт (Co)	40-65%
Хром (Cr)	19-30%
Молибден (Mo)	0-10%
Никель (Ni)	0-1%
Железо (Fe)	0-5%
Марганец (Mn)	0-1%
Кремний (Si)	0-1%
Углерод (C)	0-0.75%
Другие микроэлементы	0-1%

Соотношение кобальта и хрома может быть изменено в зависимости от того, что важнее для конкретного применения - износостойкость или коррозионная стойкость. Более высокое содержание хрома повышает устойчивость к коррозии и окислению. Более высокое содержание кобальта обеспечивает лучшие износостойкие свойства.

На заказ могут быть изготовлены сплавы с нестандартным составом, предназначенные для специализированных применений в таких отраслях, как аэрокосмическая, энергетическая и электронная.

Производственный процесс

Порошок хрома CoCr изготавливается методом газового распыления, при котором на сжиженный сплав подаются струи инертного газа высокого давления, например аргона или азота. Это разбивает расплавленный поток на очень мелкие капли, которые застывают в сферические порошки.

Гранулометрический состав может варьироваться от 10 до более 100 микрон в зависимости от требований. Более мелкие порошки обеспечивают лучшее спекание, а более крупные частицы улучшают характеристики текучести порошка.

Порошки CoCr, распыляемые газом, имеют более высокую чистоту, более однородный состав, постоянный размер частиц и лучшую текучесть по сравнению с вариантами, распыляемыми водой. Однако они, как правило, дороже на 15-20% из-за более высоких производственных затрат.

Свойства

Физико-механические свойства порошка хрома CoCr

Недвижимость	Описание
Морфология частиц	Преимущественно сферическая с некоторыми спутниками
Кажущаяся плотность	Около 4 г/куб. см
Плотность отвода	До 5,2 г/куб. см
Расход	Достаточно свободная текучесть > 1,25 г/с
Удельная теплоемкость	Около 0,44 Дж/г-°C
Температура плавления	1260-1450°C
Прочность на разрыв	До 1310 МПа
Предел текучести	До 1210 МПа
Удлинение	8-16%
Твердость	До 50 HRC

Сплавы CoCr обеспечивают превосходное сочетание высокой прочности и твердости в сочетании с разумной пластичностью. Свойства сплавов могут быть изменены путем корректировки относительного состава элементов.

Характеристики

Специальные характеристики порошка сплава хрома CoCr

• Выдающаяся коррозионная и износостойкость - защитный слой оксида хрома противостоит химическим воздействиям. Высокая твердость сохраняет целостность размеров.
• Отличная биосовместимость и биологическая инертность - не вызывает побочных реакций при использовании в медицинских имплантатах.
• Сохраняет прочность и эксплуатационные характеристики при высоких температурах - рабочая температура превышает 800°C.
• Их можно легко стерилизовать, используя обычные больничные процедуры.
• Низкая плотность по сравнению с альтернативами, такими как нержавеющая сталь - возможность создания легких конструкций.
• Такие свойства, как твердость, коррозионная стойкость и т.д., могут быть выборочно улучшены.
• Метод производства порошка позволяет очень тонко контролировать состав и распределение размеров.

Эти характеристики хромового CoCr делают его подходящим для нишевых применений, где обычные сплавы могут оказаться неэффективными с точки зрения производительности или безопасности.

Приложения

Типичные области применения порошка хрома CoCr

Промышленность	Области применения
Аэрокосмическая промышленность	Компоненты турбинных двигателей, детали шасси
Автомобильная промышленность	Седла и направляющие клапанов, детали турбокомпрессоров
Энергия	Газификация угля, ядерные и солнечные компоненты
Промышленность	Покрытия для термического напыления, оснастка и приспособления
Медицина	Зубные имплантаты, ортопедические имплантаты, протезы
Нефть и газ	Шары и седла шаровых кранов, скважинные инструменты

Другие нишевые применения включают электрические контакты, сварочные стержни, ювелирные изделия, магниты, монеты, боеприпасы, крепеж, режущие инструменты и т.д.

Биосовместимость и коррозионная стойкость используются для производства критически важных компонентов самолетов, а также медицинских имплантатов, несущих нагрузку, таких как тазобедренные и коленные суставы.

Аддитивное производство обеспечивает большую свободу проектирования, позволяя использовать конструкции из CoCr даже в сложных геометрических формах, необходимых для имплантатов, ориентированных на конкретного пациента.

