Кобальт – это материал, который в своей чистой форме содержится в структуре земной коры и в морской воде. Он является составляющим элементом около 30 различных минералов, в том числе линнеита, скуттерудита и других. Небольшое количество кобальта содержится в минералах рудного типа, где ключевыми составляющими выступают никель, медь и железо. Расскажем, что такое кобальт, в чем его преимущества, и в каких сферах он востребован.
Несколько исторических фактов
Предполагается, что название возникло по причине того, что материал с мышьяком и кобальтом в составе напоминает серебряную руду. В то же время серебро из руды получить не удавалось. Горные мастера Саксонии верили, что это – злые происки Кобольда – мифического существа. Позже из этой руды был получен металл, который стал называться на шведский манер – кобольд. Впоследствии этот металл получил свое общепринятое название.
В то время полезных характеристик у материала не было обнаружено, у него было лишь одно свойство – излучение насыщенного серого цвета. Свойства и применение кобальта были связаны: синий цвет был полезен при изготовлении стекла. Позднее было замечено положительное влияние соединения на сплав железа – он получал дополнительную прочность и устойчивость к высокой температуре. В прошлом веке были обнаружены его полезные свойства при изготовлении магнитов. Однако эта область применения не нуждалась в больших объемах минерала, поэтому интерес к нему был невысоким.
Ситуация поменялась с появлением мобильных телефонов, аккумуляторов, электрических скутеров и автомобилей. Было выяснено, что оксид с кобальто-литиевым составом прекрасно подходит для производства плюсовых электродных элементов в аккумуляторах. Соответственно, на материал возрос спрос, а значит, увеличилась и цена на него. Сейчас набирают популярность возобновляемые источники поступления энергии, поэтому спрос на кобальт по-прежнему остается высоким.
Что представляет собой металл
По своей сути это материал с вязкой и тяжелой структурой, который отличается голубовато-серым оттенком. В химической таблице он находится под номером 27. Перечислим основные свойства кобальта, его технические особенности:
- Масса атомного типа – 59. У него есть изотопы (57, 60, 58, 56).
- Температурный режим для плавления составляет 1500 градусов. Материал закипает при температуре 2950 градусов.
- Уровень окисления составляет плюс 2, плюс 6. Материал быстро окисляется под воздействием воздуха. Металл в форме порошка склонен к самовоспламенению.
- Показатели плотности – 8,9 тонны на кубометр. Этот материал входит в категорию тяжелых металлов.
При естественном температурном режиме материал инертный, не вступает в химическое взаимодействие с другими веществами, так как он покрыт тонкой пленкой с оксидной структурой. При термическом воздействии от 300 градусов его свойства существенно меняются. Кобальт начинает активно взаимодействовать с кислородом, водой, серой и другими соединениями. Оксид кобальта легко восстановить с помощью водорода.
В форме металла кобальт используется редко, применение более актуально в виде различных сплавов. С помощью него можно легировать сплавы с алюминием, бронзой, палладием. Главный результат использования такой добавки – повышение термической стойкости и сопротивляемости химическим воздействиям. Особенно интересуют профессиональных металлургов сплавы с железом. С помощью этого металла материалы приобретают разнообразные полезные свойства.
Перечислим виды сплавов с добавлением данного металла:
- С устойчивостью к коррозионным процессам. Концентрация кобальта здесь может достигать 49% (минимальное количество – 31%). Также в сплавы входит железо, хром.
- Термоустойчивые варианты с основой в виде никеля. Концентрация кобальта составляет 4–16 процентов. В состав материала обязательно входит хром. Процент железа здесь не превышает 1.
- Сплавы магнитомягкого типа. В них входят железо и кобальт в больших объемах. Возможно дополнительное легирование с помощью никеля или хрома.
- Сплавы в форме твердых магнитов. Основное различие с предыдущим типом – большой объем ванадия.
- Материалы с повышенным электрическим сопротивлением. Они используются в качестве нагревательной конструкции в электрических печах.
- Материалы с определенным температурным коэффициентом с расширением в линейной форме. Они применяются для изготовления термопар, измерительных устройств и специальных датчиков.
- Сплавы быстрорежущего типа для создания инструментов. Сталь изготавливается на основе железа. Также в нее может входить хром или вольфрам.
Мы перечислили не все разновидности материалов с добавлением кобальта. Сплав может создаваться специально для выполнения определенных задач. У каждого сплава – свой перечень характеристик в соответствии с потребностями производства.
