کبالت کروم (CoCr)
کبالت کروم آلیاژی سخت، مقاوم به سایش و خوردگی و پایدار در دمای بالاست که نیکل ندارد؛ برای قطعات داغ و سایشی صنعتی، پره و اجزای توربین، و در دندانپزشکی برای اسکلت فلزی پروتز پارسیل به کار می‌رود. در این صفحه دیتاشیت رسمی آن را پیش و پس از عملیات حرارتی می‌بینید و اینکه «بدون نیکل» و «ترکیب مطابق استاندارد ایمپلنت» دقیقاً یعنی چه. مادا تکنولوژی قطعات فلزی را با پرینت SLM تا ابعاد 160 × 160 × 160 میلیمتر میسازد.
- 1350 MPaاستحکام کششی پس از چاپ در جهت افقی
- 39 HRCسختی پس از چاپ
- < 0.1 %نیکل؛ آلیاژ بدون نیکل
- 160 × 160 × 160حجم ساخت SLM مادا (میلیمتر)
کبالت کروم چیست؟
کبالت کروم آلیاژی بر پایهٔ کبالت با 27 تا 30 درصد کروم و 5 تا 7 درصد مولیبدن است؛ به همین دلیل CoCrMo هم نامیده میشود. کروم یک لایهٔ اکسید محافظ روی سطح میسازد و آلیاژ را در برابر خوردگی مقاوم میکند؛ ساختار آن سختی بالا، مقاومت به سایش و پایداری در دمای بالا به آن می‌دهد. نیکل این آلیاژ کمتر از 0.1 درصد است.
سختی بالای کبالت کروم، ماشینکاری آن از قطعهٔ خام را کند و پرهزینه میکند؛ پرینت SLM قطعه را تقریباً به شکل نهایی میسازد و ماشینکاری را به سطوح دقیق محدود میکند.
- نوع
- آلیاژ پایهٔ کبالت، کروم و مولیبدن
- روش ساخت
- پرینت فلزی SLM، سپس تنش‌گیری و پس‌پردازش
- مزیت اصلی
- سختی، مقاومت به سایش و خوردگی و پایداری در دمای بالا
- محدودیت اصلی
- سنگین، گران و دشوار برای ماشینکاری
خواص فنی کبالت کروم
| حالت و جهت | استحکام کششی | استحکام تسلیم | ازدیاد طول |
|---|---|---|---|
| پس از چاپ، افقی | 1350 MPa | 1060 MPa | 13 % |
| پس از چاپ، عمودی | 1220 MPa | 820 MPa | 23 % |
| پس از عملیات حرارتی، افقی | 1130 MPa | 640 MPa | 28 % |
| پس از عملیات حرارتی، عمودی | 1140 MPa | 630 MPa | 32 % |
| سختی پس از چاپ | 39 HRC |
|---|---|
| سختی پس از عملیات حرارتی | 34 HRC |
| استحکام خستگی پس از عملیات حرارتی | 543 MPa |
| چگالی قطعه | ≥ 8.30 g/cm³ |
| حداقل ضخامت دیواره | 0.4 mm |
| کروم | 27–30 % |
| مولیبدن | 5–7 % |
| نیکل | ≤ 0.1 % |
مقادیر طبق دیتاشیت رسمی یک سازندهٔ بزرگ دستگاه SLM برای لایهٔ 40 میکرونی (ISO 6892-1). خواص قطعه به دستگاه، پارامترها و جهت ساخت بستگی دارد.
عملیات حرارتی: قطعه در همهٔ جهت‌ها یکسان میشود
قطعهٔ تازه چاپ‌شده در جهت افقی بسیار محکم‌تر از جهت عمودی است: تفاوت استحکام تسلیم دو جهت حدود 240 مگاپاسکال است. سازنده عملیات حرارتی تنش‌گیری و انحلال را، 6 ساعت در 1150 درجه زیر آرگون و سپس سرد کردن سریع، برای گرفتن تنش، کاهش ناهمسانی و افزایش شکل‌پذیری اعلام میکند:
ناهمسانی تقریباً حذف میشود
پس از عملیات حرارتی، استحکام تسلیم دو جهت 630 و 640 مگاپاسکال است؛ تفاوت از حدود 240 به 10 مگاپاسکال می‌رسد.
