코발트 크롬 F75 파우더
코발트 크롬 F75 분말은 특히 조성 및 입자 크기 분포에 대한 ASTM F75 표준을 충족하는 코발트-크롬 합금 분말을 말합니다. 다양한 금속 3D 프린팅 공정에 사용되는 다용도 코발트 기반 합금 분말로, 최종 사용 정형외과 임플란트 및 치과 수복물을 제작하는 데 사용됩니다.
코발트 크롬 F75 분말에 대한 몇 가지 주요 세부 사항은 다음과 같습니다:
구성
- 주로 코발트와 크롬, 몰리브덴 및 소량의 기타 합금 원소가 함유되어 있습니다.
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목차
코발트-크롬 합금이라고도 하는 코발트 크롬 합금은 고관절 및 무릎 인공관절과 같은 정형외과용 임플란트에 널리 사용되는 특수한 생체 적합성 소재입니다. 인체에 이식할 때 생체 적합성 및 내식성과 함께 고강도 및 내구성과 같은 기계적 특성이 최적의 균형을 이룹니다.
코발트 크롬 F75 파우더 개요
코발트 크롬 F75 분말은 특히 조성 및 입자 크기 분포에 대한 ASTM F75 표준을 충족하는 코발트-크롬 합금 분말을 말합니다. 다양한 금속 3D 프린팅 공정에 사용되는 다용도 코발트 기반 합금 분말로, 최종 사용 정형외과 임플란트 및 치과 수복물을 제작하는 데 사용됩니다.
코발트 크롬 F75 분말에 대한 몇 가지 주요 세부 사항은 다음과 같습니다:
구성
- 주로 코발트와 크롬, 몰리브덴 및 소량의 기타 합금 원소가 함유되어 있습니다.
- ASTM F75 표준에 따른 화학 성분 제한 충족
- 분말 입자 크기 분포는 일반적으로 20-63 미크론입니다.
속성
- 체내 사용을 위한 생체 적합성 및 부식 방지 기능
- 하중을 견디는 임플란트를 위한 높은 강도와 경도
- 골절 전 스트레스를 받으면 약간의 변형이 허용되는 연성
- 뛰어난 내마모성으로 내구성 강화
- 최종 인쇄 부품의 덴스, 비다공성 구조
생산 프로세스
- 가스 분무 분말 생산 방식 선호
- 흐름과 인쇄에 유리한 부드러운 구형에 가까운 분말 입자 생성
애플리케이션
- 고관절 및 무릎 관절과 같은 정형외과용 임플란트 3D 프린팅
- 크라운, 브릿지, 부분 의치 프레임워크와 같은 3D 프린팅 치과 보철물
표준
- ASTM F75 - 수술용 임플란트용 코발트-28 크롬-6 몰리브덴 합금 주조 및 주조 합금에 대한 표준 사양
- ISO 5832-4 - 수술용 임플란트 - 금속 재료 - 파트 4: 코발트-크롬-몰리브덴 주조 합금
요약하자면, 코발트 크롬 F75는 수술용 임플란트 재료 표준을 충족하도록 특별히 설계된 다목적 생체 적합성 합금 분말로, 최종 사용 정형외과 및 치과 기기의 적층 제조에 최적화되어 있습니다.
코발트 크롬 F75 분말의 구성
코발트 크롬 분말에 대한 F75 지정은 ASTM F75 표준에 따른 합금의 구성 요건 및 한도를 나타냅니다. 공칭 조성은 아래에 설명되어 있습니다:
| 요소 | 구성 범위 |
|---|---|
| 코발트 (Co) | 잔액 |
| 크롬(Cr) | 27.0 - 30.0 wt% |
| 몰리브덴(Mo) | 5.0 - 7.0 wt% |
| 니켈(Ni) | < 1.0 wt% |
| 철(Fe) | < 0.75 wt% |
| 탄소(C) | < 0.16 wt% |
| 망간(Mn) | < 1.0 wt% |
| 실리콘(Si) | < 1.0 wt% |
| 질소(N) | < 0.25 wt% |
| 산소(O) | < 0.4 wt% |
따라서 주로 코발트와 크롬을 함유하고 있으며 몰리브덴 함량도 상당합니다. 이 범위 내에서 조성을 세심하게 제어하면 최종 상태의 합금에 원하는 특성을 부여할 수 있습니다.
크롬 함량이 높아 내식성과 산화 저항성이 뛰어납니다. 코발트는 강도와 생체 적합성을 제공하는 주요 매트릭스 재료로 사용됩니다. 몰리브덴은 하중을 견디는 임플란트 적용 시 내마모성을 크게 향상시킵니다. 망간과 질소 같은 다른 원소도 일정량 포함하면 미세 구조와 성능을 미세하게 조정하는 데 도움이 됩니다.