Обширная категория сплавов с этим металлом – стали конструкционного типа. Их отличительная особенность – повышенная жаростойкость и хорошая прочность, устойчивость к формированию ржавчины при высоких температурах.
Кобальт: для чего нужен, и в чем заключаются его достоинства
Основная сфера использования – изготовление красителя с насыщенным синим цветом. Такая краска устойчива ко внешним воздействиям, в том числе к воздействию различных температур. Металл подходит для тонирования изделий из стекла, для декоративного украшения посуды. К примеру, гжель – это узоры из кобальтового красителя.
Где применяется кобальт в промышленности? Его можно использовать в металлургии. Легирование таким металлом позволяет улучшить свойства сплава. Его характеристики практически не меняются при повышенных температурах.
Кобальт востребован и в порошковой металлургии. С использованием качественного порошка создают твердые сплавы (титан спекают с карбидом вольфрама). При этом кобальт выступает связующим элементом, который сохраняет свойства режущей поверхности инструментов при превышении температуры. Так как минерал вязкий, он существенно повышает износостойкость, уровень сопротивления к нагрузкам ударного типа.
Качественного повышения износостойкости можно достичь при покрытии продукции кобальтовым слоем. Иногда благодаря этому можно увеличить период эксплуатации в несколько раз. Методика подходит для обработки сверла и фрезы. Некоторые виды сплавов используют для создания моторов в авиации, техники в космической промышленности.
Добавление кобальта в высокой концентрации в сплавы из железа с дальнейшей обработкой материала позволяют изготавливать изделия со свойствами твердого или мягкого магнита. Механические свойства кобальта позволяют использовать его при создании сердечников для трансформаторов, магнитов для электрических двигателей.
Недавно кобальт стали использовать для производства положительных электродных деталей в аккумуляторах. Такие накопители – оптимальный вариант по концентрации энергии и по цене. Особенно востребован материал стал с ростом популярности солнечных батарей и авто на электродвигателях.
К другим отраслям применения этого металла относится следующее:
- Медицинская сфера. Материал полезен в фармацевтике и радиологической сфере.
- Химическое производство. Во многих химических взаимодействиях кобальт может заменить дорогостоящие материалы, например, золото или платину. Именно поэтому он используется в органической химии, в азотном производстве.
- Сельскохозяйственная отрасль. В этой сфере есть потребность в небольших дозах этого материала. Он применяется при изготовлении кормов и добавок для животных, в производстве препаратов в ветеринарии. Кобальт – эффективная добавка для удобрений.
- ВПК. Изотоп этого вещества используется в качестве тестового компонента при настройке военных детекторов, изготовлении оружейной стали. Кобальтовые сплавы подходят для производства ракетных двигателей, различных зенитных установок, орудий для залпового огня. Есть также теория разработке атомной бомбы с использованием кобальта.
Какие изделия создаются из кобальта
В чистом виде этот компонент применяется редко. Приведем несколько форм продукции с кобальтом:
- Слитки. Из кобальта производят слитки серебристого оттенка с характерным голубым отливом. Концентрация металла в чистом виде – более 99%. Также в сплав добавляется никель.
- Листы или пластинки. Концентрация кобальтового компонента – 99,34%. Минимальные габариты такой продукции – 2 на 2 сантиметра. Толщина пластины может достигать 25 мм. Листы выступают в роли экранов при создании деталей радиоэлектроники.
- Кобальтовый порошок. Такой материал получают с помощью химического восстановления из различных солей. Степень чистоты – до 99,35%, в порошке может быть небольшое количество железа и никеля. Порошок можно приобрести в мешках или в бочках различного объема.
- Проволока, которая поставляется в виде бухт. При изготовлении используется методика холодного волочения, нагрев не применяется. Готовый материал имеет гладкую поверхность.
Таким образом, кобальт – востребованный материал в различных сферах современного производства – от декоративной обработки посуды до космической промышленности. По прогнозам потребности мира в кобальте в ближайшее время будут только увеличиваться.
Откройте для себя надёжность и качество нашего металлопроката! С 2008 года мы обеспечиваем промышленные предприятия высококачественной продукцией, созданной на передовом оборудовании. Наши специалисты всегда готовы подобрать оптимальные решения для ваших проектов. Выбирайте «МОСОБЛСТАЛЬ» – выбирайте качество, проверенное временем!
