Bột CoCrMoW

Tổng quan về bột CoCrMoW

Bột CoCrMoW là một loại bột hợp kim coban-crom-molyden-vonfram được sử dụng chủ yếu để sản xuất các implant khớp chỉnh hình. So với các hợp kim CoCrMo, việc bổ sung vonfram giúp nâng cao thêm độ bền, khả năng chống mài mòn và độ cứng.

Các tính chất và lợi ích chính của bột CoCrMoW bao gồm:

Đặc tính và thuộc tính của bột CoCrMoW

thuộc tính	Chi tiết
Sáng tác	Hợp kim Co-Cr-Mo-W
Mật độ	9,2 g/cc
Hình dạng hạt	Hình cầu
Phạm vi kích thước	15-45 micron
Mật độ biểu kiến	Lên đến 60% mật độ thực
Khả năng chảy	Tốt
Khả năng chống ăn mòn	Tuyệt đối do lớp oxy Crom
tính tương thích sinh học	Cao, có ích cho cấy ghép
Khả năng chống mài mòn	Cực tốt từ W và Cr
Sức mạnh	Nhiều lắm từ giải pháp tăng độ bền chắc

Với sự kết hợp độc đáo về tính tương thích sinh học, độ cứng, độ bền và độ dẻo dai, CoCrMoW cho phép sản xuất các các thiết bị cấy ghép chỉnh hình hiệu suất cao sử dụng công nghệ in 3D hoặc công nghệ ép phun kim loại.

Bộ Phối Trộn Bột CoCrMoW

Bộ Phối Trộn Bột CoCrMoW

Nguyên tố	Tỉ trọng
Cô ban	Sự cân bằng
Chrome	26-30%
Molyben	5-7%
Vonfram	4-6%
Carbon	<0,35%
Mangan	< 1%
Silicon	< 1%
Sắt	< 1%
Niken	< 1%

• Coban cung cấp độ bền, tính tương thích sinh học, trợ giúp tính bền chắc của dung dịch rắn
• Crom cho khả năng chống oxy hóa và chống ăn mòn
• Molipden góp phần làm tăng độ bền của dung dịch rắn
• Vonfram đáng kể làm cải thiện độ cứng và khả năng chống mài mòn
• Những nguyên tố khác có mặt như tạp chất

Hàm lượng Cr, Mo và W cao cùng sự kết hợp tuyệt vời giữa độ bền, độ cứng và khả năng chống ăn mòn, những yếu tố bắt buộc cho các cấy ghép chỉnh hình.

Tính chất vật lý của bột CoCrMoW

Tính chất vật lý của bột CoCrMoW

thuộc tính	Giá trị
Mật độ	9,2 g/cc
Điểm Nóng Chảy	1370-1430¡«C
Độ điện trở	96cm × 20cm
Độ dẫn nhiệt	16 W/mK
CTE	14,5 x 10^-6 K^-1
Nhiệt độ Curie	1160 năm trước công nguyên

• So với hợp kim CoCrMo và titan, mật độ cao
• Duy trì độ bền và độ cứng ở nhiệt độ cao
• Độ dẫn nhiệt tương đối thấp
• Trên nhiệt độ Curie, nó trở thành thuận từ
• CTE cao hơn các hợp kim cạnh tranh khác trong các ứng dụng cấy ghép

Các tính chất này cho phép sử dụng trong cấy ghép chỉnh hình chịu lực đòi hỏi phải có độ bền nhiệt độ cao, độ cứng và khả năng chống ăn mòn.

Tính chất cơ học bột CoCrMoW

Tính chất cơ học bột CoCrMoW

thuộc tính	Giá trị
Độ cứng	43-52 HRC
Độ bền kéo	1310-1650 MPa
Cường độ chảy	1035-1450 MPa
Kéo dài	8-15%
Modun đàn hồi	240-310 GPa
Cường độ nén	1700-2100 MPa

• Sự kết hợp tuyệt vời giữa độ bền và độ cứng rất cao
• Mức độ sức mạnh vượt yêu cầu đối với vật cấy ghép chịu lực
• Độ dẻo hợp lý cho một chất liệu cứng
• Môđun cao cung cấp độ cứng cần thiết cho cấy ghép
• Độ bền mỏi cao đảm bảo độ bền

Các tính chất cơ học làm cho bột CoCrMoW rất phù hợp để sản xuất các bộ phận cấy ghép chỉnh hình bền, chịu mài mòn bằng công nghệ AM.

