پودر کبالت ( کبالت میکرونیزه )

پودر کبالت چیست ؟

کبالت یک فلز سخت، براق و خاکستری است که در جدول تناوبی بین آهن و نیکل قرار می گیرد. امروزه کبالت به دلیل ویژگی های منحصر به فرد خود، کاربردهای استراتژیک و غیرقابل جایگزینی در صنعت دارد.

پودر کبالت دارای سه شکل برای احیا شدن، الکترولیتی شدن و اتمیزه شدن است. کبالت یکی از عناصر اصلی آلیاژهای بسیار سخت است. این خواص؛ خاصیت پیوند، استحکام و چقرمگی آلیاژ بسیار سخت را تعیین می کند.

کبالت (Co) عنصر نادر فلزی است که در طبیعت یافت می شود. در خالص ترین شکل به طور طبیعی وجود ندارد و این ماده تنها در ترکیب با سایر عناصر یافت می شود.

هنگامی که کاملاً از سنگ معدن استخراج و تصفیه شود، کبالت به عنوان یک فلز درخشان و سفید مایل به آبی به نظر می رسد. برای تشکیل آلیاژهای مختلف در بسیاری از کاربردها معمولاً با آهن ترکیب می شود.

پودر آلیاژ پایه کبالت دارای سختی بالایی است که می تواند در برابر سایش، خوردگی و اکسایش در دماهای بالا مقاومت کند. این ماده حاوی نسبت قابل توجهی از کروم، تنگستن و مقدار کمی عناصر نیکل، مولیبدن، سیلیسیوم، کربن، نیوبیوم، تانتالیوم است و کبالت عنصر اصلی آن است.

این پودرهای آلیاژی کبالت در جوشکاری چندپاسی ، فرآیند جوشکاری پاششی استفاده شده که همچنین می تواند اجزای ریخته گری و متالورژی پودر را مانند سوپاپ فشار بالا، اره ها و آرمیچر تولید کند.

انواع کبالت میکرونیزه کدامند ؟

پودرهای کبالت با توجه به خلوصی که وجود دارد تقسیم بندی می‌شود . از طرفی با توجه به مش مورد نظر کاربردهای متفاوتی پیدا می‌کند. همچنین در اصطلاحات مختلفی بکار می‌رود ، بعنوان مثال :

ویژگی های کبالت پودری چیست ؟

پودر کبالت ماده فرومغناطیسی، سخت اما شکننده است. از نقطه ذوب بالایی برخوردار بوده و در دماهای بالا مقاوم به سایش است. استحکام بالایی دارد و از خواص رسانایی خوبی برخوردار است.

کبالت میکرونیزه نسبتاً غیرفعال بوده و در هوا پایدار است و به آرامی توسط اسیدهای رقیق مورد حمله قرار می-گیرد. کبالت با هیدروژن و نیتروژن ترکیب نمی شود، اما در دماهای بالا با کربن، اکسیژن و بخار واکنش داده و در موارد آخری باعث تولید اکسید کبالت می شود.

آلیاژهای کبالت از مقاومت حرارتی و اکسیداسیون خوب همراه با مقاومت مکانیکی مناسب برخوردار هستند .

به دلیل استحکام مغناطیسی غیرمعمول خود اغلب با دیگر فلزات آلیاژ شده و به دلیل ظاهر، سختی و مقاومت در برابر اکسیداسیون در آبکاری الکتریکی استفاده می شود.

این پودر چگونه تولید می‌شود ؟

پودر کبالت معمولاً توسط احیا اکسید کبالت با هیدروژن در حدود 800 درجه سانتیگراد تولید می شود. این فرآیند پودرهای ریز و مناسبی را برای مخلوط کردن با پودرهای کاربید تنگستن توسط آسیاکاری گلوله ای تولید می کند.

اتمیزه کردن گاز برای تولید پودرهای آلیاژی کبالت برای کاربردهای دما بالا از جمله پودرهای سطح محکم استفاده می شود.

