Da quando è stato utilizzato per le sue proprietà magnetiche negli acciai magnetici nel 1917, il cobalto è presente in molti importanti tipi di magneti che coprono una gamma di applicazioni.

In generale, ci sono due classi di sostanze magnetiche, magneti duri e magneti morbidi. I magneti morbidi hanno una bassa coercitività e quindi non mantengono il magnetismo indotto da un campo magnetico se rimosso. Al contrario, i magneti duri hanno un’alta coercitività e possono essere magnetizzati in modo permanente applicando un campo magnetico.

Magneti morbidi

Il cobalto è usato prevalentemente nei magneti duri, tuttavia sono in uso anche alcune leghe di cobalto magnetiche morbide. Queste leghe contengono cobalto e ferro con l’aggiunta di vanadio per migliorare la duttilità.

Le leghe di magneti morbidi a base di cobalto hanno vantaggi rispetto ad altri magneti morbidi in quanto hanno un alto punto di saturazione, hanno una buona permeabilità nei campi magnetici e hanno un alto punto di Curie di 950-990oC con conseguente proprietà magnetiche non alterate sotto temperature di 500oC.

Magneti duri

Alluminio-nichel-cobalto

Uno dei primi magneti permanenti moderni creati fu quello in alluminio-nichel-ferro (Al-Ni-Fe) nel 1932 a Tokyo. Sono seguiti vent’anni di sviluppo in cui l’aggiunta di cobalto è stata trovata per migliorare significativamente le proprietà, quindi la serie di leghe alluminio-nichel-cobalto (Al-Ni-Co). Da allora la serie di leghe è stata sviluppata con modifiche di lavorazione che hanno aggiunto ulteriori proprietà benefiche. Sebbene siano ora disponibili magneti più forti nelle classi delle terre rare, i magneti Alnico sono ancora utilizzati nei sensori e nei motori.

Samario-cobalto

Negli anni ’60 i composti di cobalto e terre rare furono postulati come promettenti materiali magnetici duri. Nel 1970, i magneti in samario-cobalto (Sm-Co) sono stati prodotti dalla sinterizzazione e presto sono venuti alla ribalta sul mercato. Il miglioramento delle prestazioni era grande e simile a quello visto dal salto tra magneti in acciaio e Al-Ni-Co. La nuova tecnologia portò ad ulteriori innovazioni nella strumentazione, nei telefoni, nell’elettronica e nei motori. Anche se ancora in uso, i magneti in neodimio-ferro-boro (Nd-Fe-B) presero il loro posto per essere più potenti, meno costosi e più versatili.

Neodimio-ferro-boro

I magneti Nd-Fe-B furono sviluppati nel 1983 e rappresentavano un aumento di dieci volte dell’energia magnetica rispetto a Sm-Co. Anche in questo caso, le proprietà migliorate del materiale magnetico hanno permesso grandi progressi tecnologici in altri settori tra cui i motori, le unità disco, la risonanza magnetica e i motori ad alta efficienza. Nonostante le forti proprietà dei materiali, i punti deboli erano ancora presenti nell’instabilità termica e nella scarsa resistenza alla corrosione. Le tecniche di rivestimento sono state impiegate per superare queste caratteristiche che sono state ampiamente raggiunte grazie all’aggiunta di cobalto. Rispetto all’Al-Ni-Co, il contenuto di cobalto è ancora basso, tuttavia i magneti Nd-Fe-B contengono solo circa l’1-5%.