Порошок CoCrMoW

Обзор порошка CoCrMoW

Порошок CoCrMoW представляет собой порошок сплава кобальта, хрома, молибдена и вольфрама, в основном, применяемый для изготовления ортопедических суставных имплантатов. Добавление вольфрама дополнительно повышает прочность, износостойкость и твердость в сравнении со сплавами CoCrMo.

Основные свойства и преимущества порошка CoCrMoW включают:

Свойства и характеристики порошка CoCrWMo

Свойства	подробности
Состав	Сплав Co-Cr-Mo-W
Плотность	9,2 г/см³
Форма частиц	Сферический
Размерный ряд	15--45 микрон
Кажущаяся плотность	До 60% от истинной плотности
Текучесть	Хорошо
Коррозионная стойкость	Отлично благодаря слою оксида хрома
биосовместимостью	Высокие, пригодные для имплантации
Износостойкость	Очень хорошо от W и Cr
Сила	Очень сильно из твердого раствора, упрочняющего

Благодаря своему уникальному сочетанию биосовместимости, высокой твердости, прочности и вязкости сплав CoCrMoW позволяет производить высокопроизводительные ортопедические имплантаты с помощью 3D-печати или литья с порошковой металлургией.

Состав порошка CoCrMoW

Состав порошка CoCrMoW

Элемент	Весовые %
Кобальт	Баланс
Хром	26-30%
Молибден	5-7%
Вольфрам	4-6%
Углерода	< 0,35 %
Марганец	< 1%
Кремний	< 1%
Железо	< 1%
Никель	< 1%

• Кобальт обеспечивает прочность, биосовместимость, способствует упрочнению твердых растворов
• Хром для стойкости к окислению и коррозии
• Молибден вносит вклад в твердорастворное упрочнение
• Вольфрам в значительной степени улучшает износостойкость и твёрдость
• Другие элементы, присутствующие в качестве примесей

Высокое содержание хрома, молибдена и вольфрама обусловливает прекрасную комбинацию прочности, твердости и коррозионной стойкости, необходимых для ортопедических имплантатов.

Физические свойства порошка CoCrMoW

Физические свойства порошка CoCrMoW

Свойства	Ценности
Плотность	9,2 г/см³
Температура плавления	1370-1430¡«C
Удельное электрическое сопротивление	96 моль/см³
Теплопроводность	16 Вт/(м·K)
Хроническая травматическая энцефалопатия (ХТЭ)	14,5 x 10^-6 К^-1
температура Кюри	1160¡«C

• Высокая плотность по сравнению со сплавами CoCrMo и титановыми сплавами
• Сохраняет прочность и твердость при высоких температурах
• Сравнительно низкая теплопроводность
• Становится парамагнитным выше температуры Кюри
• КТП выше, чем у конкурирующих сплавов в имплантационных применениях

Свойства материала позволяют использовать его для производства несущих ортопедических имплантатов, требующих высокой прочности, твердости и стойкости к коррозии при повышенных температурах.

Механические свойства порошка CoCrMoW

Механические свойства порошка CoCrMoW

Свойства	Ценности
Твердость	43-52 HRC
Прочность на растяжение	1310-1650 МПа
Предел текучести	1035–1450 МПа
Удлинение	8-15%
Модуль упругости	240–310 ГПа
Прочность на сжатие	1700–2100 МПа

• Идеальное сочетание очень высокой прочности и твердости
• Уровни прочности превышают требования по поводу несущих нагрузок имплантатов
• Удовлетворительная пластичность для твердого материала
• Высокий модуль обеспечивает требуемую для имплантатов жесткость
• Высокая усталостная прочность обеспечивает прочность

Механические свойства делают порошок CoCrMoW очень подходящим для производства прочных, износостойких ортопедических имплантатов с использованием методов AM.

Применение порошка CoCrMoW

Основные сферы применения порошка CoCrMoW:

Применение порошка CoCrMoW

Заявление	Примеры
Ортопедические импланты	Импланты коленного, тазобедренного суставов, зубные.
Медицинские устройства	Хирургические инструменты
Аэрокосмическая отрасль	Компоненты двигателей летательных аппаратов
Автомобильный	Топливный впрыск, клапаны
Промышленный	Инструменты для резки, штампы, формы

Некоторые конкретные примеры использования порошка сплава CoCrMoW:

• Сочленяемые поверхности в имплантатах для замены суставов
• Зубные коронки, мосты и колпачки на корни зубов
• Максиллофациальные имплантаты, черепные пластины
• Рабочие лопатки и корпуса авиационных газотурбинных двигателей
• Автомобильные двигательные клапаны и топливные форсунки
• Инструменты для резки и промышленный инструментальный оснастка

Сочетание выдающихся механических свойств, коррозионной стойкости и биосовместимости обеспечивает максимальную производительность для этих сложных применений.

