Где применяется металл кобальт

Кобальт. Свойства кобальта. Применение кобальта

Кобольд – злой дух из скандинавской мифологии. Жители Севера верили, что демон живет в горах и строит козни их посетителям, в частности, горнякам. Кобольд не только наносил увечья, но и губил. Особенно часто помирали плавильщики серебряных руд. Позже, ученые выяснили истинную причину смертей.

Вместе с рудами серебра в скалах Норвегии хранятся кобальтосодержащие минералы. В их состав входит мышьяк. Его летучий оксид выделяется при обжиге. Вещество токсично. Вот истинный убийца. Однако, у мышьяка уже было свое имя. Поэтому в честь Кобольда назвали связанный с ним металл. О нем и поговорим.

Химические и физические свойства кобальта

Кобальт – металл, внешне схож с железом, но темнее. Цвет элемента серебристо-белый, с розовыми или синеватыми отблесками. Разнится с железом и твердость по шкале Мооса . Показатель кобальта – 5,5 баллов. Это чуть выше среднего. У железа твердость, напротив, немногим меньше 5-ти баллов.

По температуре плавления близок к никелю. Элемент размягчается при 1494-х градусах. Кристаллическая решетка кобальта начинает меняться при нагреве до 427-ми по шкале Цельсия. Гексагональная структура преобразуется в кубическую. До 300-от градусов металл не окисляется, будь воздух сухим или влажным.

Не вступает элемент в реакции и со щелочами, разбавленными кислотами, не взаимодействует с водой. После 300-ой отметки на шкале Цельсия кобальт начинает окисляться, покрываясь желтоватой пленкой.

От температуры зависят и ферримагнитные свойства кобальта. До 1000 градусов он способен намагничиваться произвольно. Если нагрев продолжается, металл теряет это свойство. Стоит довести температуру до 3185-ти градусов, кобальт закипит. В тонкораздробленном виде элемент способен самовоспламеняться.

Достаточно лишь контакта с воздухом. Явление называется пирофорией. В каком виде на нее способен кобальт? Цвет порошка должен быть черным. Более крупные гранулы светлее и не загораются.

Основная характеристика кобальта – тягучесть. Она превышает показатели других металлов. Тягучесть сочетается с относительной хрупкостью, уступающей, к примеру, стали. Поэтому, металл с трудом куется. Ограничивает ли это применение элемента?

Применение кобальта

В чистом виде пригождается лишь радиоактивный изотоп элемента 60 Со. Он служит источником излучения в дефектоскопах. Это приборы, просвечивающие металлические изделия на предмет трещин и иных недочетов в них.

Медики тоже используют радиоактивный кобальт. Сплав методов ультразвуковой диагностики, терапии тоже зиждется на инструментах, в которые добавлен 27-ой элемент таблицы Менделеева.

Нужен кобальт и металлургам. Они добавляют элемент в сплавы , чтобы сделать их жаропрочными, твердыми, подходящими для инструментальной сферы. Так, составами с кобальтом покрывают детали машин.

Повышается их сопротивляемость износу и, что важно, не требуется термической обработки. Сплавы для автостроения зовут стеллитами. Кроме кобальта в них содержится 30% хрома, а так же, кремний , вольфрам и углерод.

Сочетание никель-кобальт делает сплавы тугоплавкими и жаропрочными. Смеси применяют для связки металлических элементов при температуре до 1100 градусов Цельсия. Кроме никеля и кобальта в составы примешивают бориды и карбиды вольфрама , титана, циркония .

Дуэт железо-кобальт фигурирует в некоторых марках нержавеющей стали. Они – конструктивный материал для атомных реакторов. Чтобы сталь стала подходящей для их производства, достаточно всего 0,05% 27-го элемента.

Больше кобальта примешивают к железу при изготовлении постоянных магнитов. В качестве лигатуры в сплавы добавляют никель, медь, лантан и титан. Наилучшие магнитные свойства имеют кобальтоплатиновые соединения, но они дорогостоящи.

Кобальт купить металлурги стремятся и для производства сплавов, устойчивых к воздействию кислот. Они нужны, к примеру, для нерастворимых анодов. В них 75% 27-го элемента, 13% кремния, 7% хрома и 5% марганца. По стойкости к соляной и азотной кислотам этот сплав превосходит даже платину.

Хлорид кобальта и оксид металла нашли место в химической промышленности. Вещества служат катализаторами в процессе гидоогенизации жиров. Так называют присоединение к ненасыщенным соединениям водорода. В итоге, становятся возможными синтез бензола, производство азотной кислоты, сульфата аммония и соды .

