CoCrMoW prášek

Přehled práškového materiálu CoCrMoW

Prášek CoCrMoW je prášek slitiny kobaltu, chrómu, molybdenu a wolframu používaný především pro výrobu ortopedických implantátů kloubů. Přídavek wolframu dále zvyšuje pevnost, odolnost proti opotřebení a tvrdost v porovnání se slitinami CoCrMo.

Hlavni vlastnosti a vyhody prachu CoCrMoW zahrnuji:

Vlastnosti a charakteristiky prášku CoCrMoW

Vlastnosti	Podrobnosti
Kompozice	Slitina Co-Cr-Mo-W
Hustota	9,2 g/cc
Tvar částice	Sférický
Rozsah velikostí	15–45 mikronů
Zdánlivá hustota	Až 60 % skutečné hustoty
Tečení	Dobré
Odolnost proti korozi	Vynikající díky vrstvě oxidu chromu
biokompatibilita	Vysoká, vhodná pro implantáty
Odolnost proti opotřebení	Extrémně dobře od W a Cr
Síla	Velmi vysoká zpevnění tuhého roztoku

Díky jedinečné kombinaci biokompatibility, vysoké tvrdosti, síly a houževnatosti, CoCrMoW umožňuje výrobu vysoce výkonných ortopedických implantátů pomocí 3D tisku nebo vstřikování kovů.

Složení prášku CoCrMoW

Složení prášku CoCrMoW

Element	Hmotnostní %
Kobalt	Balance
Chromium	26-30%
Molybden	5-7%
Wolfram	4-6%
Uhlík	< 0,35 %
Mangan	< 1 %
Křemík	< 1 %
Železo	< 1 %
Nikl	< 1 %

• Kobalt dodává pevnost, biokompatibilitu, pomáhá při zpevňování pevného roztoku
• Chromium kvůli odolnosti vůči oxidaci a korozi
• Molybden zvyšuje pevnost pevného roztoku
• Wolfram výrazně zvyšuje odolnost proti opotřebení a tvrdost
• Další prvky přítomné jako nečistoty

Vysoký obsah Cr, Mo a W má za následek výjimečnou kombinaci pevnosti, tvrdosti a odolnosti proti korozi, která je vyžadována u ortopedických implantátů.

Fyzické vlastnosti prášku CoCrMoW

Fyzické vlastnosti prášku CoCrMoW

Vlastnosti	Hodnoty
Hustota	9,2 g/cc
Teplota tání	1370-1430 ¡«C
Elektrický odpor	96 ×´Î-cm
Tepelná vodivost	16 W/mK
CTE	14,5 x 10^-6 K^-1
Curieova teplota	1160 let p.n.l.

• Vysoká hustota ve srovnání s CoCrMo a titanovými slitinami
• Zachovává si pevnost a tvrdost při vysokých teplotách
• Relativně nízká tepelná vodivost
• Stává se paramagnetickým nad Curieovou teplotou
• CTE je vyšší než u konkurenčních slitin v aplikacích implantátů

Vlastnosti umožňují použití v ortopedických implantátech nesoucích zátěž, které vyžadují vysokou pevnost v teplotě, tvrdost a odolnost proti korozi.

Mechanické vlastnosti prášku CoCrMoW

Mechanické vlastnosti prášku CoCrMoW

Vlastnosti	Hodnoty
Tvrdost	43-52 HRC
Pevnost v tahu	1310–1650 MPa
Mez kluzu	1035–1450 MPa
Prodloužení	8-15%
Modul pružnosti	240–310 GPa
Tlaková pevnost	1700-2100 MPa

• Excelentní kombinace velmi vysoké pevnosti a tvrdosti
• Úrovně pevnosti překonávají požadavky na nosné implantáty
• Přiměřená tažnost pro tvrdý materiál
• Vysoký modul pružnosti zajišťuje potřebnou tuhost implantátů
• Vysoká únavová pevnost zaručuje odolnost

Mechanické vlastnosti činí prášek CoCrMoW vysoce vhodným pro výrobu pevných, odolných proti opotřebení ortopedických implantátů pomocí technik AM.

