Кобальт и сферы его применения

ООО "НКМ Норд", выступая прямым представителем крупного холдинга по производству и поставке цветных металлов и сплавов, которые используются с целью легирования сталей, представляет на рынке Санкт-Петербурга и Москвы кобальтовую продукцию и ее сплавы по доступным ценам.

Оглавление

• Основные сведения о кобальте
• Об открытии кобальта
• Физические и механические свойства кобальта
• Химические свойства кобальта
• Марки кобальта и сплавов
• Преимущества и недостатки
• Область применения кобальта
• Продукция из кобальта

Кобальт (Co) – износостойкий и жаропрочный металл. Физико-химические характеристики элемента полностью оправдывают включение Co в состав высоколегированных сталей, а также разнообразных покрытий, демонстрирующих повышенную устойчивость к механическим воздействиям. Обладая непревзойденной способностью сопротивляться размагничиванию, кобальт широко применяется при изготовлении постоянных магнитов. Рассмотрим характеристики данного элемента более подробно.

Основные сведения о кобальте

Кобальт относится к химическим элементам восьмой группы и в периодической системе расположен под номером 27. В чистом виде – это тяжелый металл, имеющий голубовато-серый оттенок. Кобальт содержится в земной коре, в морской воде и при этом входит в состав более чем 30-ти природных минералов: сферокабальтит, каролит и т. д.

Об открытии кобальта

Название элемента, который всему миру сегодня известен как «Кобальт», имеет саксонские корни. По приданию местные рудники находились в ведении подземного гнома Кобольда. Здесь в больших количествах добывалась серебряная руда, из которой местным промышленникам далеко не всегда получалось выделить драгоценный металл. Дело происходило в начале 18-го века, когда поверьями люди руководствовались больше, чем здравым смыслом. Учитывая, что добываемая руда по всем признакам была похожа на серебряную, все неудачи объяснились происками «подземного карлика».

Сегодня мы можем с уверенностью говорить о том, что добываемая руда, из которой при всем желании не получалось выделить серебро, являлась ни чем иным, как содержащими кобальт минералами. В 1735 году из руды, за которой уже спело закрепиться название «кобольд», удалось выделить совершенно новый металл, обладающий розоватым оттенком. Произошло это благодаря химику из Швеции по имени Георг Брандт.

Физические и механические свойства кобальта

Свойство	Значение
Атомный номер	27
Атомная масса, а.е.м	58,93
Атомный диаметр, пм	250
Плотность, г/см³	8,9
Удельная теплоемкость, Дж/(K·моль)	0,456
Теплопроводность, Вт/(м·K)	100
Температура плавления, °С	1493
Температура кипения, °С	2957
Теплота плавления, кДж/моль	15,48
Теплота испарения, кДж/моль	389,1
Молярный объем, см³/моль	6,7
Группа металлов	Тяжелый металл

Химические свойства кобальта

Свойство	Значение
Ковалентный радиус:	130 пм
Радиус иона:	(+6e) 62 (+4e) 70 пм
Электроотрицательность (по Полингу):	2,16
Электродный потенциал:	0
Степени окисления:	6, 5, 4, 3, 2

Марки кобальта и сплавов

Современной промышленностью производится несколько марок кобальтовых сплавов:

• кобальтовые сплавы с содержанием основного элемента (Со) не менее 98,3% (К0, К1Ау, К1А, К1, К2) – на рынок эти сплавы поступают в виде полос, слитков, катодных листов или пластин;
• кобальтовый сплав ПК-1-у с содержанием основного элемента (Со) не менее 99,35% – металлический кобальт, который поступает на рынок в виде порошка, полученного в процессе электролитических преобразований.

Преимущества и недостатки

К преимуществам кобальтовых сплавов следует отнести:

• высокую жаропрочность;
• повышенную износостойкость и твердость – высокие эксплуатационные характеристики, которые остаются неизменными даже при высоких температурах;
• устойчивость к размагничиванию, которую материал способен сохранять, независимо от интенсивности температурных и механических воздействий.

Анализируя характеристики кобальтовых сплавов, можно выделить их ключевой недостаток. Он заключается в высокой стоимости материалов.

Область применения кобальта

Порошковый кобальт используется в сталеплавильном производстве в качестве присадок. Благодаря его применению увеличивается жаропрочность и твердость, улучшаются другие механические характеристики некоторых сортов стали (особенно заметно это при эксплуатации сплавов в условиях высоких температур).

Порошковый кобальт часто входит в состав твердых сплавов, которые предназначены для изготовления режущего инструмента. В соответствии с применяемой технологией карбиды титана и вольфрама (основополагающие компоненты твердых сплавов) спекаются вперемешку с порошковым кобальтом. В результате получаются более вязкие сплавы, обладающие сниженной восприимчивостью к интенсивным механическим воздействиям (речь идет о толчках, ударах и т. д.). Например, износоустойчивость резцов, имеющих в своем составе кобальтовые сплавы, может быть увеличена на величину до 18% (в сравнении с аналогичными изделиями, производимыми из ванадиевой стали).

Внедрение кобальтовых сплавов в состав металлических деталей, подверженных интенсивному трению, существенно увеличивает их долговечность. Срок службы таких деталей увеличивается в 4 – 8 раз.

Отдельного внимания заслуживают магнитные характеристики кобальта. После однократного намагничивания данный элемент навсегда сохраняет приобретенные характеристики. Кобальт, входящий в состав постоянных магнитов, соответствует всем характеристикам, которые предъявляются к этим изделиям:

• повышенная сопротивляемость размагничиванию;
• устойчивость к температурным воздействиям, а также к механическим нагрузкам и вибрациям;
• способность легко поддаваться механической обработке.

Наглядный пример подобного соответствия – японская сталь, которая содержит в своем составе до 60% кобальта, имеет огромную сопротивляемость размагничиванию, а при сильных вибрациях ее магнитные характеристики страдают незначительно (уменьшаясь всего на 2 – 3,5%).

В этой связи кобальтовые магнитные сплавы находят достаточно широкое применение. На их основе создаются сердечники электрических двигателей, трансформаторов и прочего оборудования, используемого в системах энергоснабжения и в промышленности.

Достойное применение кобальт нашел в авиастроительной отрасли и космической промышленности. В настоящее время кобальтовые сплавы успешно соперничают с материалами на основе никеля. Они прекрасно зарекомендовали себя там, где из-за высоких температур другие материалы показывают недостаточную эффективность. Например, это касается деталей авиационных турбин, которые подвержены самым невероятным нагрузкам.

Квантовые генераторы, «печатные схемы» для радиотехнической промышленности, комплектующие литиевых аккумуляторов – вот далеко не полный перечень высокотехнологичной продукции, производство которой не обходится сегодня без современных сплавов на основе кобальта. Сфера применения данного элемента неуклонно расширяется, а спрос на него с каждым годом увеличивается.

Продукция из кобальта

Продукция из кобальта, которая поставляется на рынок, имеет вид слитков, пластин, и кобальтового порошка. Если это предусматривают технологические требования, Co может поставляться потребителю в виде соответствующей кобальтовой проволоки.