CoCrMo-Pulver

CoCrMo ist ein Kobalt-Chrom-Molybdän-Legierungspulver, das häufig in der additiven Metallfertigung für biomedizinische, zahnmedizinische, Luft- und Raumfahrt- sowie Industrieanwendungen eingesetzt wird, bei denen Verschleißfestigkeit und Biokompatibilität erforderlich sind.

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Übersicht über CoCrMo-Pulver

CoCrMo ist ein Kobalt-Chrom-Molybdän-Legierungspulver, das häufig in der additiven Metallfertigung für biomedizinische, zahnmedizinische, Luft- und Raumfahrt- sowie Industrieanwendungen eingesetzt wird, bei denen Verschleißfestigkeit und Biokompatibilität erforderlich sind.

Dieser Artikel bietet einen detaillierten Leitfaden zur Zusammensetzung, Eigenschaften, AM-Prozessparametern, Anwendungen, Spezifikationen, Lieferanten, Handhabung, Inspektion, Vergleichen, Vor- und Nachteilen sowie häufig gestellten Fragen (FAQs) von CoCrMo-Pulverbeschichtungen. Wichtige Informationen werden in leicht verständlichen Tabellen dargestellt.

Zusammensetzung von CoCrMo-Pulver

Die Zusammensetzung des CoCrMo-Legierungspulvers ist:

Element Gewicht % Zweck
Kobalt 58-69 Matrixelement, Biokompatibilität
Chrom 26-30 Korrosionsbeständigkeit, Verschleißfestigkeit
Molybdän 5-7 Festigkeit, Verschleißfestigkeit
Kohlenstoff 0,05–0,35 Hartmetallbildner
Silizium 1 max Desoxidationsmittel
Mangan 1 max Desoxidationsmittel
Eisen 0,75 max Kontaminationsgrenze

Der hohe Kobaltgehalt sorgt für Biokompatibilität, während Chrom und Molybdän für Festigkeit und Verschleißfestigkeit sorgen.

Eigenschaften von CoCrMo-Pulver

Zu den wichtigsten Eigenschaften von CoCrMo-Pulver gehören:

Eigentum Beschreibung
Biokompatibilität Hervorragende Verträglichkeit mit menschlichen Körpergeweben
Verschleißfestigkeit Hohe Abrieb- und Gleitverschleißfestigkeit
Korrosionsbeständigkeit Beständig gegen Körperflüssigkeiten und viele Chemikalien
Stärke Zugfestigkeit bis zu 1310 MPa bei Kaltverfestigung
Härte Bis zu 54 HRC bei Aushärtung
Dauerfestigkeit Geeignet für zyklische dynamische Belastung

Die Eigenschaften ermöglichen den Einsatz für lasttragende Implantate und Geräte.

AM-Prozessparameter für CoCrMo-Pulver

Typische Parameter für den Druck von CoCrMo-Pulver sind:

Parameter Typischer Wert Zweck
Schichthöhe 20-50 μm Auflösung vs. Build-Geschwindigkeit
Laserleistung 150-400 W Schmelzzustand ohne Verdampfung
Scangeschwindigkeit 400-1200 mm/s Dichte versus Produktionsrate
Schraffurabstand 80-120 μm Mechanische Eigenschaften
Unterstützt Baum oder Gitter Überhänge, interne Kanäle
Heißisostatisches Pressen 1220 °C, 100 MPa, 3 Stunden Beseitigen Sie Porosität

Auf Dichte, Mikrostruktur, Aufbaurate und Nachbearbeitungsanforderungen zugeschnittene Parameter.

Anwendungen von 3D-gedruckten CoCrMo-Teilen

AM CoCrMo-Komponenten werden verwendet in:

Industrie Anwendungen
Medizinisch Knie-/Hüftimplantate, Zahnkronen, chirurgische Instrumente
Luft- und Raumfahrt Turbinenschaufeln, Motorkomponenten
Automobil Ventilsitze, Turboladerräder
Industriell Verschleißfeste Werkzeuge, Flansche, Dichtungen
Öl und Gas Ventilteile, Pumpen

Zu den Vorteilen gegenüber geschmiedetem CoCrMo gehören komplexe Geometrien, maßgeschneiderte Implantate, geringere Kosten und Vorlaufzeiten.

Spezifikationen von CoCrMo-Pulver für AM

CoCrMo-Pulver muss strenge Spezifikationen erfüllen:

Parameter Spezifikation
Partikelgrößenbereich 15–45 μm typisch
Partikelform Sphärische Morphologie
Scheinbare Dichte > 4 g/cm³
Klopfdichte > 6 g/cm³
Hall-Durchflussrate > 23 Sek. für 50 g
Reinheit >99,9 %
Sauerstoffgehalt <1000 ppm

Kundenspezifische Größenverteilungen und kontrollierte Feuchtigkeitsniveaus verfügbar.

Lieferanten von CoCrMo-Pulver

Zu den renommierten CoCrMo-Pulverlieferanten gehören:

Anbieter Standort
Zimmermannszusatz USA
Sandvik-Fischadler Vereinigtes Königreich
Erasteel Schweden
AP&C Kanada
LPW-Technologie Vereinigtes Königreich
Arcam AB Schweden

Die Preise liegen je nach Qualitätsaspekten und Bestellvolumen zwischen 50 $/kg und 120 $/kg.