속성 및 특성
코발트 크롬 F75 분말은 합금 구성의 고유한 금속학적 특성으로 인해 매우 강하고 내마모성이 뛰어나며 생체 적합성이 우수한 부품의 적층 제조를 가능하게 합니다:
| 속성 | 일반 값 |
|---|---|
| 기계 | |
| 인장 강도 | 130,000psi(896MPa) |
| 수율 강도 | 115,000psi(793MPa) |
| 신장 | 8 – 15% |
| 영의 계수 | 30×106 psi(207 GPa) |
| 경도 | 38 - 48 HRC |
| 물리적 | |
| 밀도 | 8.3g/cm3 |
| 녹는 범위 | 1260~1350°C(2300~2460°F) |
| 성능 | |
| 생체 적합성 | 세포 독성이 없고, 체내 사용 이력이 우수합니다. |
| 내식성 | 체액, 염화물 이온 용액에 대한 내성 |
| 내마모성 | 스테인리스 스틸 대비 4배 증가, 마모성 임플란트 마모 잔해 최소화 |
코발트 크롬은 우수한 연성과 함께 높은 경도 등급으로 긁힘과 마모에 매우 강하여 수년간 사용해도 미세한 마모 입자의 생성을 최소화합니다. 비다공성 구조는 결함이 없는 금속 무결성을 보장하는 동시에 작업 하중 하에서 약간의 탄성을 허용합니다. 생체 적합성 및 높은 내식성과 결합된 코발트 크롬 F75 분말은 체내에 영구적으로 배치하기에 적합한 임플란트 및 장치를 생산합니다.
응용 프로그램 및 용도
신체의 까다로운 환경을 충족하는 기계적, 물리적, 생체적합성 특성의 독특한 조합으로 인해 코발트 크롬 F75 분말은 정형외과 및 치과에서 금속 적층 제조를 위한 재료로 선택되고 있습니다:
정형외과 임플란트
- 고관절 교체 - 대퇴스템, 비구 컵, 라이너
- 무릎 교체 - 대퇴골 구성품, 경골 트레이
- 척추 고정 - 페디클 나사, 막대
- 골절 플레이트, 나사
- 환자 맞춤형 임플란트
치과 수복물
- 크라운 및 브리지
- 임플란트 어버트먼트
- 탈착식 부분 의치 프레임워크
- 모델 캐스팅
코발트 크롬 F75를 사용하면 기존 제조 방법으로는 생산하기 어렵거나 불가능한 복잡한 맞춤형 임플란트를 직접 제작할 수 있습니다. 3D 프린팅을 사용하면 경도 때문에 매우 어려운 코발트 크롬을 가공할 필요가 없습니다. 또한 정형외과용 기기의 유연성과 뼈의 성장을 조절할 수 있는 맞춤형 격자 구조를 구현할 수 있습니다.
생체 적합성과 내식성이 높아 장기적으로 알레르기 반응의 위험을 최소화하며, 강도와 강성이 높아 자연 뼈와 거의 유사한 하중 지지력을 제공합니다. 3D 프린팅을 통해 코발트 크롬 F75는 환자의 빠른 회복과 이동성 개선을 지원합니다.
사양
코발트 크롬 정형외과용 임플란트 및 치과용 기기는 안전성과 효과에 대한 엄격한 규제 요건을 충족해야 합니다. 따라서 코발트 크롬 F75 분말 및 인쇄 부품은 화학적 조성, 미세 구조, 기계적 특성, 치수 정확도, 다공성 한계, 표면 마감, 청결도, 멸균 호환성 등 다양한 사양을 준수해야 합니다.
주요 표준은 다음과 같습니다:
| 표준 | 조직 | 범위 |
|---|---|---|
| ASTM F75 | ASTM 국제 | 화학 성분, 기계적, 물리적 및 부식 성능 요구 사항 |
| ASTM F2924 | ASTM 국제 | 적층 제조 코발트 크롬 합금의 표준 사양 |
| ISO 5832-4 | 국제 표준화 기구 | 임플란트 등급 코발트 크롬 몰리브덴 합금 구성 및 물성 한계 |
이러한 표준은 미량 금속 원소 및 불순물에 대한 엄격한 상한과 하한을 설정하여 생물학적 부작용을 최소화합니다. 또한 파단 인성, 인장 강도, 경도 값, 입자 크기, 다공성 수준, 표면 마감 품질, 부식률 기준, 치수 정확도 등급과 같은 최소 물성 요건을 규정하여 임상 안전성과 기기의 유효성을 보장합니다.