کبالت غالباً به عنوان محصول جانبی از سنگ های معدن نیکل، نقره، سرب، مس و آهن به دست می آید و در شهاب سنگ ها نیز وجود دارد.

کبالت تصفیه شده در حال حاضر از سه نوع منبع موجود، در دسترس است:

استخراج اولیه و پالایش سنگ معدن و کنسانتره ها، غالباً به عنوان محصول جانبی تولید مس یا نیکل می باشد. از بازیافت ضایعات کبالت، به عنوان مثال سخت افزارها و باتری های قابل شارژ و سوم از انباشته هایی مانند آژانس لجستیکی دفاع دولت ایالات متحده (DLA) .

به گفته انستیتوی توسعه کبالت (CDI) ، حدوداً یک چهارم کبالت تصفیه شده اولیه به صورت پودر، یا به صورت عمدی یا در نتیجه نوع فرآیند پالایش مورد استفاده، به عنوان مثال هیدرومتالورژی، انجام می شود. باقیمانده به عنوان کاتد کبالت از طریق دریافت الکترون، یا به عنوان نمک و ترکیبات کبالت تولید می شود.

کاربردهای پودرهای کبالت در کجاست ؟

پودر کبالت کاربردهای فراوانی در صنعت دارد که در ادامه به برخی از آنها اشاره خواهد شد.

نمک های کبالت (در درجه اول آلومینات کبالت، معروف به “کبالت آبی” ، یا “آبی Thenard”) به مدت قرن ها برای تهیه رنگ آبی برای رنگ آمیزی و سرامیک ها شناخته شده و مورد استفاده قرار گرفته است. ایزوتوپ رادیواکتیو آن، کبالت 60، در درمان سرطان استفاده می شود.

مواد شیمیایی باتری

کبالت میکرونیزه یک جزء حیاتی در کاتد باتری های یونی لیتیومی با قابلیت شارژ مجدد است.

امروزه بیش از نیمی از ذخیره کبالت جهان در باتری های با قابلیت شارژ مجدد مصرف شده که در وسایل الکترونیکی قابل حمل، سیستم های ذخیره انرژی، وسایل نقلیه الکتریکی و بسیاری از کاربردهای دیگر استفاده می شود.

الکتریکی شدن خودروها به عنوان بزرگترين ناحیه رشد براي استفاده كبالت پودری در سال هاي آينده شناخته شده است.

کاتالیزورها

کبالت کاربردهای کاتالیزوری مهم در صنایع پتروشیمی و پلاستیک دارد. برای حذف گوگرد در طول تصفیه روغن و گاز، تولید رزین ها برای بطری های پلاستیکی (PET) و پلی استر و تبدیل گاز طبیعی به سوخت های مایع استفاده می شود.

پس از بازارهای مواد شیمیایی باتری و سوپرآلیاژ، کاتالیزورها سومین بازار بزرگ مصرفی کبالت هستند.

رنگدانه ها/سرامیک ها

توانایی کبالت برای پخش رنگ برای هزاران سال از اهمیت زیادی برخوردار بوده است. این خاصیت هنوز هم در پرسلن، سرامیک ها، رنگ ها، جوهرها و ظروف میناکاری شده مورد استفاده قرار می گیرد.

رنگدانه ها اغلب با مخلوط کردن اجزا به عنوان اکسیدهای کبالت یا سولفات ها تهیه شده و سپس کلسینه می شوند. کبالت پودری همچنین به شیشه های رنگی یا به عنوان ماده رنگ زدا اضافه می شود، از بین بردن رنگ شیشه زرد رنگ در غیر این صورت به دلیل آلودگی آهن خواهد بود.

خشک کن رنگ/تایر

از نمک های کبالت اسیدهای کربوکسیلیک (صابون های کبالت) برای تسریع در خشک کردن رنگ های روغنی ، جوهرها و لاک ها استفاده می شود.

از ترکیبات کبالت نیز برای تقویت چسبندگی بین لاستیک و کابل فولادی با روکش برنجی در تایرهای شعاعی استفاده می شود.