Ứng dụng Bột CoCrMoW

Các ứng dụng chính của bột CoCrMoW bao gồm:

Ứng dụng Bột CoCrMoW

Ứng dụng	Ví dụ
Cấy ghép chỉnh hình	Trồng răng, hông, đầu gối
Thiết bị y tế	Dụng cụ và phương tiện phẫu thuật
Hiệp công	Thành phần động cơ máy bay
Ô tô	Phụ tùng phun nhiên liệu, van
Công nghiệp	Công cụ cắt, khuôn, khuôn đúc

Một số ứng dụng sản phẩm cụ thể của bột hợp kim CoCrMoW:

• Bề mặt gắn kết trong cấy ghép thay khớp
• Mão răng, cầu răng và chụp chân răng
• Cấy ghép hàm mặt, các tấm hộp sọ
• Cánh tua bin và vỏ động cơ máy bay
• Van động cơ ô tô và kim phun nhiên liệu
• Công cụ cắt và dụng cụ công nghiệp

Sự kết hợp của các đặc tính cơ học, khả năng chống ăn mòn và tính tương hợp sinh học vượt trội cung cấp hiệu suất tối đa cho các ứng dụng đòi hỏi độ chính xác cao này.

Thông số kỹ thuật bột CoCrMoW

Các tiêu chuẩn chính đối với bột CoCrMoW:

Tiêu chuẩn bột CoCrMoW

Tiêu chuẩn	Miêu tả
ASTM F75	Tiêu chuẩn cho hợp kim CoCrMo được rèn cho cấy ghép phẫu thuật
ASTM F1537	Hợp kim CoCrMoNi rèn cho ứng dụng nha khoa
ASTM F3001	Thông số kỹ thuật sản xuất đắp dần các implant y tế bằng phương pháp kết dính bột
ISO 5832-4	Hợp kim CoCrMoNi rèn cho cấy ghép phẫu thuật

Các tiêu chuẩn này chỉ định:

• Giới hạn về Thành phần, tạp chất
• Yêu cầu tối thiểu về đặc tính cơ học
• Phương pháp sản xuất - phun sương khí inert
• Tế độ phân bổ kích cỡ hạt chấp nhận được
• Các giao thức kiểm nghiệm đảm bảo chất lượng
• Yêu cầu đặc trưng bột

Tuân thủ các tiêu chuẩn đảm bảo sự phù hợp cho các ứng dụng ghép xương đặc biệt quan trọng.

Kích thước hạt bột CoCrMoW

Phân bổ kích thước hạt bột CoCrMoW

Kích thước hạt	Đặc điểm
15-25 micron	Được sử dụng trong nung chảy laser ở dạng bột (LPBF)
25-45 micron	Được sử dụng trong công nghệ liên kết chất kết dính với kim loại và sản xuất laser kim loại trực tiếp
10-45 micron	Được sử dụng trong khuôn ép kim loại

• Bột càng mịn thì độ phân giải và bề mặt hoàn thiện cho AM càng cao
• Bột thô có khả năng chảy tốt hơn để xử lý bột
• Phân phối kích thước cân bằng được tối ưu hóa cho từng quy trình sản xuất
• Luôn kiểm soát chặt chẽ sự phân bố cỡ hạt

Kiểm soát kích thước và hình thái hạt đem lại mật độ đóng gói cao và thiêu kết được tối ưu.

Mật độ biểu kiến của bột CoCrMoW

Mật độ biểu kiến của bột CoCrMoW

Mật độ biểu kiến	Đặc điểm
Lên đến 60% mật độ thực	Đối với dạng hạt cầu
Khoảng 4,5-5,5 g/cc	Do khoảng trống giữa các hạt

• Mật độ bề ngoài cao hơn cải thiện độ chảy và khả năng nén của bột
• Hình cầu của bột cho phép đạt được mật độ chất tải lớn hơn
• Giá trị lên đến 65% có thể đạt được với bột được tối ưu hóa

Mật độ biểu kiến cao hơn mang lại chất lượng của bộ phận và năng suất sản xuất tốt hơn.

Phương pháp sản xuất bột CoCrMoW

Sản xuất bột CoCrMoW

Phương pháp	Chi tiết
Gas atomization translated to Vietnamese would be "Phân tử hoá khí."	Khí trơ áp suất cao làm vỡ dòng hợp kim nóng chảy thành những giọt nhỏ
Nấu chảy cảm ứng chân không	Nguyên liệu ban đầu có độ tinh khiết cao được nung chảy dưới chân không
Nấu chảy nhiều lần	Cải thiện tính đồng nhất hóa học
Rây	Phân loại bột thành các phần phân tử kích thước khác nhau
Hòa trộn	Bột viên được pha trộn để tùy chỉnh phân phối hạt

• Ngẫu nhiên hóa khí tạo ra dạng hình bột hình cầu mịn
• Nung chảy chân không làm giảm tối đa tạp chất như oxy và nitơ
• Sự nung chảy nhiều lần làm tăng tính đồng nhất của thành phần
• Hậu xử lý cho phép kiểm soát chặt chẽ sự phân bố kích thước hạt

Quá trình sản xuất hoàn toàn tự động và kiểm soát quy trình chặt chẽ cho đặc tính đáng tin cậy và tính nhất quán giữa các lô của bột.