Handhabung und Lagerung von CoCrMo-Pulver

Als reaktives Material ist ein sorgfältiger Umgang mit CoCrMo-Pulver unerlässlich:

  • Verschlossene Behälter fern von Feuchtigkeit, Säuren und Zündquellen lagern
  • Vermeiden Sie den Kontakt mit Luft und verwenden Sie eine Schutzgaspolsterung
  • Bodenausrüstung zur Ableitung statischer Aufladungen
  • Vermeiden Sie Staubansammlungen und verwenden Sie eine Staubabsaugung
  • Lokale Absaugung empfohlen
  • Befolgen Sie die Vorsichtsmaßnahmen im Sicherheitsdatenblatt

Richtige Techniken sorgen für einen optimalen Pulverzustand.

Inspektion und Prüfung von CoCrMo-Pulver

Zu den Qualitätsprüfmethoden gehören:

Methode Getestete Parameter
Siebanalyse Partikelgrößenverteilung
REM-Bildgebung Partikelmorphologie
EDX Chemie und Zusammensetzung
XRD Phasen vorhanden
Pyknometrie Dichte
Hall-Durchflussrate Fließfähigkeit des Pulvers

Durch Tests gemäß ASTM-Standards werden die Pulverqualität und die Chargenkonsistenz überprüft.

Vergleich von CoCrMo mit alternativen Legierungspulvern

CoCrMo schneidet im Vergleich zu anderen Legierungen wie folgt ab:

Legierung Biokompatibilität Stärke Kosten Druckbarkeit
CoCrMo Exzellent Mittel Mittel Gut
Titan Ti64 Gut Niedrig Hoch Gerecht
Edelstahl 316L Gut Mittel Mittel Exzellent
Inconel 718 Arm Hoch Hoch Gut

CoCrMo bietet für viele Anwendungen die beste Kombination aus Biokompatibilität, Festigkeit und Druckbarkeit.

Vor- und Nachteile von CoCrMo-Pulver für AM

Vorteile Nachteile
Hervorragende Biokompatibilität und Korrosionsbeständigkeit Begrenzte Hochtemperaturfähigkeit
Sehr gute Verschleiß- und Abriebfestigkeit Anfällig für Porosität beim Drucken
Leicht 3D-druckbar und schweißbar Erfordert die Handhabung in kontrollierter Atmosphäre
Kostenvorteil gegenüber Titanlegierungen Oft ist eine Nachbearbeitung erforderlich
Kann den Eigenschaften bearbeiteter Materialien entsprechen Geringere Bruchzähigkeit als rostfreie Stähle

CoCrMo ermöglicht funktionelle Metallimplantate und -komponenten, allerdings mit kontrollierten Verarbeitungsanforderungen.

Häufig gestellte Fragen zu CoCrMo-Pulver

Q: Welcher Partikelgrößenbereich eignet sich am besten für den 3D-Druck einer CoCrMo-Legierung?

A: Ein typischer Bereich liegt zwischen 15 und 45 Mikrometern. Es bietet eine gute Pulverfließfähigkeit bei gleichzeitig hoher Auflösung und Dichte.

Q: Welche Nachbearbeitungsmethoden werden bei CoCrMo AM-Teilen verwendet?

A: Heißisostatisches Pressen, Wärmebehandlung, Oberflächenbearbeitung und Polieren sind häufig verwendete Nachbearbeitungsprozesse, um die volle Dichte und Oberflächengüte zu erreichen.

Q: Welche Metall-3D-Druckverfahren sind mit der CoCrMo-Legierung kompatibel?

A: Selektives Laserschmelzen (SLM), direktes Metall-Laser-Sintern (DMLS) und Elektronenstrahlschmelzen (EBM) können alle CoCrMo-Pulver verarbeiten.

Q: In welchen Branchen werden additiv gefertigte CoCrMo-Komponenten verwendet?

A: Die Bereiche Medizin, Zahnmedizin, Luft- und Raumfahrt, Automobil, Öl und Gas sowie Industrie profitieren von 3D-gedruckten CoCrMo-Teilen.

Q: Benötigt CoCrMo beim 3D-Druck Stützstrukturen?

A: Ja, an Überhängen und internen Kanälen sind Stützen erforderlich, um Verformungen zu verhindern und ein einfaches Entfernen nach dem Drucken zu ermöglichen.

Q: Welche Fehler können beim Drucken von CoCrMo-Pulver auftreten?

A: Mögliche Mängel sind Porosität, Rissbildung, Verformung, unvollständige Verschmelzung und Oberflächenrauheit. Die meisten können durch optimierte Parameter verhindert werden.

Q: Welche Art von Biokompatibilitätstests werden an CoCrMo-Legierungen durchgeführt?

A: Zytotoxizität, Sensibilisierung, Reizung, systemische Toxizität, Genotoxizität und Implantationstests werden gemäß Standards wie ISO 10993 durchgeführt.

Q: Wie sind die Eigenschaften von gedrucktem CoCrMo im Vergleich zu Gusslegierungen?

A: AM-CoCrMo-Komponenten können bei Optimierung mechanische Eigenschaften erreichen, die gleichwertig oder besser sind als gegossene und geglühte Gegenstücke.

Q: Was sind die Hauptunterschiede zwischen CoCr F75- und SP2-Legierungen?

A: F75 hat einen höheren Kohlenstoffgehalt für eine bessere Bearbeitbarkeit, während SP2 einen niedrigeren Kohlenstoffgehalt und Niob für ein verbessertes Partikelschmelzverhalten beim Drucken aufweist.

Q: Welche Dichte ist bei 3D-gedruckten CoCrMo-Komponenten zu erwarten?

A: Für CoCrMo ist eine Dichte von über 99 % mit idealen, auf die Legierung zugeschnittenen Parametern erreichbar, die den Eigenschaften des Knetmaterials entsprechen.

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