کاربردهای متالورژیکی کبالت میکرونیزه

مقاومت در برابر دمای بالا، سختی و مشخصات سایشی کبالت، آن را یک عنصر مهم در سیستم های آلیاژی که نیاز به تحمل تنش شدید مکانیکی و دمایی دارد، کرده است.

آلیاژهای حاوی کبالت دارای نقاط ذوب بالاتر، خوردگی گرم عالی، خستگی حرارتی و همچنین مقاومت در برابر سایش بیشتر هستند.

سوپرآلیاژها

نانوذرات کبالت به آلیاژهای حاوی افزودنی های متعادل از عناصر فلزی دیگر اضافه شده است که در کنار هم ترکیباتی ایجاد می کنند که دارای مقاومت به خزش بی نظیر در دماهای بالا، پایداری سطحی عالی و همچنین مقاومت در برابر خوردگی و اکسیداسیون بالا هستند.

این مشخصات باعث می شود که سوپرآلیاژهای یاتاقان کبالت در داغ ترین قسمت های توربین های گازی، هم برای تولید نیرو و هم در هواپیماها، ضروری باشند.

سوپرآلیاژها همچنین به طور گسترده در کاربردهای مختلف صنعتی، پزشکی، خودرو و دفاعی کاربرد دارند.

فلزات سخت و ابزارهای الماس

پودرهای ریز کبالت به عنوان ماده اتصال دهنده در کاربیدهای سیمانی و ابزارهای الماس عمل می کنند.

ابزارهای ساخته شده از کاربیدهای سیمانی اغلب در کاربردهای برش فولاد و همچنین در استخراج معدن، حفاری و ساخت و ساز نفت و گاز استفاده می شود.

تیغه های اره الماس با مخلوط کردن نانوذرات کبالت با الماس تولید می شوند، به این ترتیب پیوند کبالت، الماس را محکم نگه داشته و با نرخ سازگار با از دست دادن الماس، ساییده می شود. این ها عمدتاً برای برش بتن، آجر و سنگ طبیعی استفاده می شوند.

پودر کبالت در فولادها و آلیاژهای ویژه

آلیاژهای مخصوص کبالت (استلیت ها ) برای پوشش سایر فلزات استفاده می شود تا به آن ها خواص دما بالا و مقاومت به خوردگی بدهد.

این آلیاژها غالباً با جوشکاری یا پاشش پلاسما / شعله رسوب داده می شوند؛ اما می توان آن را ریخته گری کرده و به عنوان قطعات کامل یا الحاقات استفاده کرد.

پودر کبالت به برخی از فولادهای خاص در کاربردهای پر سرعت، که معمولاً در حفاری و برش انتهایی استفاده می شود، اضافه شده تا استحکام و مقاومت به دما را بهبود بخشد.

به دلیل زیست سازگاری کبالت، از آن در تولید پروتز و آلیاژهای دندانی نیز استفاده می شود.

پودر کبالت در آهن رباها

کبالت به دلیل خواص فرومغناطیسی که دارد، با نیکل و آلومینیوم آلیاژ شده تا یک آلیاژ مغناطیسی دائمی به نام AlNiCo را تولید کند.

کبالت میکرونیزه همچنین با ساماریوم که در زمین نادر است، ترکیب شده تا آهنرباهای SmCo را ساخته، که یکی از پیشرفته ترین مواد مغناطیسی دما بالا و با استحکام بالا است که امروزه در دسترس می باشد.

آهن ربای SmCo در کاربردهایی که عملکرد دما بالا بسیار مهم باشد، مانند: صنعت اتومبیل، هوافضا، نظامی و اتوماتیک سازی؛ استفاده می شود.

پودر آلیاژ کبالت شامل CoCr ، CoCrMoSi ، MCrAlY ، CoCrW و غیره است. شکل کروی با سیالیت عالی دارد. توزیع ذرات آن بین um 0-15، um 15-53 و um 50-150 است. پودر فلزی پرینت سه بعدی کبالت در هوافضا، قالب ها، خودرو، ابزار پزشکی و غیره؛ استفاده می شود.