Оксид кобальта, так же, активно используют в лакокрасочной сфере, производстве стекла и керамики. Сплавляясь с эмалью, закись металла образует силикаты и алюмосиликаты синих тонов. Наиболее известна смальта.

Это двойной силикат калия и кобальта. Фото одного из кувшинов, найденных в гробнице Тутанхамона, интересно археологам именно, как доказательство использования солей и оксидов 27-го элемента древними египтянами. Ваза расписана узорами синего цвета. Анализ показал, что в качестве красителя использован кобальт.

Добыча кобальта

От общей массы земной коры на кобальт приходятся 0,002%. Запасы не маленькие – около 7 500 тонн, но они рассеяны. Поэтому, металл добывают, как побочный продукт переработки руд никеля , меди и серебра . Вкупе с последним элементом, как сказано в предисловии, обычно, идет мышьяк.

На непосредственно кобальтовое производство приходится всего 6%. 37% металла добывают параллельно переплавке медных руд. 57% элемента – следствие переработки никельсодержащих пород и залежей серебра .

Чтобы выделить из них 27-ой элемент, проводят восстановление оксидов, солей и комплексных соединений кобальта. На них воздействуют углеродом, водородом. При нагревании используют метан.

Разведанных залежей кобальта должно хватить человечеству на 100 лет. С учетом океанических ресурсов, можно не испытывать дефицит элемента 2-3 столетия. На кобальт цены устанавливает Африка. В ее недрах сосредоточены 52% мировых запасов металла.

Еще 24% сокрыты в Тихоокеанском регионе. На Америку приходятся 17, а на Азию 7%. В последние годы разведаны крупные месторождения в России и Австралии. Это несколько изменило картину поставок 27-го элемента на мировой рынок.

Цена кобальта

Лондонская биржа цветных металлов. Вот где устанавливают мировые цены на кобальт. Отзывы о торгах и официальные сводки свидетельствуют, что за фунт просят около 26 000 рублей. Фунт – английская мера веса, равная 453-ем граммам. Рост стоимости 27-го элемента непрерывен начиная с 2004-го года.

С 2010-го года на Лондонской бирже начали торговать лотами по 1-ой тонне. Металл поставляется в стальных бочках по 100-500 килограммов. Весовое отклонение партии не должно превышать 2%, а содержание кобальта требуется на уровне 99,3%.

Металл успешен не только сам по себе. В тренде и цвет 27-го элемента. Не зря выпущен, к примеру, Шевроле Кобальт. Как и самородный металл, машина окрашена в серебристо-синеватый. Благородный окрас подчеркивает европейский характер машины. В базовой комплектации за нее просят около 600 000 рублей.

В эту сумму входит подогрев передних сидений. Задние складываются. Салон тканевый, в строю стеклоподъемники. Аудиоподготовка штатная. Можно купить машину, а можно почти 27 фунтов настоящего кобальта, — кому что нужнее.

Источник

Кобальт износостойкий жаропрочный металл, применяется как легирующая добавка к сталям, сплавам. В качестве износостойкого покрытия. В постоянных магнитах

Металл кобальт

На данный момент существует огромное множество природных и добываемых искусственно металлов, которые активно используются в промышленных сферах и научных целях. Некоторые из них содержатся в организме человека, растениях, тканях животных, почве и воде. К этой группе относят и кобальт. Он известен человечеству с древних времен, так как с его участием люди создавали краски и стекла в Вавилоне, Китае, Египте. Вплоть до сегодняшних дней он востребован, распространен и важен для экономики, промышленности, сельского хозяйства и медицины.

Основные сведения

Кобальт – это химический компонент с обозначением «Со» в таблице Менделеева. В периодической системе он находится на 27 позиции. В природном виде состоит из двух нуклидов: 59 Со и 57 Со. На воздухе вступает в реакцию с кислородом и окисляется. При воздействии высоких температур хорошо объединяется с галогенами. Устойчивость и переменную валентность проявляет в простых соединениях. Пирофорная форма в мелко измельченном виде легко поддается возгоранию на воздухе.

История открытия

Применение металла в древности было обосновано его свойствами. Оксиды использовались для окрашивания стекла и эмали в насыщенный синий оттенок. При этом рецепт красителя держался в строжайшей тайне вплоть до XVII века. Добывался он из рудников в Саксонии, откуда и пришла легенда о происхождении.