Aplikace prášku CoCrMoW

Primární využití prášku CoCrMoW zahrnuje:

Aplikace prášku CoCrMoW

Aplikace	Příklady
Ortopedické implantáty	Implantáty kolen, kyčlí, zubní
Zdravotnické prostředky	Chirurgické nástroje a přístroje
Letectví a kosmonautika	Komponenty leteckého motoru
Automotivní	Díly palivového vstřikování, ventily
Průmyslový	Řezací nástroje, umírání, formy

Některá konkrétní produktová využití práškového materiálu CoCrMoW:

• Kloubní náhrady a jejich styčné povrchy
• Dentální korunky, můstky a kořenové čepičky
• Maxilofaciální implantáty, lební destičky
• Turbínové lopatky leteckého motoru a kryty
• Ventily motoru a vstřikovače paliva
• Řezací nástroje a průmyslové nástroje

Kombinace mimořádných mechanických vlastností, odolnosti vůči korozi a biokompatibility poskytuje pro tyto náročné aplikace maximální výkon.

Specifikace prášku CoCrMoW

Hlavní standardy pro práškovou slitinu CoCrMoW:

Normy práškov CoCrMoW

Standard	Popis
ASTM F75	Norma pro tvářené slitiny CoCrMo pro chirurgické implantáty
ASTM F1537	Kovaná slitina CoCrMoNi pro dentální aplikace
ASTM F3001	Specifikace pro aditivní výrobu lékařských implantátů s využitím slinování práškového lože
ISO 5832-4	Kovaná slitina CoCrMoNi pro chirurgické implantáty

Tyto normy specifikují:

• Omezení pro složení, nečistoty
• Minimální požadavky na mechanické vlastnosti
• Metoda výroby – atomizace inertním plynem
• Přijatelná distribuce velikosti částic
• Testovací protokoly pro zajištění kvality
• Požadavky na charakterizaci prášku

Dodržení norem zajišťuje vhodnost pro aplikace kritických ortopedických implantátů.

Velikost částic prášku CoCrMoW

Distribuce velikosti částic CoCrMoW prášku

Velikost částic	Charakteristiky
15-25 mikronů	Používá se při spékání práškových lůžek laserem (LPBF)
25–45 mikrometrů	Používané v binder jettingu a DMLS
10–45 mikronů	Používá se v vstřikování kovů

• Jemnější prášek zajišťuje vyšší rozlišení a povrchovou úpravu pro AM
• Hrubší prášek má lepší tekutost pro zpracování prášku
• Vyvážená distribuce velikostí optimalizovaná pro každý výrobní postup
• Je udržována přísná kontrola nad rozložením velikosti částic.

Kontrolováním velikosti částic a morfologie je možné získat vysokou hustotu balení a optimální spékání.

Zjevná hustota prášku CoCrMoW

Zjevná hustota prášku CoCrMoW

Zdánlivá hustota	Charakteristiky
Až 60 % skutečné hustoty	Pro morfologii sférického prášku
Rozsah 4,5-5,5 g/cc	Kvůli mezerám mezi částicemi

• Vyšší zdánlivá hustota zlepšuje tekutost prášku a jeho stlačitelnost
• Sférové částice prášku umožňují větší hustotu sypání
• Hodnoty až 65 % jsou možné s optimálním práškem

Vyšší kompaktní hustota má za následek lepší výrobní produktivitu a kvalitu součástí.

Metoda výroby prášku CoCrmow

Výroba prášku z CoCrMoW

Metoda	Podrobnosti
Plynulá atomizace	Vysoce stlačený inertní plyn rozdělí proud roztavené slitiny na malé kapky
Tavení ve vakuové indukční peci	Vysoká čistota výchozích materiálů tavených ve vakuu
Vícečetné roztavení	Zlepšuje chemickou homogenitu
Sejmutí	Třídí prášek do různých zrnitostních tříd
Míchání	Směsi práškových frakcí přizpůsobující distribuci částic

• Plynová atomizace vytváří jemnou sférickou morfologii prášku
• Vakuové tavení minimalizuje nečistoty, jako je kyslík a dusík
• Vícenásobné přetavení zlepšuje jednotnost složení
• Post-procesování umožňuje přesnou kontrolu velikosti částic

Plně automatizovaná výroba a přísná kontrola procesu zajišťují spolehlivé vlastnosti a konzistenci šarže od šarže u prášku.