شکل‌پذیری دو برابر
ازدیاد طول در جهت افقی از 13 به 28 درصد بالا می‌رود.
هزینه‌اش
استحکام تسلیم در جهت افقی حدود 40 درصد کمتر میشود و سختی از 39 به 34 راکول سی می‌رسد.
انتخاب با کاربرد
برای سختی و استحکام بیشتر، حالت پس از چاپ؛ برای شکل‌پذیری و رفتار یکسان در همهٔ جهت‌ها، عملیات حرارتی. نوع آن پیش از ساخت مشخص میشود.
«بدون نیکل» و «استاندارد ایمپلنت» یعنی چه؟
نیکل این آلیاژ کمتر از 0.1 درصد است؛ برای قطعاتی که با پوست یا بدن تماس دارند و حساسیت به نیکل مطرح است، این مزیت مهمی است. سازندهٔ پودر می‌گوید ترکیب شیمیایی آن با استانداردهای آلیاژ کبالت کروم ایمپلنت، مثل ASTM F75 و ISO 5832-4، مطابق است.
اما همان سازنده صریحاً اعلام میکند این پودر بهعنوان تجهیز پزشکی توسعه، آزمون یا گواهی نشده و هر کاربرد پزشکی، به اعتبارسنجی و مجوزهای قانونی جداگانه نیاز دارد. پس «ترکیب مطابق استاندارد ایمپلنت» به معنای «تأییدشده برای ایمپلنت» نیست.
برای کاربردهای پزشکی و دندانی، الزامات استاندارد و آزمون‌های لازم را پیش از سفارش با کارشناسان مادا تکنولوژی هماهنگ کنید.
اسکلت فلزی پروتز پارسیل
در دندانپزشکی، اسکلت فلزی پروتز پارسیل از کبالت کروم مستقیماً از فایل دیجیتال و به روش SLM ساخته میشود؛ بدون الگوی موم و ریخته‌گری. این همان روشی است که مادا تکنولوژی برای لابراتوارهای دندان‌سازی به کار می‌برد؛ جزئیات در صفحهٔ پرینت سه بعدی در دندانپزشکی آمده است.
قطعات داغ و سایشی صنعتی
سازندهٔ پودر، این آلیاژ را برای قطعاتی معرفی میکند که در دمای 500 تا 1000 درجه به خواص مکانیکی بالا و مقاومت به خوردگی نیاز دارند؛ کاربرد شاخص آن در هوافضا و توربین است. سختی بالا هم کبالت کروم را برای سطوح سایشی، مثل نشیمنگاه شیر و قطعاتی که با سیال حاوی ذرات کار می‌کنند، مناسب میکند.
پره و اجزای توربین
قطعاتی که هم داغ می‌شوند و هم سایش و خوردگی می‌بینند.
قطعات سایشی
نشیمنگاه شیر، نازل و قطعاتی که با ذرات ساینده تماس دارند.
جایگزین ریخته‌گری
قطعات کم‌تیراژ کبالت کرومی که ساخت قالب ریخته‌گری برایشان به‌صرفه نیست.
کبالت کروم در مقایسه با فلزات دیگر
کبالت کروم را کنار تیتانیوم، فولاد ضدزنگ 316L، آلیاژ نیکل و فولاد ماریجینگ روی نمودار ببینید یا فلزات و پارامترهای دیگر را انتخاب کنید.