공급 원료 분말과 최종 인쇄 부품 모두 규제 신고 및 상용화 전에 엄격한 품질 보증 프로토콜을 통해 이러한 사양에 대한 인증 테스트를 충족해야 합니다.
사용 가능한 성적 및 지정
코발트 크롬 분말은 ASTM F75라는 포괄적인 화학적 한계 내에서 다양한 3D 프린팅 공정에 최적화된 다양한 표준 등급으로 제공됩니다:
| 등급 | 프린터 기술 | 사양 |
|---|---|---|
| F75 | 바인더 분사 | F75에 따른 입도 측정, 더 높은 탄소 함량 |
| F761 | 직접 에너지 증착 | 레이저/전자빔 공정에 최적화된 입자 크기 분포 |
| F799 | 파우더 베드 융합 | 레이저/전자빔 용융 기술에 이상적인 작은 입자 크기, 낮은 탄소 한도 |
크기 분포, 모양, 다공성, 약간의 화학적 조정을 통해 각 등급은 정형외과 및 치과용 장치를 제작하는 데 널리 사용되는 3D 프린팅 방법과 고유한 호환성을 갖습니다.
실제로 대부분의 주요 금속 3D 프린터 공급업체는 F75 화학 물질을 준수하지만 기계의 요구 사항에 맞게 입자를 정밀하게 최적화한 독점적인 변형 코발트 크롬 파우더를 제공합니다.
주요 공급업체
규제 대상인 의료용 특수 소재인 코발트 크롬 F75 분말은 의료용 합금 및 분말에 대한 광범위한 전문성을 갖춘 소수의 평판 좋은 공급업체에서만 생산됩니다.
가격 책정
3D 프린팅 생체 적합성 최종 사용 부품을 위해 특별히 설계된 고도로 엔지니어링된 금속 분말인 코발트 크롬 F75는 산업용 금속에 비해 상대적으로 높은 가격을 형성하고 있습니다.
주요 공급업체의 일반적인 가격 벤치마크는 다음과 같습니다:
| 파우더 등급 | 가격 범위 |
|---|---|
| 코발트 크롬 F75 | kg당 $100 - $150 |
| 코발트 크롬 F763 | kg당 $80 - $120 |
가격은 다음에 따라 달라질 수 있습니다:
- 구매 수량 - 25kg 이상 대량 주문 시 kg당 최대 30% 할인 혜택 제공
- 품질 요구 사항 - 일관성이 높은 의료용 등급은 비용이 더 많이 듭니다.
- 산업 부문 - 치과 기공소의 가격은 의료 기기 제조업체마다 다릅니다.
- 유통 네트워크 - 지리적 위치 및 물류가 지역 가격에 미치는 영향
일반적으로 F75 코발트 크롬 분말은 공인 의료용 소재 공급업체에서 kg당 $100~$150에 판매됩니다. 가격이 낮을수록 일반적으로 ASTM F75에서 요구하는 엄격한 화학, 청결, 입자 최적화 및 품질 관리가 이루어지지 않은 비규제 등급을 의미합니다.
장단점
코발트 크롬 F75는 정형외과 및 치과용 부품에 적합한 강도, 생체 적합성, 내식성, 제조 유연성 등의 탁월한 조합을 제공합니다. 하지만 엔지니어와 의료 서비스 제공자가 고려해야 할 몇 가지 사항이 있습니다:
장점
- 생체 적합성이 높고 알레르기를 유발하지 않음
- 매우 견고하고 내마모성이 뛰어남
- 안정적인 임플란트 고정을 위한 뼈 내 성장 허용
- 살균제를 포함한 내식성
- 3D 프린팅을 통해 복잡한 형상 구현
- 침습적 수술 절차 감소
- 환자의 회복 시간 단축
- 특허로 보호되는 기술
제한 사항
- 높은 재료 밀도로 임플란트 무게 증가
- 제한된 공급망 성숙도 및 경험
- 상대적으로 비싼 파우더 소재
- 특수 보관 및 취급 필요
- 컴포넌트 포스트 프로세싱으로 프로퍼티가 변경될 수 있습니다.