Характеристики порошка CoCrMoW

Основные стандарты CoCrMoW-порошка:

Стандарты порошка CoCrMoW

Стандартный	Описание
ASTM F75	Стандарт для кованого сплава CoCrMo для хирургических имплантатов
ASTM F1537	Деформированный сплав CoCrMoNi для стоматологических применений
ASTM F3001	Спецификация для аддитивного производства медицинских имплантатов с использованием порошкового плавления
ISO 5832-4	Обработанный сплав CoCrMoNi для хирургических имплантатов

В настоящих стандартах определяются:

• Ограничения по составу , примесей
• Минимальные требования к механическим свойствам
• Метод производства - атомизация инертным газом.
• Допустимый гранулометрический состав
• Протоколы тестирования для обеспечения качества
• Требования к характеристике порошка

Соответствие стандартам обеспечивает пригодность для критических ортопедических имплантационных применений.

Размер частиц порошка CoCrMoW

Распределение по размеру частиц порошка CoCrMoW

Размер частиц	Характеристики
15—25 микрон	Используется в селективном лазерном плавлении (SLM)
25-45 микрон	Используется в технологии струйной печати связующим и DMLS
10-45 микрон	Используется в литье металлов под давлением

• Более тонкий порошок обеспечивает более высокое разрешение и качество поверхности для аддитивного производства
• Порошок с более грубым помолом лучше течет при переработке порошка
• Оптимизированное сбалансированное распределение размеров для каждого производственного метода
• Поддерживается жесткий контроль за распределением частиц по размерам

Управление размером частиц и морфологией позволяет обеспечить высокую плотность упаковки и оптимизировать спекание.

Насыпная плотность CoCrMoW-порошка

Насыпная плотность CoCrMoW-порошка

Кажущаяся плотность	Характеристики
До 60% от истинной плотности	Для сферической морфологии порошка
диапазон плотности 4,5–5,5 г/куб. см	Из-за пустот между частицами

• Более высокая кажущаяся плотность улучшает течение и сжимаемость порошка
• Шарообразная форма порошка обеспечивает более высокую плотность упаковки
• Значения до 65% возможны при оптимизированном порошке

Высшая кажущаяся плотность приводит к лучшему производственному КПД и качеству детали.

Метод производства кобальтохромомолибденового порошка

Производство порошка CoCrMoW

Метод	подробности
Газовая атомизация	Газ высокого давления с инертным веществом разделяет поток расплавленного сплава на мелкие капли
Индукционная вакуумная плавка	Высокочистые исходные материалы плавятся в вакууме.
Многократная переплавка	Улучшает химическую однородность
Просеивание	Классифицирует порошок по разным фракциям размера частиц
Смешивание	Порошковые фракции, смешанные для настройки распределения частиц

• Распыление газа дает сферическую морфологию мелкого порошка
• Вакуумное плавление сводит к минимуму наличие примесей, таких как кислород и азот
• Неоднократный плав улучшает однородность состава
• Постобработка позволяет точно контролировать распределение частиц по размерам

Полностью автоматизированное производство и строгий контроль процессов обеспечивают надежные свойства и соответствие характеристик порошка между различными партиями.

Прайс-лист на порошок CoCrMoW

Прайс-лист на порошок CoCrMoW

Фактор	Резонанс
Степень измельчения	Цена растёт с увеличением чистоты
Размер частиц	Ультрадисперсные марки стоят дороже
Количество заказа	Скидка за оптовые заказы
Свойства порошков	Более высокая видимая плотность стоит дороже
Упаковка	Емкости заполненные аргоном повышают цену
Требования к тестированию	Более жесткое тестирование увеличивает стоимость
Срок выполнения	Сокращение времени доставки увеличивает затраты

Ориентировочное ценообразование

• CoCrMoW для медицинских применений: 120–180 USD за кг
• CoCrMoW для промышленных применений: 80-120 долларов за кг

Значительно более низкие цены применяются к оптовым заказам, превышающим несколько сотен килограммов.

Поставщик порошка CoCrMoW

Поставщик порошка CoCrMoW

Компания	Местоположение
Carpenter Additive	США
Sandvik Osprey	Соединённое Королевство
Höganäs	Швеция
Praxair	США
AP&C	Канада
Эрасталь	Франция

Ключевые факторы выбора:

• Диапазон марок порошка и размеров частиц
• Производственные мощности и сроки обработки
• Качество и однородность порошка
• Соответствие медицинским стандартам
• Ценообразование и минимальный объем заказа
• Процессы инспекции, тестирования и обеспечения качества

Обработка и безопасность порошка CoCrMoW

Обработка порошка КоКрМоВ

Рекомендация	Причина
Избегать вдыхания	Для защиты лёгочной ткани от мелкодисперсных частиц
Используйте защитную маску и перчатки	Предотвратите случайное заглатывание через нос/рот
Работайте в хорошо проветриваемых помещениях	Уменьшить циркуляцию воздушных частиц
Используйте соответствующую защитную одежду	Избегайте контакта с кожей
Убедитесь, что рядом нет источников воспламенения	Порошок может гореть в кислородной атмосфере
Выполнять антистатические протоколы	Предотвращение возгорания от статического разряда при обращении
Используйте искробезопасные инструменты	Избегайте вероятности возгорания
Хранить в герметичных контейнерах в прохладном сухом месте	Предотвращение загрязнения и окисления

Несмотря на то, что порошок CoCrMoW относительно инертен, для безопасного обращения и обработки следует предпринять рекомендуемые меры предосторожности.

