Сферичные кобальт-хромовые порошки используются в аддитивных технологиях. Сплавы обладают однородной структурой, поэтому готовые изделия обычно не требуют дополнительной обработки. Материалы выпускаются в ассортименте по составу и техническим характеристикам.
Химический состав порошков
Основа материала – металлический кобальт (около 65-67 %). Хром входит в состав сплава в количестве до 30 %. Если нарушить пропорцию, металл получится более хрупким, снизятся его литейные качества.
Для придания сплаву специфических свойств вводят дополнительные компоненты:
- никель: улучшает ковкость металла, повышает вязкость, пластичность;
- молибден: придает сплаву мелкозернистую структуру, за счет которой повышаются показатели прочности;
- вольфрам: упрочняет материал, повышает термостойкость;
- марганец: улучшает качество литья, выводит токсичные соединения серы, снижает температуру плавления.
Допускается наличие углерода, железа, кремния. Углерод сочетается практически со всеми легирующими компонентами, образуя карбиды. Соли покрывают металл тонким слоем, повышают его твердость, прочность. Количество карбидов не должно превышать установленные нормы, иначе сплав получится хрупким.
История материала
Сплав кобальта и хрома впервые получили в начале XX века. Ученые обнаружили, что металл противостоит окислению, сохраняет свойства в коррозионных парах, не тускнеет даже под воздействием горячей азотной кислоты.
Новый сплав нашел применение в производстве столовой посуды, подшипников, холодного оружия. Позднее кобальт-хромовые системы стали использовать в аэрокосмической отрасли и в промышленности.
В конце XX века открыли возможность биомедицинского применения сплава. Из кобальт-хромовых комплексов стали изготавливать медицинские инструменты, протезы. Первый клапан сердца из Co-Cr прослужил владельцу более 30 лет и продемонстрировать отличную биосовместимость.
В наше время кобальт-хромовый сплав чаще всего производится в форме порошка. Такая модификация удобна для аддитивных технологий – создания трехмерных изделий методом послойной печати.
Технологии производства
Порошок получают тремя методами: восстановление кобальтсодержащих соединений, электролиз, диссоциация карбонилов.
Технология восстановления заключается в удалении неметаллических элементов из солей и оксидов кобальта. Для этого через сырье пропускают восстановитель (чаще всего водород). После выведения неметаллов выделяют чистый металл.
Метод электролиза используют для получения кобальт-хромового сплава из водного раствора или расплава соли кобальта. Чистый металл выделяется на катоде.
Технология диссоциации карбонилов протекает в две стадии. На первом этапе через кобальтсодержащее сырье пропускают угарный газ. Происходит синтез карбонила. Второй этап – нагрев полученной соли до разложения на чистый металл и углекислый газ.
Свойства и преимущества кобальт-хромовых порошков
Устойчивость к воздействию высоких температур
Изделия из кобальт-хромовых сплавов эксплуатируются при температурах порядка 1000 ˚С. Для металла характерно минимальное тепловое расширение, отсутствие микроповреждений при экстремальном нагревании.
Антикоррозионные свойства
На поверхности сплава естественным образом формируется пассивная пленка оксида хрома, карбидов и других соединений. Покрытие газонепроницаемое. Металл надежно защищен от воздействия кислорода и других окислителей.
Высокая биосовместимость
Поверхность сплава химически инертная, поэтому хорошо взаимодействует с физиологической средой. Риск воспалительных реакций, аллергии, отторжения имплантата и других негативных последствий исключен. Сплав биосовместим также с мягкими тканями и кровью. Оксидная пленка на металле безопасна для здоровья человека.
Хорошие механические свойства
По основным показателям прочности кобальт-хромовые системы сравнимы с нержавеющей сталью. Причина в многофазной структуре сплава. Сочетание зерен разных размеров, вкрапление карбидов значительно улучшают механические характеристики. По мере термической обработки также возрастает усталостная прочность и прочность на растяжение.
Другие свойства сплава:
- хорошая жидкотекучесть;
- малая усадка;
- податливость в механической обработке;
- высокая пластичность по сравнению с нержавеющей сталью;
- стерилизуемость.
Области применения
Кобальт-хромовые порошки используют для быстрого и низкозатратного изготовления изделий различного назначения методом 3D-печати. Материал применяют в следующих отраслях:
- ортопедия: протезирование суставов, коленных чашечек;
- стоматология: изготовление коронок, мостов, имплантатов, дуговых протезов, конструкций с литыми базисами;
- аэрокосмическая промышленность: производство деталей реактивных двигателей;
- металлургия: напыление защитных покрытий и т. д.
Кобальт-хромовый порошок подходит для создания функциональных прототипов, мелкосерийного производства, изготовления индивидуальных деталей. При печати со стандартными настройками характеристики изделий будут однородными во всех направлениях. Готовая продукция поддается обработке, обдувом микродробью, хорошо сваривается, полируется при необходимости.
Ограничения в применении
В сплавах низкого качества часто содержатся токсичные примеси. Металлы, которые выделяются из протезов или инструмента, могут вызывать аллергию, провоцировать кожную экзему. Особенно опасно повышенное содержание никеля: именно на этот металл чаще всего проявляется индивидуальная непереносимость.
В компании «Навимакс Групп» можно купить кобальт-хромовые порошки с гарантией качества. Доставляем продукцию во все регионы России.