- 여전히 진화 중인 장기 임상 데이터
대안과 비교
3D 프린팅 하중 지지 임플란트를 위한 선구적인 생체 적합성 합금인 코발트 크롬 F75 파우더는 임상적 성공과 환자 건강을 결정하는 특성에서 스테인리스 스틸 316L 및 티타늄 Ti-6Al-4V와 같은 대체 재료에 비해 우수한 성능을 발휘합니다:
| 속성 | 코발트 크롬 F75 | 스테인리스 스틸 316L | 티타늄 Ti-6Al-4V |
|---|---|---|---|
| 기계 | |||
| 인장 강도 | 130,000 psi | 125,000 psi | 130,000 psi |
| 탄성 계수 | 30 Msi | 28 Msi | 16 Msi |
| 신장 | 8-15% | 12-25% | 7-16% |
| 경도 | 38-48 HRC | 74-80 HRB | 36 HRC |
| 물리적 | |||
| 밀도 | 8.3g/cm3 | 8.0g/cm3 | 4.43g/cm3 |
| 성능 | |||
| 생체 적합성 | 우수 | 보통-좋음 | 우수 |
| 내식성 | 높은 내구성 | 취약한 | 저항력 |
| 오세아니아 통합 | 뼈 내 성장 허용 | 제한된 뼈 결합 | 뼈 결합 능력 |
| 멸균 호환성 | 모든 방법 | 일부와 함께 부식 | 스테인리스보다 더 나은 |
| 비용 | |||
| 상대적 파우더 비용 | 높음 | 낮음 | 보통 |
| 가공 난이도 | 도전적 | 쉬운 | 보통 |
금속 이온 방출을 최소화하는 높은 내식성을 갖춘 코발트 크롬 F75 프린트 임플란트는 스테인리스 스틸에서 흔히 발생하는 장기적인 감작 문제를 방지합니다. 뼈가 성장하는 능력이 뛰어나 안정성이 향상되고 시간이 지남에 따라 뻣뻣하고 가벼운 티타늄 부품에서 나타나는 응력 차폐를 방지합니다. 재료 비용은 높지만 재수술 비용을 줄여 장기적으로 경제적입니다.
자주 묻는 질문
Q: 코발트 크롬 F75 분말은 의료용 임플란트 및 치과 기기에 사용해도 안전한가요?
A: 예, 코발트 크롬 F75는 체액과의 장기간 접촉 및 골 유착에 특히 필요한 조성, 순도, 미세 구조, 부식 속도, 마모 성능 및 생물학적 반응에 대한 모든 주요 국제 표준을 충족합니다. 40년 이상의 임상 경험과 탁월한 생체 적합성으로 정형외과 및 치과 전문 분야에서 신뢰할 수 있는 소재입니다.
Q: 코발트 크롬 F75 분말은 특별한 보관 또는 취급 주의가 필요한가요?
A: 코발트 크롬 분말은 산화를 방지하기 위해 습기가 없는 원래 용기에 밀봉하여 보관해야 합니다. 분말을 취급할 때는 방진 마스크, 장갑, 가운과 같은 적절한 개인 보호 장비를 착용하여 후처리 과정에서 오염을 최소화해야 합니다.
Q: 코발트 크롬 F75 파우더로 3D 프린팅할 수 있는 임플란트 및 수복물의 크기는 어느 정도인가요?
A: 비교적 작은 단일 치과용 크라운부터 복잡한 다공성 구조의 대형 정형외과용 임플란트까지 다양한 F75 코발트 크롬 부품을 성공적으로 프린트했습니다. 부품 크기는 제작 용적, 레이저 출력 등과 같은 개별 프린터 기술 기능에 의해서만 제한됩니다.
Q: 3D 프린팅 후 코발트 크롬 F75 파우더를 재사용할 수 있나요?
A: 일반적으로 규정 사양을 충족하는 정형외과용 또는 치과용 디바이스의 경우 빌드 간에 파우더를 재사용하는 것은 권장되지 않습니다. 빌드 잔여물이나 오염의 흔적은 파우더 품질과 추적성 보장을 저하시킵니다. 의료용으로 특별히 고안된 코발트 크롬 파우더를 재활용하는 것은 광범위한 재조정이 필요한 문제도 있습니다.
Q: 코발트 크롬 F75 파우더는 자연스러운 치아 색상과 일치하는 치과용 크라운과 임플란트를 제작할 수 있나요?
A: 원시 프린트 상태의 코발트 크롬 F75는 자연 치아의 흰색과 달리 반짝이는 은색 메탈릭 색상이 뚜렷합니다. 하지만 치과 기공소에서는 크라운과 같이 눈에 보이는 수복물에 뛰어난 색상 매칭과 심미성을 구현하기 위해 3D 프린팅된 하부 구조물을 치과용 세라믹 층으로 코팅하는 경우가 많습니다.