Cenové oceňování prachu CoCrMoW

Cenové oceňování prachu CoCrMoW

Faktor	Dopad
Zrnitost	S vyšší čistotou se zvyšuje i cena
Velikost částic	Extrémně jemné zrnitost dražší
Množství objednávky	Cena se snižuje pro hromadné objednávky
Vlastnosti prášku	Vyšší objemová hmotnost stojí víc
Balení	Nádrže plněné argonem zvyšují cenu
Požadavky na testování	Vyšší náročnost testování zvyšuje náklady
Doba realizace	Rychlejší dodací lhůty zvyšují náklady

Orientační ceny

• CoCrMoW pro lékařské aplikace: 120–180 USD za kg
• CoCrMoW pro průmyslové aplikace: 80–120 USD/kg

Podstatně nižší ceny platí pro velkoobjemové objednávky v množství přesahujícím několik set kilogramů.

Kocrmow Powder dodavatelé

Kocrmow Powder dodavatelé

Společnost	Umístění
Carpenter Additive	USA
Sandvik Osprey	Spojené království
Hoganas	Švédsko
Praxair	USA
AP&C	Kanada
Erasteel	Francie

Klíčové faktory výběru:

• Rozsah stupňů hrubosti prášků a velikostí částic
• Produktivní kapacita a dodací lhuty
• Kvalita prášku a konzistence
• Dodržování zdravotnických norem
• Cenová nabídka a minimální množství objednávky
• Procesy schvalování, testování a zajišťování kvality

Manipulace a bezpečnost s práškem CoCrMoW

Manipulace s CoCrMoW práškem

Doporučení	Důvod
Vyvarujte se vdechování	Aby se předešlo poškození plicní tkáně jemnými částečkami
Použijte ochrannou masku a rukavice	Zabránit náhodnému spolknutí nosem/ústy
Používejte ve dobře větraných prostorách	Snížit cirkulaci částic unášených vzduchem
Použijte vhodné ochranné pracovní prostředky	Minimalizujte kontakt s kůží
Zajistěte, aby se žádné zdroje zážehu nenacházely v blízkosti	Prášková barva může hořet v prostředí s obsahem kyslíku.
Postupujte podle antistatických protokolů	Zabraňte požáru způsobeném statickým výbojem během manipulace
Používejte nejiskřivé nástroje	Zabraňte možnému vzniku vznícení
Skladujte v uzavřených obalech v chladném a suchém prostoru	Zabraňte kontaminaci a oxidaci

Přestože je prášek CoCrMoW relativně inertní, doporučuje se při jeho manipulaci a zpracování dodržovat bezpečnostní předpisy.

Zkouška a analýza prášků CoCrMoW

Testování prášku CoCrMoW

Test	Podrobnosti
Chemická analýza	Spektroskopie s indukčně vázaným plazmatem používaná k ověřování složení
Analýza velikosti částic	Stanoví distribuci velikosti částic
Zdánlivá hustota	Měřeno pomocí Hallova průtokoměru dle normy ASTM B212
Morfologie prášku	Analýza zobrazení prostřednictvím SEM za účelem kontroly tvaru částic
Test průtoku	Stanoví tekutost pomocí standardizovaného trychtýře
Testování hustoty klepnutí	Hustota naměřená po mechanickém poklepání na vzorek prášku

Důkladné testování zajišťuje dodržování specifikací, jako je ASTM F75, a konzistentní prášek vhodný pro výrobu ortopedických implantátů.