دنبال چه چیزی هستی؟ یک کاربرد را انتخاب کن تا متریال‌های مناسبش روشن شوند
🏆 برندهٔ هر پارامتر بین متریال‌های انتخاب‌شده
| پارامتر | 316L | Aluminium | Titanium | Cobalt Chrome | Maraging | Nickel Alloy |
|---|---|---|---|---|---|---|
| استحکام | 5 | 4 | 8 | 8 | 10 | 8 |
| سختی و مقاومت سایش | 4 | 3 | 5 | 9 | 8 | 6 |
| مقاومت به خوردگی | 9 | 6 | 9 | 9 | 4 | 9 |
| مقاومت حرارتی | 6 | 3 | 7 | 8 | 6 | 10 |
| سبکی | 2 | 10 | 7 | 2 | 2 | 1 |
| رسانایی حرارتی | 3 | 9 | 2 | 2 | 3 | 2 |
| ماشین‌کاری‌پذیری | 7 | 9 | 4 | 3 | 6 | 2 |
| صرفهٔ اقتصادی | 8 | 8 | 3 | 4 | 5 | 2 |
جمع‌بندی و پیشنهاد
امتیازها نسبی و از 0 تا 10 هستند و بر اساس خواص شناخته‌شدهٔ هر نوع متریال تعیین شده‌اند؛ برای انتخاب اولیه به کار می‌روند و جای دیتاشیت را نمی‌گیرند. عدد دقیق خواص در صفحهٔ هر متریال آمده و خواص گریدهای مختلف یک متریال با هم فرق دارد؛ پیش از ساخت، انتخاب با کارشناسان بررسی میشود.
کبالت کروم یا فلزات دیگر؟
تیتانیوم
وقتی سبکی مهم‌تر از سایش است. تیتانیوم
فولاد ضدزنگ 316L
برای خوردگی معمولی، با هزینه و سختی کمتر. فولاد 316L
آلیاژ نیکل
برای بار زیاد در دمای بالا. آلیاژ نیکل (اینکونل)
فولاد ماریجینگ
برای ابزار و قالب با سختی بیشتر پس از پیرسختی. فولاد ماریجینگ
نکات طراحی قطعه برای پرینت کبالت کروم
ساپورت کمتر
جدا کردن ساپورت از این آلیاژ سخت دشوار است؛ سطوح را تا جای ممکن شیب‌دار و خودنگهدار طراحی کنید.
دیوارهٔ نازک
سازنده حداقل ضخامت دیواره را 0.4 میلیمتر اعلام میکند؛ برای قطعات باربر ضخیم‌تر طراحی کنید.
ماشینکاری محدود
ماشینکاری این آلیاژ کند است؛ اضافهٔ ماشینکاری را فقط روی سطوح دقیق بگذارید.
جهت ساخت
پس از چاپ، قطعه در جهت افقی محکم‌تر است؛ اگر عملیات حرارتی انجام نمی‌شود، بار اصلی را در این جهت قرار دهید.
پس‌پردازش قطعات کبالت کروم
تنش‌گیری و جدا کردن از صفحه
قطعه پس از تنش‌گیری حرارتی از صفحهٔ ساخت جدا و ساپورت‌ها برداشته می‌شوند.
سندبلاست
سطح زبر پس از چاپ با سندبلاست یکدست میشود.
ماشینکاری
سطوح دقیق در صورت نیاز ماشینکاری می‌شوند.
پرداخت‌های دیگر
طبق اطلاعات سازنده، قطعه قابل ماشینکاری، اسپارک، جوشکاری، ساچمه‌زنی، پولیش و پوشش‌دهی است.
ویژگی‌های کلیدی کبالت کروم
سخت و مقاوم به سایش
سختی 39 راکول سی پس از چاپ.
مقاوم به خوردگی
27 تا 30 درصد کروم، لایهٔ اکسید محافظ میسازد.
پایدار در دمای بالا
سازنده آن را برای 500 تا 1000 درجه معرفی میکند.
بدون نیکل
نیکل کمتر از 0.1 درصد.
محکم
استحکام کششی تا 1350 مگاپاسکال پس از چاپ.
مقاوم به خستگی
استحکام خستگی 543 مگاپاسکال پس از عملیات حرارتی.
کاربردهای کبالت کروم در پرینت سه بعدی
اجزای توربین
پره و قطعات داغ و سایشی.
پرینت سه بعدی در هوافضااسکلت پروتز پارسیل
اسکلت فلزی دندانی مستقیم از فایل.
پرینت سه بعدی در دندانپزشکیقطعات سایشی صنعتی
نشیمنگاه شیر، نازل و قطعات پمپ.
پرینت سه بعدی در مهندسیقطعات دمای بالا
قطعاتی که در گرما استحکامشان را حفظ می‌کنند.
