盘星新金属技术白皮书

钴铬通用粉新材料应用概述

用于SLM增材制造的新材料钴铬通用粉产品，不含铍镉铅镍等有害元素，生物相容性好，拉伸强度高，韧性好，且硬度适中以及金瓷结合性能好等特点，广泛适用于口腔固定修复类和活动修复类义齿领域。随着齿科全产业链的快速发展和技术装备的更新迭代，其具有以下主要优势：

1.      材料优势：钴铬齿科材料具有优异的金属稳定性、适中的力学性能、良好的生物适应性、耐磨耐腐蚀佳、性价比高、深受广大消费者接受，相比纯钛烤瓷冠的优势在于不易裂瓷，相比全瓷牙和钛合金支架的成本低；

2.      制造优势：SLM增材制造可以直接一体化成形复杂形状的零件，生产效率高，材料利用率也高，成型件致密且组织均匀细小，性能和可加工性均优于铸锻件；

3.      应用优势：随着打印设备、制粉技术和打印工艺的协同爆发式发展，国内应用成本不断降低，采用SLM批量打印定制化烤瓷冠和支架的口腔应用落地逐渐成熟；

4.      市场优势：钴铬新材料通用粉可以一粉通用烤瓷冠和支架，合并烤瓷和支架专用粉，有利于提高加工厂的生产效率和设备利用率，降低制造成本，市场潜力大。

图1钴铬通用粉新材料SLM打印烤瓷牙冠流程示意图

新材料钴铬通用粉末生产工艺

优质粉末是SLM打印制备的前提与基础，对性能起着重要作用。粉末物性要求包含粉末成分均匀，杂质含量低，流动性好，粒径匹配。

钴铬通用粉新材料的球形粉末制备方法主要有真空感应熔炼气雾化法(VIGA)。

真空感应熔炼气雾化法（VIGA）

将特定要求比例的原材料装入陶瓷坩埚中，经过感应线圈升温将材料完全熔化并保温一段时间后，金属液通过底部的导流管进入喷盘，在高速氮气或者惰性气流作用下将液流破碎，并快速冷凝成粉末。该工艺制备粉末球形度高、氧含量低，高效雾化成本低，但存在坩埚材料可能引入的夹杂污染问题。

图2真空感应熔炼气雾化法VIGA示意图

盘星新金属CoCr(H)新材料钴铬通用粉末特性

盘星公司采用独特的新材料成分设计及熔炼工艺控制，利用真空感应熔炼气雾化法(VIGA)制备新材料钴铬通用粉CoCr(H)。在制粉过程中，通过关键参数控制，实现稳定、连续、高效生产。应用于SLM技术的15-53μm粉末，其激光粒度分布见下表1所示。

表1钴铬通用粉新材料 15~53μm激光粒度分布

钴铬通用粉新材料15~53μm粉末具有优异的综合性能，如下表2所示。

表2钴铬通用粉新材料15~53μm粉末综合性能

钴铬通用粉新材料15~53μm粉末形貌SEM见下图，粉末的球形度高，卫星球少。

图3钴铬通用粉新材料15~53μm粉末形貌图

盘星新金属钴铬通用粉新材料打印件力学性能

通过优化的SLM工艺参数，可以制造出致密度≥99.6%的CoCr(H)钴铬牙冠支架，打印件经过热处理后具有优异的综合力学性能如下表3所示，完全满足医疗标准《YY/T-1702 牙科学 增材制造 口腔固定和活动修复用激光选区熔化金属材料》。

表3钴铬通用粉新材料的打印件室温力学性能

盘星新金属钴铬通用粉新材料打印件物理特性

测试打印材料的物理特性值如下表4所示，线膨胀系数和硬度适中，满足应用要求。

表4钴铬通用粉新材料打印件的物理特性值

钴铬通用粉新材料的热处理态截面金相如下图所示，未发现明显的孔隙、裂纹和夹杂等内部质量缺陷。热处理去应力，其热处理时发生固溶奥氏体化转变，晶界弥散析出，晶粒未明显长大。CoCr(H)钴铬通用粉新材料的优异机械性能源于细晶强化、固溶强化和晶界强化的强化效应。盘星新金属通过独特的成分设计、优化的打印工艺和热处理制度的开发，获得了无明显内部缺陷的细晶组织以及强韧化的综合性能。

图4钴铬通用粉新材料打印件热处理态的金相组织-抛光态（X100倍）

图5钴铬通用粉新材料打印件热处理态的金相组织-腐蚀态（X500倍）

牙冠支架钴铬通用粉新材料应用

目前，国内科研院所开展了大量工作，如图6所示为某义齿加工厂SLM成形的齿科打印件，可以看到牙冠支架打印一版成形效果好，表面光泽度高。烤瓷牙屈服强度高，金瓷结合力强，崩瓷裂瓷比例低；支架可抛光金属光泽，硬度适中，卡环弯折韧性好，可反弓弯折5次左右，不易掰断；内部无明显砂眼缩孔，强韧化综合性能佳；且打印效率高，大大缩短了制造时间，提升了生产效率，通用粉无需专机专粉的区分使用，提高设备利用率，降低制造成本，推广潜力基础大。同时也证明了SLM选区激光熔化制备全致密少缺陷高性能的烤瓷牙支架一体化成型的可行性。

图6某义齿加工厂采用钴铬通用粉新材料打印烤瓷牙冠和支架

盘星致力粉末研发和生产

盘星新金属致力于新型金属材料、球形金属粉末的研发生产，是一家以研发为导向，精密制造为核心的国家高新技术企业。在粉末业务方面，盘星新金属现有10条真空气雾化生产线，年产钛合金、高温合金等高品质粉末逾1000吨，产品广泛应用于增材制造、MIM、表面处理等领域。未来，盘星将推出更多元化、低成本的粉末种类，以卓越稳定的产品质量，向客户提供高效一体化的技术解决方案。