Bảng giá bột CoCrMoW

Bảng giá bột CoCrMoW

Yếu tố	Ảnh hưởng
Phân loại chất bột	Giá cả tăng khi độ tinh khiết cao hơn
Kích thước hạt	Loại cực mịn đắt hơn
Số lượng đơn hàng	Giảm giá cho số lượng lớn
Tính chất của bột	Mật độ cao hơn rõ ràng là tốn kém hơn
Bao bì	Các bình chứa đầy Argon tăng giá
Yêu cầu về thử nghiệm	Thử nghiệm nghiêm ngặt hơn làm tăng chi phí
Thời gian chuẩn bị	Thời gian giao hàng càng nhanh thì chi phí càng đắt

Bảng giá tham khảo

• CoCrMoW dành cho các ứng dụng y tế: $120-180/kg
• CoCrMoW cho các ứng dụng công nghiệp: $80-120 mỗi kg

Giá thấp hơn đáng kể cho các đơn đặt hàng khối lượng vượt quá vài trăm kilogam.

Nhà cung cấp bột CoCrMoW

Nhà cung cấp bột CoCrMoW

Công ty	Địa điểm
Công ty dịch vụ sản xuất phụ gia Carpenter	Hoa Kỳ
Sandvik Osprey	Vương quốc Anh
Hoganas	Thụy Điển
Praxair	Hoa Kỳ
AP&C	Canada
Erasteel	Pháp

Các yếu tố chính dùng để lựa chọn:

• Phạm vi cấp độ dạng bột và kích cỡ hạt
• Năng lực sản xuất và thời gian thực hiện
• Chất lượng và độ đồng nhất của bột
• Tuân thủ các tiêu chuẩn y tế
• Giá và số lượng đặt hàng tối thiểu
• Quy trình thanh tra, thử nghiệm và đảm bảo chất lượng

Xử lý và an toàn khi sử dụng bột CoCrMoW

Xử lý bột CoCrMoW

Đề xuất	Lý do
Tránh hít phải	Để ngăn ngừa tổn thương mô phổi do các hạt mịn
Sử dụng khẩu trang và găng tay bảo vệ	Đảm bảo không vô tình ăn phải qua mũi/miệng
Sử dụng ở nơi thông gió tốt	Giảm lưu lượng phân tử trong không khí
Sử dụng phương tiện bảo hộ thích hợp	Da tiếp xúc trực tiếp ở mức tối thiểu
Đảm bảo không có nguồn đánh lửa gần đó	Bột sẽ cháy trong bầu không khí ôxy
Thực hiện các giao thức chống tĩnh điện	Ngăn ngừa hỏa hoạn do tĩnh điện khi vận chuyển
Sử dụng các công cụ không phát tia lửa	Tránh khả năng đánh lửa
Bảo quản trong các thùng kín ở nơi mát mẻ khô ráo	Ngăn ngừa sự ô nhiễm và oxy hóa

Tuy bột CoCrMoW tương đối trơ, cần tiến hành biện pháp phòng ngừa được khuyến cáo để đảm bảo an toàn trong quá trình xử lý và chế biến.

Thanh tra và thử nghiệm bột CoCrMoW

Kiểm tra bột CoCrMoW

Kiểm tra	Chi tiết
Phân tích hóa học	Sử dụng quang phổ ICP để xác minh thành phần
Phân tích kích thước hạt	Xác định sự phân bố kích thước hạt
Mật độ biểu kiến	Đo bằng lưu lượng kế Hall theo ASTM B212
Hình thái bột	Phân tích hình ảnh qua SEM để kiểm tra hình dạng hạt
Kiểm tra lưu lượng	Xác định khả năng chảy của một phễu theo tiêu chuẩn
Kiểm tra khối lượng riêng của chân	Mật độ được đo sau khi vỗ nhẹ mẫu bột

Việc kiểm tra nghiêm ngặt đảm bảo tuân thủ các thông số kỹ thuật như ASTM F75 và bột đồng nhất phù hợp với viêc sản xuất chất cấy chỉnh hình.

