Magneettiseokset

loka 23, 2021
admin

Kobolttiyhdisteiden käyttö

Kobolttimetalli

Sovellukset

Tuuliturbiinit, kovalevyasemat, moottorit, anturit, toimilaitteet, magneettikuvaus jne.

Sitten kun kobolttia alettiin hyödyntää sen magneettisten ominaisuuksien vuoksi magneettiteräksissä vuonna 1917, sitä esiintyy monissa tärkeissä magneettityypeissä, jotka kattavat monenlaisia sovelluksia.

Yleisesti magneettisia aineita on kahta luokkaa, kovia ja pehmeitä magneetteja. Pehmeillä magneeteilla on alhainen koersiivisuus ja siksi ne eivät säilytä magneettikentän indusoimaa magneettisuutta, jos ne poistetaan. Sitä vastoin kovilla magneeteilla on korkea koersiivisuus, ja ne voidaan magnetoida pysyvästi magneettikentän avulla.

Pehmeät magneetit

Kobolttia käytetään pääasiassa kovissa magneeteissa, mutta myös joitakin pehmeämagneettisia kobolttiseoksia on käytössä. Nämä seokset sisältävät kobolttia ja rautaa, joihin on lisätty vanadiinia sitkeyden parantamiseksi.

Kobolttipohjaisilla pehmeillä magneettiseoksilla on muihin pehmeisiin magneetteihin nähden se etu, että niillä on korkea kyllästymispiste, hyvä permeabiliteetti magneettikentissä ja korkea Curie-piste 950-990oC, jolloin magneettiset ominaisuudet eivät muutu 500oC:n lämpötilassa.

Kovat magneetit

Alumiini-nikkeli-koboltti

Yksi ensimmäisistä nykyaikaisista kestomagneeteista, joka luotiin vuonna 1932 Tokiossa, oli alumiini-nikkeli-rauta (Al-Ni-Fe) magneetti. Sen jälkeen seurasi 20 vuoden kehitystyö, jossa koboltin lisäämisen havaittiin parantavan ominaisuuksia merkittävästi, joten alumiini-nikkeli-koboltti (Al-Ni-Co) -sarjan seokset kehittyivät. Sittemmin seossarjaa on kehitetty prosessointimuutoksilla, jotka ovat lisänneet edullisia ominaisuuksia. Vaikka harvinaisten maametallien luokassa on nykyään saatavilla vahvempia magneetteja, Alnico-magneetteja hyödynnetään edelleen antureissa ja moottoreissa.

Magneettiresonanssikuvantaminen
Kobolttia käytetään monenlaisissa sovelluksissa, muun muassa magneettiresonanssikuvantamisessa

Samarium-koboltti

1960-luvulla koboltti-harvinaisten maametallien yhdisteiden ajateltiin toimivan lupaavina kovina magneettina. Vuonna 1970 valmistettiin sintraamalla samarium-koboltti- (Sm-Co) magneetteja, jotka tulivat pian tunnetuksi markkinoilla. Suorituskyvyn parannus oli suuri ja samankaltainen kuin teräsmagneettien ja Al-Ni-Co-magneettien välinen harppaus. Uusi teknologia johti uusiin innovaatioihin mittalaitteissa, puhelimissa, elektroniikassa ja moottoreissa. Vaikka neodyymi-rauta-boori (Nd-Fe-B) -magneetit ovat edelleen käytössä, ne syrjäyttivät ne, koska ne ovat tehokkaampia, edullisempia ja monipuolisempia.

Autot ja tietokonelaitteet
Koboltti on ratkaisevan tärkeä innovaatioiden ja uuden teknologian kehittämisen mahdollistamiseksi

Neodyymi-rauta-boori

Nd-Fe-B-magneetit kehitettiin vuonna 1983, ja ne merkitsivät magneettisen energian kymmenkertaistumista Sm-Coon verrattuna. Magneettimateriaalin parantuneet ominaisuudet mahdollistivat suuret teknologiset edistysaskeleet muilla aloilla, kuten moottoreissa, levyasemissa, magneettiresonanssikuvantamisessa ja korkean hyötysuhteen moottoreissa. Materiaalin vahvoista ominaisuuksista huolimatta heikkoutena olivat edelleen lämpöhäiriöt ja heikko korroosionkestävyys. Näiden ominaisuuksien poistamiseksi on käytetty pinnoitustekniikoita, mikä on suurelta osin onnistunut koboltin lisäämisen ansiosta. Al-Ni-Co-magneetteihin verrattuna kobolttipitoisuus on kuitenkin edelleen alhainen, sillä Nd-Fe-B-magneettien kobolttipitoisuus on vain noin 1-5 %.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.