Skladování a manipulace prášku CoCrMoW

Skladování prášku CoCrMoW

Faktor	Efekt
Vzduch, kyslík	Riziko oxidace při vysokých teplotách
Vlhkost	Nízká míra koroze při pokojové teplotě
Organická rozpouštědla	Může pohlcovat rozpouštědla a barvit prášek
Kyseliny, zásady	Odolné vůči mírným kyselinám a zásadám
Zvýšené teploty	Zvýšená reaktivita a oxidace na vzduchu
Kontaminace	Může ovlivnit tekutost a schopnost slinovat

Doporučení:

• Skladujte v utěsněné nádobě s ochrannou atmosférou inertním plynem
• Udržujte teplotu nižší než 30 °C
• Vyvarujte se kontaktu s okysličujícími kyselinami a chlorovanými rozpouštědly
• Otevřené nádoby pouze v kontrolovaných prostředích

Se správnými bezpečnostními opatřeními vykazuje prášek CoCrMoW vynikající stabilitu během manipulace a skladování.

Porovnání s práškem CoCrMo

CoCrMoW vs CoCrMo prášek

Parametr	CoCrMoW	CoCrMo
Hustota	9,2 g/cc	8,3 g/cm3
Tvrdost	43-52 HRC	35-45 HRC
Pevnost v tahu	1310–1650 MPa	1170–1510 MPa
Odolnost proti opotřebení	Výborný	Velmi dobré
Odolnost proti korozi	Výborný	Výborný
biokompatibilita	Vysoká	Vysoká
Cena	Vysoká	Střední
Použití	Ortopedické implantáty, letectví a kosmonautika.	Ortopedické implantáty, zubní

• CoCrMoW má výrazně vyšší pevnost a tvrdost
• CoCrMoW zajišťuje lepší odolnost proti opotřebení
• Oba nabízejí výbornou odolnost proti korozi a biokompatibilitu
• CoCrMoW je drahší kvůli přidání W
• CoCrMoW je přednostně používán u kolenních a kyčelních implantátů; CoCrMo u zubních náhrad

Přídavek wolframu uděluje slitině CoCrMoW lepší mechanické vlastnosti než konvenčním slitinám CoCrMo.

Klady a zápory prášku CoCrMoW

Výhody Práškové CoCrMoW:

• Výborná pevnost, tvrdost a odolnost proti opotřebení
• Vysokábiokompatibilita a odolnost proti korozi
• Dobré vlastnosti při vysokých teplotách
• Může být zpracováno pomocí technik AM nebo MIM
• Vhodné pro ortopedické nosné implantáty
• Poskytuje atraktivní estetický vzhled

Omezení prášku CoCrMoW:

• Dražší než prášky CoCrMo a z nerezové oceli
• Nižší tažnost a houževnatost lomu
• Potřebuje ochrannou atmosféru během zpracování
• Složité obrábění finálních dílů
• Omezená spojitelnost a svařitelnost
• Uvolňování iontů kobaltu vyvolává obavy o zdraví

Nejčastější dotazy k prášku CoCrMoW

Q: Jaké jsou hlavní aplikace prášku CoCrMoW?

A: Primární aplikace jsou implantáty pro náhradu kolenního a kyčelního kloubu, zubní náhrady, jako jsou korunky a můstky, maxilofaciální implantáty a součásti letectví a kosmonautiky, jako jsou turbínové lopatky.

Otázka: Jak přidávání wolframu zlepšuje vlastnosti slitiny CoCrMo?

A: Wolfram významně zvyšuje pevnost, tvrdost a odolnost proti opotřebení díky zesílení tuhým roztokem a tvorbě tuhých karbidů. To vede k vynikajícímu výkonu pro nosné implantáty.

Q: Jaká opatření jsou nutná při zacházení s práškem CoCrMoW?

A: Doporučená preventivní opatření zahrnují použití ochranné masky, rukavic, oděvu, manipulaci v dobře větraných prostorách, předcházení zápalným zdrojům, ovládání elektrostatického výboje, používání nástrojů, které nejiskří, a uchovávání zapečetěných nádob na chladném, suchém místě.

Q: Jaké jsou klíčové rozdíly mezi třídami CoCrMoW pro lékařské a průmyslové použití?

A: Lékařské stupně mají vyšší čistotu, méně nečistot, kontrolovanou distribuci velikosti částic, podstupují přísnější zkoušky a vyrábí se při přísné kontrole kvality, aby splňovaly standardy pro biomedicínské implantáty.