Lưu trữ và Sử lý Bột CoCrMoW

Lưu trữ bột CoCrMoW

Yếu tố	Hiệu ứng
Không khí, ô-xy	Rủi ro oxy hóa ở nhiệt độ cao
Độ ẩm	Tỷ lệ ăn mòn thấp ở nhiệt độ phòng
Dung môi hữu cơ	Có thể thấm dung môi và nhuộm bột
Axit, kiềm	Chịu được axit và bazo nhẹ
Nhiệt độ cao	Phản ứng và oxy hóa trong không khí tăng lên
Ô nhiễm	Có thể ảnh hưởng đến khả năng chảy, khả năng thiêu kết

Khuyến nghị:

• Lưu trữ trong thùng chứa đã được thanh lọc bằng khí trơ
• Giữ nhiệt độ dưới 30º C
• Tránh tiếp xúc với axít oxy hóa và dung môi chứa clo
• Chỉ được mở hộp trong môi trường được kiểm soát

Với các biện pháp phòng ngừa thích hợp, bột CoCrMoW thể hiện sự ổn định tuyệt vời trong quá trình xử lý và bảo quản.

So sánh với bột CoCrMo

CoCrMoW so với bột CoCrMo

Tham số	CoCrMoW	CoCrMo
Mật độ	9,2 g/cc	8,3 g/cc
Độ cứng	43-52 HRC	35-45 HRC
Độ bền kéo	1310-1650 MPa	1170-1510 MPa
Khả năng chống mài mòn	Xuất sắc	Rất tốt
Khả năng chống ăn mòn	Xuất sắc	Xuất sắc
tính tương thích sinh học	Cao	Cao
Chi phí	Cao	Vừa đủ
Những cách sử dụng	Cấy ghép chỉnh hình, hàng không vũ trụ	Trồng răng implant, răng giả

• CoCrMoW có độ bền và độ cứng cao hơn đáng kể
• CoCrMoW cho khả năng chống mài mòn tốt hơn
• Cả hai đều có khả năng chống ăn mòn và tương thích sinh học tuyệt vời
• CoCrMoW đắt hơn vì có thêm W
• CoCrMoW được ưu tiên sử dụng cho cấy ghép đầu gối, hông; còn CoCrMo dành cho nha khoa

Việc bổ sung vonfram cho CoCrMoW các tính chất cơ học cao cấp hơn so với hợp kim CoCrMo thông thường.

Điểm tốt và điểm chưa tốt của Bột CoCrMoW

Ưu điểm của bột CoCrMoW:

• Độ bền, độ cứng tuyệt vời và khả năng chống mài mòn
• Khả năng tương thích sinh học cao và khả năng chống ăn mòn
• Đặc tính nhiệt độ cao tốt
• Có thể xử lý thông qua các kỹ thuật AM hoặc MIM
• Phù hợp với các ứng dụng cấy ghép chỉnh hình chịu lực
• Đem lại hiệu ứng thẩm mỹ cao

Hạn chế của bột CoCrMoW:

• Đắt hơn bột CoCrMo và thép không gỉ
• Độ dẻo và độ dai nứt gãy thấp hơn
• Yêu cầu bầu không khí bảo vệ trong quá trình xử lý
• Khó gia công các thành phần cuối cùng
• Khả năng tham gia và khả năng hàn bị hạn chế
• Phát hiện ion Co làm dấy lên mối lo ngại về sức khỏe

Câu hỏi thường gặp về bột CoCrMoW

H: Những ứng dụng chính của bột CoCrMoW là gì?

A: Các ứng dụng chính là ghép xương đầu gối và hông, phục hình răng như mão răng sứ và cầu răng, ghép xương hàm mặt và các linh kiện hàng không vũ trụ như cánh tuốc bin.

H: Việc bổ sung vonfram cải thiện những tính chất nào của hợp kim CoCrMo?

A: Vonfram làm tăng đáng kể độ bền, độ cứng và khả năng chống mài mòn qua gia cường dung dịch rắn và hình thành cacbit rắn. Điều này dẫn đến hiệu suất tuyệt vời cho cấy ghép chịu tải.

C: Cần chú ý những gì khi sử dụng bột CoCrMoW?

A: Những biện pháp phòng ngừa được khuyến cáo bao gồm sử dụng khẩu trang, găng tay, quần áo bảo hộ, cần thực hiện tại những khu vực có hệ thống thông gió, tránh xa nguồn lửa, kiểm soát tình trạng phóng tĩnh điện, sử dụng công cụ không bén lửa và bảo quản các thùng chứa đã được bịt kín ở nơi khô ráo và thoáng mát.

Q: Sự khác biệt chính giữa các cấp CoCrMoW dùng trong y tế và công nghiệp là gì?

A: Các loại y tế có độ tinh khiết và độ tạp chất thấp hơn, phân bố kích thước hạt được kiểm soát, trải qua quá trình kiểm tra nghiêm ngặt hơn và được sản xuất theo tiêu chuẩn kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt để đáp ứng tiêu chuẩn cấy ghép y sinh.