В переводе с саксонского название означает термин «подземный гном. С этим персонажем связаны первые упоминания о металле. В те времена не всегда добываемая руда содержала серебряные частицы, хотя по всем показателям соответствовала нужному материалу. Такое явление считали колдовством и проделками подземного жителя.

По мнению ученых современников такое волшебство объяснить просто: получаемая руда была не серебряной, а содержала кобальтовые минералы с мышьяком. Внешне их легко спутать.

В 1735 году Г. Брандт принялся за изучение нечистой руды. В ходе работ у него получилось отделить кобальт металл. Он получил серебристо-серый с розоватым окрасом элемент, которому и дал название, используемое и по сей день.

Физические и химические свойства

Данный металл является ферромагнетиком, а точка Кюри составляет 1121 градусов. Внешне он серебристо-белый, блестит розовыми бликами и тяжелый. Электроотрицательность составляет 1,88 по шкале Полинга. Желтый оттенок присутствует при тонком покрытии окисления. Другие параметры приведены в списке:

• атомная масса составляет 58,93 а.е.м.;
• диаметр атома приравнивается к 250 пм.;
• плотность Кобальта 8,9 г/см³;
• предельная тепловая емкость 0,456 Дж/(K·моль);
• теплопроводность 100 Вт/(м·K);
• температура плавления кобальта 1493 градусов по Цельсию;
• t кипения 2957 градусов по Цельсию;
• теплота плавления достигает 15,48 кДж/моль;
• сопротивление кобальта 6.247*10-8;
• молярный объем 6,7 см³/моль.

Среди химических данных находятся: ковалентный радиус составляет 130 пм, радиус иона достигает (+6e) 62 (+4e) 70 пм, электродный потенциал равен 0, а степеней окисления существует несколько – 6, 5, 4, 3, 2.

Марки металла и сплавов

На данный момент задействовано несколько вариантов марки:

1. К0, К1Ау, К1А, К1, К2. Это группа металла, где уровень содержания элемента составляет не менее 99,98% для К0 и как минимум 98,3% для К2. Они производятся в форме слитков, листов, полос и пластов. Для изготовления на заводах эксплуатируют свойства электролиза, а также рафинирования.
2. ПК-1у. Представляет собой марку с уровнем включения данного элемента как минимум в 99,35%. Она реализуется в порошковой форме, добываемой путем проведения электролиза.

Обе категории востребованы в промышленности и пользуются спросом.

Достоинства и недостатки

Некоторые свойства кобальта обеспечивают металл рядом положительных характеристик. К преимуществам можно отнести хорошие показатели жаропрочности и стойкости к тепловым воздействиям, прочность даже при нагревании. Помимо этого элемент стоек к размагничиванию, так как это воздействие не влияет на него ни при повышении температуры, ни при механических нагрузках. Из минусов отмечается в основном одно – высокая цена, так как этот металл относится к категории дорогостоящих.

Области применения

Данный элемент широко применяется в промышленной сфере, сельском хозяйстве, медицине. В чистой форме используется редко: радиоактивный металл нужен для γ-дефектоскопии и γ-терапии и для производства измерительных инструментов.

В основном он включается в сплавы для получения очень твердых и прочных материалов, постоянных магнитов. Такие варианты нужны для создания элементов авиационной техники, при строительстве ракет, в электротехнической и атомной отрасли.

Также элемент играет роль легирующей добавки в металлопрокате. Он улучшает режущие способности сталей и повышает температуру потери твердости. Благодаря такому влиянию его включают в состав тугоплавких и стойких к нагреву сплавов.

В атомной промышленности с его участием создают конструкционные элементы реакторов. Также применение кобальта достаточно интенсивно в области создания сплавов, стойких к кислотам и коррозии. В сочетании с никелем он применяется для нанесения защитного покрытия на готовые изделия, механизмы и детали.

В химической и нефтехимической промышленности металлический порошок нужен как катализатор, а в лакокрасочной, стекольной и керамической – для окрашивания.

Для медицины он также ценен, так как участвует в ходе лучевого лечения раковых заболеваний и стерилизации приборов. В сельском хозяйстве радиоактивный изотоп применяется для удаления насекомых в урожае, а соли элемента играют роль удобрения и подкормки для животных.

Продукция из данного металла

Рассмотрев, что такое кобальт и как его применяют, важно указать в каком виде его выпускают. На сегодня наибольшей популярностью на потребительском рынке пользуется порошок, слитки и пластины из этого элемента. Реже выпускают проволоку. Такая продукция эксплуатируется в случаях, когда нужны материалы повышенной прочности, жаростойкости, твердости и детали с высоким магнитным сопротивлением.

Источник