Проверка и испытание порошков CoCrMoW

Испытание порошка CoCrMoW

Тест	подробности
Химический анализ	Использование ИСП-спектрометрии для проверки состава
Анализ размера частиц	Определяет распределение размеров частиц
Кажущаяся плотность	Измеряется расходомером Холла в соответствии со стандартом ASTM B212
Морфология порошка	Анализ изображений с помощью СЭМ для проверки формы частиц
Испытание расхода	Определяет подвижность через стандартизированную воронку
Тестирование насыпной плотности	Плотность, измеренная после механического постукивания по образцу порошка

Тщательные испытания гарантируют соответствие техническим условиям, например, ASTM F75, и стабильный порошок, подходящий для производства ортопедических имплантатов.

Хранение и обработка порошка CoCrMoW

Хранение порошка CoCrMoW

Фактор	Эффект
Воздух, кислород	Риск окисления при повышенных температурах
Увлажнение	Низкая скорость коррозии при комнатной температуре
Органические растворители	Могут впитывать растворители и окрашивать порошок
Кислоты, щёлочи	Устойчив к слабым кислотам и основаниям
Повышенные температуры	Повышенная реактивность и окисление на воздухе
Загрязнение	Может повлиять на текучесть и способность к спеканию

Рекомендации:

• Храните в упаковке, запаянной в контейнеры, очищенные инертным газом.
• Поддерживать температуру ниже 30¡«C
• Избегайте контакта с окисляющими кислотами и хлорированными растворителями
• Открывать контейнеры только в контролируемых условиях

При соблюдении соответствующих мер предосторожности порошок CoCrMoW проявляет отличную стабильность во время обработки и хранения.

Сравнение с порошком CoCrMo

CoCrMoW против порошка CoCrMo.

Параметр	CoCrMoW	CoCrMo
Плотность	9,2 г/см³	8,3 г/см³
Твердость	43-52 HRC	35-45 HRC
Прочность на растяжение	1310-1650 МПа	1170-1510 МПа
Износостойкость	Отличный	Очень хорошо
Коррозионная стойкость	Отличный	Отличный
биосовместимостью	Высок	Высок
Цена	Высок	Умеренный
Использование	Ортопедические имплантаты, аэрокосмическая техника	Ортопедические импланты, стоматологические

• У сплава CoCrMoW значительно повышенная прочность и твердость
• CoCrMoW обеспечивает лучшую износостойкость
• Оба они обеспечивают превосходную коррозионную стойкость и биосовместимость
• CoCrMoW дороже ввиду добавления W
• CoCrMoW предпочитается в качестве имплантатов для колен и бедер; CoCrMo для зубных протезов

Добавление вольфрама дает сплавам CoCrMoW превосходные механические свойства по сравнению с традиционными сплавами CoCrMo.

Сплав CoCrMoW: преимущества и недостатки

Преимущества порошкового сплава CoCrMoW:

• Отличная прочность, твердость и износостойкость
• Высокая биосовместимость и коррозионная стойкость
• Хорошие высокотемпературные свойства
• Может обрабатываться с помощью техники AM или MIM
• Подходит для несущих ортопедических имплантатов
• Обеспечивает привлекательный внешний вид

Ограничения порошка CoCrMoW:

• Дороже, чем CoCrMo и нержавеющая сталь в порошке
• Пониженная пластичность и вязкость разрушения
• Требует защитной атмосферы во время обработки
• Трудно обрабатывать конечные компоненты на станке
• Ограниченная свариваемость и пригодность к соединению
• Высвобождение ионов Co вызывает опасения по поводу здоровья

Часто задаваемые вопросы о порошке CoCrMoW

В: Каковы основные сферы применения порошка CoCrMoW?

A: Основными применениями являются имплантаты для замены коленного и тазобедренного суставов, зубные реставрации, такие как коронки и мосты, челюстно-лицевые имплантаты и компоненты для авиакосмической промышленности, такие как лопатки турбин.

Вопрос: Каким образом добавление вольфрама улучшает свойства сплава CoCrMo?

A: Вольфрам значительно увеличивает прочность, твердость и износостойкость посредством твердорастворнного упрочнения и образования жестких карбидов. Это приводит к отличной функциональности для имплантатов, которые несут нагрузку.

В: Какие меры предосторожности необходимо соблюдать при работе с порошком CoCrMoW?

А: Рекомендуемые меры предосторожности включают использование защитной маски, перчаток, одежды, обращение в проветриваемых помещениях, избегание источников возгорания, контроль статического разряда, использование искробезопасных инструментов и хранение герметичных контейнеров в прохладном и сухом месте.

В: В чем заключаются основные различия между сортами CoCrMoW для медицинского и промышленного применения?

A: Медицинские марки имеют более высокую чистоту, более низкое содержание примесей, контролируемое распределение размеров частиц, проходят более строгие испытания и производятся при строгом контроле качества для соответствия стандартам для биомедицинских имплантатов.