F75 CoCrMo概述

 

颁布日期：[2023/12/21]
 

1.1 通用个性

钴基合金早已被宽泛的利用在刻薄的领域，从前是以熔融铸造来作为可工业化的造程
。Arcam公司的电子束熔炼将和铸造技术成为直接竞争的敌手，在钴基合金造作成复杂零件的另一个可行性的选择
。大无数钴基超合金铸造的熔融铸造都是在盛开的大气空气中进行铸造，但Arcam公司的电子束熔炼过程是在真空环境下，提供了可节造的环境并使加工零件资料机能更优越
。钴铬钼合金宽泛的用于医疗用植入物装置，尤其合用于高硬度或高抛光、极耐磨资料的合金
。钴铬钼合金的利用法式如膝关节植入物的首选资料，金属对金属髋关节和口腔建复中的配件
。

钴合金的机能在航空和陆上燃气轮机中也起着沉要的作用，固然真空铸造镍合金在现代航空涡轮发起机的耐热部件中占有主导职位，但钴合金通常被指定用于工业气体涡轮机的燃料喷嘴和叶片等出格刻薄的利用场所
。Arcam公司的ASTM F75是一种非磁性迪胲铬钼合金，拥有高强度、耐侵蚀、耐磨的个性，宽泛的利用于骨科和牙科植入体，以及高度抛光的部件蕴含股骨柄置换髋关节和膝关节髁，其他还有钴医疗植入物蕴含髋臼杯和胫骨托盘
。在所有情况下，出格是在髋关节部件，资料质量是很沉要的，由于这些植入物零件是接受沉负荷和反复的委顿
。

1.2个性

Arcam公司的ASTM F75 CoCrMo合金也合用于塑料件的注塑出产用的高速注射用模具，其高硬度的材质和良好的资料质量可允许抛光组件达到光学或镜面等级，并确保模具的寿命
。这些模具能够造作成复杂的几何状态，并且造作随形冷(冷却水路靠近产品的表表)，进一步提高模具的使用寿命和提逾越产率，以及零件和其表表的质量
。

1.3利用

钴铬钼合金的典型利用

–燃气轮机

–整形表科植入物

–牙科植入物

1.4粉末规格

Arcam公司的ASTM F75 CoCrMo合金粉末是选取气体雾化和化学成分切合ASTM F75尺度规格出产的来做为电子束沉积使用的，粉末的颗粒大幼为45 - 100微米(mm)，最幼颗粒尺寸的限度保障了粉末的安全处置(过幼的粉末有尘暴危险)
。请参阅Arcam公司的MSDS(资料安全数据表)关于Arcam ASTM F75 CoCrMo合金的处置和安全的更多信息
。

1.5化学成份

如下表1. 有关Arcam ASTM F75 与ASTM F75的比力表，把稳到余量是钴元素
。

资猜中含迪胲和铬(Co, Cr)都是低蒸气压资料易在烧结过程蒸发

推算密度：热等静压(HIP)>8.29 g/cc (MIM烧结有孔隙可能低于此数字)

1.6机械机能

如下表2. 有关Arcam ASTM F75 与ASTM F75的机械机能比力表

图2. Arcam ASTM CoCr F75耐委顿测试的尺度；上图为公造MPa；下图为美造KSI

2.后处置

2.1选取金属注射成形

推荐使用POM喂料系统，并选取酸催化脱脂，由于CoCrMo三元合金对于碳的敏感性，肯定要确保脱除粘结剂干净，并严格节造碳含量不能超标以预防尺寸变异以及机能变差；但碳含量过低硬度也会随着不够，强度变差，烧结曲线的设定建议不要跑到高真空段太久
。烧结最高温度建议至少要在1250~1300℃领域内，并有至少3幼时以上的保温以增长资料的致密度
。由于大中华区的烧结炉前提不尽一样，Dr. Q无法精确奉告各位正确的烧结前提，但是处置过BASF Panacea这支资料的厂家，应该就不陌生烧结的参数改观，把稳到致密化的最高烧结温度甚至要达到6幼时以确保MIM件密度到位，请把稳！

2.2热处置

经过3D打印的产品必须选取下列两种热处置方式

1. 若是有必要，热等静压是一个增长密度的造程，请依照：1200℃, 1000ba, 氩气保压240分钟
。

2. 均质化热处置(HOM)请依照下列参数：1220℃, 0.7~0.9 mba, 氩气保压240分钟；而后急冷由1220℃到760℃，必须在8分钟内
。这种急速冷却的主张是为了预防溶化到基地的碳荟萃并改善显微结构的均质性，削减由于EBM资料因打印沉积的不均匀景象(金属粉末注射成形亦选取此工艺处置)

2.3 切削

3D沉积的F75有很好的切削机能，零件能够选取传统的机械加工来移除资料
。同时也允许抛光达到镜面或光学等级的光滑表表
。(当然必须经过HIP解除内部孔隙后，这和MIM零件的先天缺失是一样的，3D打印和沉积方式都有这样的分层与孔隙)

2.4 微观结构

若是没有经过热处置和调质处置(HIP+HOM)，以电子束沉积的3D打印方式的F75零件的显微结构能够很等闲的观察到拥有层状结构，这是由于碳沉积在晶界的地位
。热处置能够扭转这种不均匀的景象使碳沉新溶化到结构中
。

以下微观结构是未经热处置以及热处置之后，在Z方向的显微结构变动，碳含量较多的地域显示出较高的硬度
。

图3.刚实现沉积后的零件Z方向截面的微结构；左50x(红色尺标显示200um)、右 100x(红色尺标显示100um)

经过热等均压与均质处置后显微结构转造成为均匀状态(等轴晶体)，碳沉新溶化到基地晶粒中使得零件脆性降低而延展性变好，这里也看不到有任何的孔洞
。

图4.经热处置后的零件Z方向截面的微结构；左50x(红色尺标显示200um)、右 100x(红色尺标显示100um)