پرینت سه بعدی در مهندسیقطعات کم‌تیراژ
جایگزین ریخته‌گری برای تیراژ کم.
پرینت سه بعدی در تولید انبوهنمونهٔ پژوهشی
نمونه‌های فلزی سخت برای آزمون.
پرینت سه بعدی در تحقیق و توسعه
محدودیت‌های کبالت کروم و جایگزین‌ها
ماشینکاری دشوار
سخت و کند برای ماشینکاری؛ طراحی را به شکل نهایی نزدیک کنید.
وزن
چگالی حدود 8.3 گرم بر سانتی‌متر مکعب؛ برای قطعات سبک، تیتانیوم.
هزینه
گران‌تر از 316L؛ برای خوردگی معمولی بدون سایش، 316L کافی است.
مصالحهٔ عملیات حرارتی
عملیات حرارتی شکل‌پذیری را بیشتر اما تسلیم را کمتر میکند.
ابعاد
حجم ساخت SLM مادا 160 × 160 × 160 میلیمتر است.
کاربرد پزشکی
ایمپلنت و تجهیز پزشکی به اعتبارسنجی و مجوزهای جداگانه نیاز دارد.
سوالات متداول کبالت کروم
کبالت کروم چیست؟
آلیاژی بر پایهٔ کبالت با 27 تا 30 درصد کروم و 5 تا 7 درصد مولیبدن؛ سخت، مقاوم به سایش و خوردگی و پایدار در دمای بالا، بدون نیکل.
استحکام کبالت کروم پرینتشده چقدر است؟
طبق دیتاشیت رسمی یک سازندهٔ بزرگ دستگاه SLM، پس از چاپ استحکام کششی 1350 مگاپاسکال در جهت افقی و 1220 در جهت عمودی؛ پس از عملیات حرارتی حدود 1130 تا 1140 مگاپاسکال.
عملیات حرارتی چه اثری روی کبالت کروم دارد؟
تنش را میگیرد، خواص دو جهت را تقریباً یکسان و ازدیاد طول را حدود دو برابر میکند؛ اما استحکام تسلیم حدود 40 درصد کمتر میشود.
آیا کبالت کروم نیکل دارد؟
نه؛ طبق ترکیب رسمی سازنده، نیکل آن کمتر از 0.1 درصد است.
آیا کبالت کروم پرینتشده برای ایمپلنت تأیید شده است؟
نه بهخودیخود؛ ترکیب آن با استانداردهای ایمپلنت مطابق است، اما سازنده تأکید میکند پودر بهعنوان تجهیز پزشکی گواهی نشده و کاربرد پزشکی به اعتبارسنجی و مجوز جداگانه نیاز دارد.
سختی کبالت کروم چقدر است؟
طبق دیتاشیت سازنده، 39 راکول سی پس از چاپ و 34 راکول سی پس از عملیات حرارتی.
کبالت کروم تا چه دمایی کار میکند؟
سازنده آن را برای قطعاتی معرفی میکند که در 500 تا 1000 درجه به خواص مکانیکی بالا و مقاومت به خوردگی نیاز دارند.
آیا مادا اسکلت پروتز پارسیل کبالت کروم میسازد؟
بله؛ اسکلت فلزی پروتز پارسیل مستقیماً از فایل دیجیتال به روش SLM ساخته میشود. جزئیات در صفحهٔ دندانپزشکی آمده است.
حداکثر ابعاد قطعهٔ کبالت کروم چقدر است؟
حجم ساخت پرینت SLM مادا تکنولوژی 160 × 160 × 160 میلیمتر است.
هزینهٔ پرینت قطعهٔ کبالت کروم چطور محاسبه میشود؟
بر اساس حجم و ارتفاع قطعه، ساپورت، عملیات حرارتی و ماشینکاری؛ فایل را برای بررسی فنی بفرستید.
فایل سه بعدی قطعه را بفرستید؛ مسیر ساختش را بررسی می‌کنیم
کارشناسان مادا تکنولوژی بر اساس سایش، دما، محیط کار و ابعاد قطعه، کبالت کروم یا فلز مناسب دیگر، جهت ساخت و عملیات حرارتی لازم را بررسی و پیشنهاد می‌کنند.