3D-печать с Порошок хрома CoCr

Преимущества 3D-печати металлов с использованием хромового сырья CoCr

• Широкий диапазон достижимых механических свойств - не уступает литым или кованым аналогам
• Изготовление имплантатов для конкретного пациента с учетом анатомии
• Изделия со сложными внутренними элементами, например, решетчатыми структурами
• Ограниченное количество деталей, не требующее оснастки
• Сокращение образования отходов благодаря аддитивной природе
• Конформные каналы охлаждения могут быть встроены в детали
• Позволяет создавать легкие, оптимизированные конструкции, которые невозможно реализовать иным способом
• Сокращение времени вывода на рынок продукции, изготовленной по индивидуальному заказу

Лазерное наплавление порошкового слоя (L-PBF) и струйная обработка связующего могут обрабатывать порошок хрома CoCr. L-PBF обеспечивает лучшие свойства, в то время как струйное нанесение связующего позволяет создавать более крупные конструкции.

Технические характеристики

Типичное распределение по размерам и марки порошка CoCr с газовым распылением хрома

Размер частиц (мкм)	Распределение по размерам	Общие оценки
<20	Используется для нанесения вяжущих веществ	CCo-20, CoCr-20s
20-45	Подходит для большинства процессов LPBF	CCo-28, CoCr-28M
45-100	Оптимальные свойства потока	CCo-45, CoCr-45H
>100	Для термического напыления	CCo-106, CoCr-106

Более мелкие порошки обеспечивают более высокое разрешение, а более крупные частицы улучшают текучесть. Размер может быть оптимизирован для таких параметров, как толщина слоя, качество поверхности, скорость сборки и необходимость последующей обработки.

Соответствующие стандарты по составу и производству

• ASTM F75, ISO 5832-4, 5832-12: Состав сплава для литых кобальт-хромовых хирургических имплантатов
• ASTM B348: Стандартная спецификация на порошки титана и титановых сплавов
• ASTM F3055, F3056: Определение характеристик металлических порошков для аддитивного производства

Поставщики и ценообразование

Ориентировочный диапазон цен на порошок CoCr с газовым распылением хрома

Состояние	Диапазон цен
Вакуумная упаковка	$50 - $150 за кг
Герметизация инертным газом	$60 - $200 за кг

Цена сильно зависит от объема заказа, гранулометрического состава, метода распыления газа (воздух или аргон) и количества микроэлементов.

Некоторые ведущие поставщики

• Столярная присадка
• Sandvik Osprey
• Praxair
• Hoganas
• Технология LPW
• Erasteel

Кобальтовые сплавы подвержены изменчивости поставок сырья и сильной волатильности цен. Для объемных покупателей целесообразно заключать долгосрочные контракты на поставку.

Сравнение с альтернативами

Как хром CoCr сравнивается с порошками инструментальной стали и нержавеющей стали

Параметр	Хром CoCr	Инструментальная сталь	Нержавеющая сталь
Плотность	Низкий	Средний	Выше
Твердость	Высокая	Очень высокий	Средний
Прочность	Высокая	Средний	Средний
Коррозионная стойкость	Отличный	Бедный	Высокая
Износостойкость	Отличный	Хороший	Средний
Биоинертность	Высокая	Непроверенные	Умеренный
Стоимость сырья	Высокая	Низкий	Средний
Тепловые свойства	Лучше	Бедный	Умеренный
Изготовимость	Комплекс	Умеренный	Легко

Инструментальные стали обладают исключительной твердостью и могут быть альтернативной износостойкой заменой, если биосовместимость не важна. Нержавеющие стали дешевле и подходят для обычной защиты от коррозии.

Для критически важных применений, требующих надежности, производительности и безопасности, хром CoCr превосходит обычные сплавы железа и стали по многим параметрам. Более высокая цена оправдана для уникальных случаев применения.

ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ

Что такое хром-кобальтовый (CoCr) порошок?Хром-кобальтовый (CoCr) порошок - это порошок металлического сплава, состоящего в основном из хрома и кобальта. Он известен своей превосходной коррозионной стойкостью, высокотемпературной стабильностью и биосовместимостью.Каковы основные свойства хром-кобальтового (CoCr) порошка?Хром-кобальтовый (CoCr) порошок обладает высокой прочностью, твердостью, коррозионной стойкостью и биосовместимостью, что делает его пригодным для различных применений.Каковы основные области применения порошка хром-кобальт (CoCr)?Порошок CoCr широко используется в таких отраслях, как аэрокосмическая, медицинская и стоматологическая. Он используется в производстве компонентов авиационных двигателей, ортопедических имплантатов, зубных протезов и многого другого.Безопасен ли хром-кобальтовый (CoCr) порошок для медицинских имплантатов?Да, CoCr считается биосовместимым материалом и широко используется в медицине для изготовления имплантатов, таких как эндопротезы тазобедренных и коленных суставов.Каковы преимущества использования хром-кобальтового (CoCr) порошка в аэрокосмической промышленности?Высокотемпературная стабильность и коррозионная стойкость CoCr делают его идеальным для применения в аэрокосмической отрасли, включая производство компонентов реактивных двигателей и деталей газовых турбин.узнать больше о процессах 3D-печати