Mágneses-e a kobalt – Íme a tények, amelyeket tudni kell a kobaltmágnesességről

Igen, a kobalt (Co) a mágneses anyag. A természetben előforduló ferromágneses anyagok egyike. Egyéb ferromágneses fémek közé tartozik a nikkel (Ni), a vas (Fe), a gadolinium (Gd), a diszprózium (Dy) és a terbium (Tb).

De mi olyan egyedi a kobaltmágnesességben vagy tulajdonságaiban?

Ebben az útmutatóban pontosan erre fogunk összpontosítani.

A kobalt természetesen mágneses anyag

Kobalt
Kobalt

A ferromágneses anyagok egyedülálló viselkedésükről ismertek, ha bármilyen mágneses térnek teszik ki őket. Vagyis a ferromágnesességet a következők jellemzik:

  • Mágneses permeabilitás
  • Állandó mágnessé válás képessége
  • Magas vonzás a mágnesekhez
  • Könnyen indukálható mágnesesség

A kobalt a természetben előforduló ferromágneses anyag. Ezért természetesen mágneses anyag.

A kobalton belül vannak atomi dipólusok, amelyek ugyanabban az irányban helyezkednek el. Ezért a kobaltdomének még mágneses tér hiányában is nettó mágneses momentumot tapasztalnak.

 

Érdemes azonban megjegyezni, hogy még a kobalton belül is a szomszédos tartományokban a mágneses momentum különböző irányokba fordulhat. Ez a teljes mágneses momentum kioltását eredményezheti. Mindazonáltal, ha csak egy kis mágneses mezőt alkalmaznak, könnyen orientálódnak, és állandó mágneseket képeznek.

Ezenkívül a fenti jelenség az elektronok egyedi elrendezésének köszönhető a kobaltban. A kobalt d pályáján három párosítatlan elektron található. A párosítatlan elektronok járulnak hozzá a kobalt mágneses tulajdonságához.

Kobalt szerkezet kontra mágnesesség

Kobalt
Kobalt

A kobalt természetesen két fő krisztallográfiai struktúrában létezik. Ez a:

  • Arcközpontú köbös (FCC) szerkezet
  • Hexagonal close-packed (HCP) szerkezet

Ezek a struktúrák az elektronkonfiguráció mellett hozzájárulnak a kobalt mágnesességéhez. A kobaltnak még tiszta formájában is erős mágneses momentuma van. Ezzel az egyedülálló beállítással a kobaltanyag ferromágnesességet tapasztal.

Valószínűleg azon töprenghet, mi az a ferromágnesesség. Nos, íme néhány általános tulajdonság, amelyet a kobalt mágneses tulajdonságaitól és más ferromágneses anyagoktól elvárhat:

  • Permanens dipólusmomentumok a tartományokban
  • A külső mágneses tér határozza meg az atomi dipólusok orientációját
  • A mágnesezettség mértéke nagy, és egyenesen arányos a mágnesező térrel
  • Nagy mágneses szuszceptibilitás
  • Nagy mágneses fluxussűrűség és relatív permeabilitás
  • Erősen vonzza a mágneses tér
  • Mágneses tulajdonságuk a hőmérséklettől függ. A Curie-pont feletti hőmérsékleten a ferromágneses anyagok paramágnesessé alakulnak át.

A kobalt mágneses tulajdonságai

Mivel a kobalt mágnesessége a természetben fordul elő, érdemes megjegyezni bizonyos tulajdonságokat;

  • Magas mágneses permeabilitás – vagyis a kobalt mágneses domének könnyen igazodnak a meglévő mágneses térhez.
  • A kobalttal erős mágneses mezőt érhet el, így tökéletes választás a legtöbb mágnesgyártási alkalmazáshoz.
  • A kobalt nagyon magas curies hőmérsékletet mutat. A becslések szerint 1,121 °C vagy 2,050 °F. Ne feledje, ez egy olyan hőmérséklet, amely felett az anyag elveszíti minden mágneses tulajdonságát. Ezért magas hőmérsékletű alkalmazásokhoz választhat kobaltot.
  • A kobalt a magnetostrikciójáról ismert. Vagyis a kobalt tiszta formájában az egyik legmagasabb magnetostrikciós együtthatóval rendelkezik. Ideális esetben ez az anyag azon képessége, hogy a mágnesezés során megváltoztassa a méretet vagy az alakot.

Kobaltötvözetek mágneses tulajdonságai

Mivel ferromágneses anyag, a kobalt segítségével javíthatja a nem mágneses anyagok mágneses tulajdonságait. Ezenkívül a kobalt ötvözése javít bizonyos tulajdonságokat, amelyek számos alkalmazásban működőképessé tehetik.

Ne feledje, manapság számos mágneses kobaltötvözet létezik, amelyek számos alkalmazásban fontos szerepet játszanak. Tekintsünk át néhány gyakori lehetőséget:

Kobalt ötvözetIngatlanok
Kobalt-króm·         Nagy fajlagos szilárdság

·         Továbbfejlesztett biokompatibilitás

·         Jobb mágneses tulajdonságok, mint a tiszta kobalt anyag

·         A gyakori alkalmazások közé tartoznak az ortopédiai implantátumok, gázturbinák, fogászati ​​implantátumok, MRI stb.

