Magnetiske legeringer
Koboltforbindelser anvendt
Koboltmetal
Anvendelser
Vindmøller, harddiske, motorer, sensorer, aktuatorer, magnetisk resonansbilleddannelse osv.
Siden det blev udnyttet for sine magnetiske egenskaber i magnetisk stål i 1917, indgår kobolt i mange vigtige typer af magneter, som dækker en række anvendelsesområder.
Generelt er der to klasser af magnetiske stoffer, hårde magneter og bløde magneter. Bløde magneter har en lav koercitivitet og bevarer derfor ikke den magnetisme, der induceres af et magnetfelt, hvis de fjernes. I modsætning hertil har hårde magneter en høj koercitivitet og kan magnetiseres permanent ved påføring af et magnetfelt.
Softmagneter
Kobolt anvendes fortrinsvis i hårde magneter, men der anvendes også nogle blødmagnetiske koboltlegeringer. Disse legeringer indeholder kobolt og jern tilsat vanadium for at forbedre duktiliteten.
Koboltbaserede blødmagnetlegeringer har fordele i forhold til andre bløde magneter, idet de har et højt mætningspunkt, har en god permeabilitet i magnetfelter og har et højt Curiepunkt på 950-990oC, hvilket resulterer i, at de magnetiske egenskaber ikke ændres under temperaturer på 500oC.
Hårde magneter
Aluminium-nikkel-kobolt
En af de første moderne permanente magneter, der blev skabt, var aluminium-nikkel-jern-magneterne (Al-Ni-Fe) i 1932 i Tokyo. Herefter fulgte tyve års udvikling, hvor man fandt ud af, at tilføjelse af kobolt kunne forbedre egenskaberne betydeligt, hvilket førte til aluminium-nikkel-kobolt-legeringer (Al-Ni-Co). Siden da er legeringsserien blevet videreudviklet ved hjælp af forarbejdningsændringer, der yderligere har tilføjet gavnlige egenskaber. Selv om der nu findes stærkere magneter i de sjældne jordarters klasser, anvendes Alnico-magneter stadig i sensorer og motorer.
Samarium-kobolt
I 1960’erne blev kobolt-sjældne jordarter-forbindelser postuleret som lovende materialer til hårde magneter. I 1970 blev samarium-kobolt-magneter (Sm-Co) fremstillet ved sintring, og de fik hurtigt en fremtrædende plads på markedet. Forbedringen af ydeevnen var stor og svarede til den forbedring, der blev set i forbindelse med springet mellem stålmagneter og Al-Ni-Co. Den nye teknologi førte til yderligere innovationer inden for instrumentering, telefoner, elektronik og motorer. Selv om de stadig er i brug, tog neodymium-jern-bor-magneterne (Nd-Fe-B) deres plads, fordi de er kraftigere, billigere og mere alsidige.
Neodym-jern-bor
Nd-Fe-B-magneterne blev udviklet i 1983 og repræsenterede en ti-dobling af den magnetiske energi i forhold til Sm-Co. Igen gav de forbedrede egenskaber ved det magnetiske materiale mulighed for store teknologiske fremskridt inden for andre sektorer, herunder motorer, diskdrev, magnetisk resonansafbildning og motorer med høj effektivitet. På trods af materialets stærke egenskaber var der stadig svagheder i form af termisk ustabilitet og dårlig korrosionsbestandighed. Der er blevet anvendt belægningsteknikker for at overvinde disse egenskaber, hvilket i vid udstrækning er lykkedes takket være tilsætningen af kobolt. Sammenlignet med Al-Ni-Co er koboltindholdet dog stadig lavt, idet Nd-Fe-B-magneter kun indeholder ca. 1-5 %.