Kobalt-szamárium·         Magas mágneses energia

·         Alkalmazási terület például az erős állandó mágnest igénylő elektromos generátorok és motorok

 

Természetesen sok kobalt alapú ötvözet létezik. A kobaltot ötvözheti vassal, volfrámmal, nikkellel stb. Minden kobalt alapú ötvözet egyedi tulajdonságokkal rendelkezik a jobb mágnesesség mellett.

A mágnesesség tesztelése kobaltban

Bár a kobaltmágnesesség természetesen létezik, mindig meghatározhatja a mágnesesség szintjét. Ez kritikus szempont, különösen a kobaltötvözetekkel végzett munka során.

Például az Alnico-mágnesek és a szamárium-kobaltmágnesek mágneses tulajdonságai nagymértékben változnak. Manapság számos módszer létezik a kobalt mágneses tulajdonságainak mérésére. Néhány népszerű lehetőség:

  • Vibrációs mintamagnetométer (VSM) – meghatározhatja a mágneses momentumot és bizonyos mértékig a mágneses telítettséget vagy akár a koercitivitást is.
  • Szupravezető kvantum interferencia eszköz – megvizsgálhatja a kobalt mágnesezési tulajdonságait.

Hogyan hasonlítható össze a kobalt más ferromágneses anyagokkal?

Bár sok ferromágneses anyag létezik, hasonlítsuk össze a kobaltot a legnépszerűbb anyagokkal – a vassal és a nikkellel. A legtöbb esetben a legtöbb mágneses anyagban ötvözőelemként talál nikkelt és vasat.

Ferromágneses anyagA ferromágneses anyagok és a kobalt összehasonlítása
Vas (Fe)·         Természetesen mágneses

·         A vas alacsonyabb Curie-hőmérsékletű, mint a kobalté

·         A kobalt jobb magnetostrikciós tulajdonságokkal rendelkezik, mint a vas. Ezért a kobalt jobb és pontosabb mechanikai mozgásairól ismert.

Nikkel (Ni)·         A kobalt Curie hőmérséklete magasabb, mint a nikkel

·         A nikkel kiválóan ellenáll a korróziónak, mint a kobalt.

 

A kobalt alkalmazásai

A kobalt mágneses tulajdonságai számos alkalmazásban fontos szerepet játszanak, mint például:

Alnico mágnesek
Alnico mágnesek

A kobaltötvözeteket működtetők vagy érzékelők készítésére használják

A kobalt mágneses tulajdonságai miatt széles körben használják érzékelők és működtetők készítésére. Bizonyos tulajdonságok, mint például a magnetostrikció, tökéletes választássá teszik a kobaltot a precíz mechanikai mozgást igénylő alkalmazásokhoz.

Ahogy mágnesezi a kobaltot, kissé megváltoztatja alakját vagy méreteit. Ennek eredményeként tökéletes választás a precíz mechanikai nyomatékokat igénylő alkalmazásokhoz.

Adattárolási megoldások

A kobalt alapú ötvözet mágnesezhető, hogy információt tároljon mágneses mezők formájában. Általában az adattárolás mágneses szemcsék formájában történik. A kobalt alapú merevlemezzel vagy más adathordozóval egyszerűen tárolhat és kérhet le információkat a rendszereiről.

Mágnesek gyártása

Ferromágneses anyagként a kobaltot széles körben használják állandó mágnesek előállítására. Például az Alnico mágnesek főként a következők ötvözetéből készülnek:

  • Alumínium (Al)
  • Nikkel (Ni)
  • Kobalt (Co)

Ezenkívül vannak szamárium-kobaltmágneseink (SmCo mágnesek). Ahol nálunk van:

  • Szamárium (Sm)
  • A kobalt (Co) a fő elem a többi mellett.

Ezért teljesen egyértelmű a kobalt mágneses tulajdonságainak szerepe a mágnesek gyártási folyamatában. Ne feledje, a mágnesek fontosak a motorok, generátorok, szeparátorok, emelőberendezések stb. gyártásában.

Egyéb felszerelés

Sok gép erős kobaltból készült mágnesektől függ. Jó példa erre a mágneses rezonancia képalkotás (MRI), amely kobaltötvözetekből készült mágneseket használ. Ezenkívül a kobalt nemcsak mágneses tulajdonságai miatt népszerű, hanem a magas Curie-hőmérséklet miatt is.

Röviden, a kobalt mágneses tulajdonságai szerves szerepet játszanak a mai iparágakban. Az elektromos, az orvosi és az autóipartól a mérési iparágakig.

További források:

Ferromágneses anyagok – Forrás: SCIENCE DIRECT

Mágneses vas – Forrás: HM

Kobalt – Forrás: BRITANNICA

Nikkel mágneses – Forrás: HM

Frissítse a cookie-k beállításait
Lapozzon a lap tetejére