Ja, kobalt (Co) is een magnetisch materiaal . Het is een van de van nature voorkomende ferromagnetische materialen. Andere ferromagnetische metalen zijn onder andere nikkel (Ni), ijzer (Fe), gadolinium (Gd), dysprosium (Dy) en terbium (Tb).
Maar wat is er zo uniek aan kobaltmagnetisme of de eigenschappen ervan?
Dat is precies waar we ons in deze gids op zullen concentreren.
Kobalt is een natuurlijk magnetisch materiaal
Ferromagnetische materialen staan bekend om hun unieke gedrag wanneer u ze blootstelt aan een magnetisch veld. Dat wil zeggen, ferromagnetisme wordt gekenmerkt door:
- Magnetische permeabiliteit
- Mogelijkheid om permanente magneten te worden
- Hoge aantrekkingskracht op magneten
- Gemakkelijk magnetisme te induceren
Kobalt is een natuurlijk voorkomend ferromagnetisch materiaal. Daarom is het van nature een magnetisch materiaal.
Binnen kobalt zijn er atomaire dipolen die in dezelfde richting zijn uitgelijnd. Daarom ervaren kobaltdomeinen, zelfs bij afwezigheid van enig magnetisch veld, een netto magnetisch moment.
Het is echter vermeldenswaard dat zelfs binnen kobalt het magnetische moment in de aangrenzende domeinen in verschillende richtingen kan wijzen. Dit kan resulteren in het opheffen van het totale magnetische moment. Door slechts een klein magnetisch veld aan te leggen, kunnen ze zich echter gemakkelijk oriënteren en permanente magneten vormen.
Bovendien is het bovenstaande fenomeen te wijten aan de unieke rangschikking van elektronen in kobalt. In de d-orbitaal van kobalt zijn er drie ongepaarde elektronen. Het zijn de ongepaarde elektronen die bijdragen aan de magnetische eigenschap van kobalt.
Kobaltstructuur versus magnetisme
Uiteraard bestaat kobalt in twee belangrijke kristallografische structuren. Dat is de:
- Gezichtsgecentreerde kubieke (FCC) structuur
- Zeshoekige, dicht opeengepakte (HCP) structuur
Deze structuren dragen naast de elektronenconfiguratie bij aan het kobaltmagnetisme. Zelfs in zijn pure vorm heeft kobalt een sterk magnetisch moment. Met deze unieke uitlijning ervaart kobaltmateriaal ferromagnetisme.
Waarschijnlijk vraag je je af wat ferromagnetisme is. Welnu, hier zijn enkele algemene eigenschappen die u mag verwachten van de magnetische eigenschappen van kobalt en andere ferromagnetische materialen:
- Permanente dipoolmomenten in de domeinen
- Extern magnetisch veld bepaalt de oriëntatie van atomaire dipolen
- De mate van magnetisatie is groot en is recht evenredig met het magnetiserende veld
- Grote magnetische gevoeligheid
- Grote magnetische fluxdichtheid en relatieve permeabiliteit
- Sterk aangetrokken door het magnetische veld
- Hun magnetische eigenschap is afhankelijk van de temperatuur. Bij temperaturen boven het Curiepunt zullen ferromagnetische materialen overgaan in paramagnetisch.
Magnetische eigenschappen van kobalt
Omdat kobaltmagnetisme van nature voorkomt, zijn bepaalde eigenschappen het vermelden waard;
- Hoge magnetische permeabiliteit – dat wil zeggen dat de magnetische domeinen van kobalt zich gemakkelijk kunnen aanpassen aan het bestaande magnetische veld.
- Met kobalt kunt u een sterk magnetisch veld bereiken, waardoor het een perfecte keuze is voor de meeste magneetproductietoepassingen.
- Kobalt vertoont een zeer hoge curietemperatuur. Er wordt geschat dat het 1,121 ° C of 2,050 ° F is. Bedenk dat dit een temperatuur is waarboven een materiaal al zijn magnetische eigenschappen verliest. Daarom kunt u kobalt kiezen voor toepassingen bij hoge temperaturen.
- Kobalt staat bekend om zijn magnetostrictie. Dat wil zeggen dat kobalt in zuivere vorm een van de hoogste magnetostrictiecoëfficiënten heeft. Idealiter is dit het vermogen van een materiaal om tijdens magnetisatie de afmetingen of vorm te veranderen.
Kobaltlegeringen Magnetische eigenschappen
Omdat het een ferromagnetisch materiaal is, kunt u kobalt gebruiken om de magnetische eigenschappen van niet-magnetisch materiaal te verbeteren. Bovendien zal het legeren van kobalt bepaalde eigenschappen verbeteren die het in veel toepassingen functioneel kunnen maken.
Bedenk dat er tegenwoordig veel magnetische kobaltlegeringen zijn die in veel toepassingen een belangrijke rol spelen. Laten we eens kijken naar enkele veelvoorkomende opties:
| Kobaltlegering | Aanbod |
| Kobalt-chroom | · Hoge specifieke sterkte
· Verbeterde biocompatibiliteit · Verbeterde magnetische eigenschappen dan puur kobaltmateriaal · Veel voorkomende toepassingen zijn orthopedische implantaten, gasturbines, tandheelkundige implantaten, MRI, enz. |
| Kobalt-samarium | · Hoge magnetische energie
· Voorbeelden van toepassingen zijn elektrische generatoren en motoren die sterke permanente magneten vereisen |
Natuurlijk zijn er veel legeringen op kobaltbasis. Je kunt kobalt legeren met ijzer, wolfraam, nikkel, enz. Elke legering op kobaltbasis biedt naast een beter magnetisme ook unieke eigenschappen.
Magnetisme testen in kobalt
Hoewel kobaltmagnetisme van nature bestaat, kun je altijd het niveau van magnetisme bepalen. Dit is een cruciaal aspect, vooral bij het werken met kobaltlegeringen.
De magnetische eigenschappen van Alnico-magneten en samariumkobaltmagneten variëren bijvoorbeeld sterk. Tegenwoordig zijn er veel manieren om de magnetische eigenschappen van kobalt te meten. Enkele populaire opties zijn onder meer:
- Trillende monstermagnetometer (VSM) – u kunt het magnetische moment en tot op zekere hoogte de magnetische verzadiging of zelfs coërciviteit bepalen.
- Supergeleidend Quantum Interference Device – u kunt de magnetisatie-eigenschappen van kobalt onderzoeken.
Hoe kobalt zich verhoudt tot andere ferromagnetische materialen
Hoewel er veel ferromagnetische materialen bestaan, vergelijken we kobalt met enkele van de meest populaire materialen: ijzer en nikkel. In de meeste gevallen vind je nikkel en ijzer als legeringselement in de meeste magnetische materialen.
| Ferromagnetisch materiaal | Ferromagnetisch materiaal vergelijken met kobalt |
| IJzer (Fe) | · Natuurlijk magnetisch
· IJzer heeft een lagere Curietemperatuur dan kobalt · Kobalt heeft betere magnetostrictie-eigenschappen dan ijzer. Daarom staat kobalt bekend om betere en nauwkeurigere mechanische bewegingen. |
| Nikkel (Ni) | · Kobalt heeft een hogere Curietemperatuur dan nikkel
· Nikkel biedt superieure weerstand tegen corrosie dan kobalt. |
Toepassingen van kobalt
De magnetische eigenschappen van kobalt spelen een belangrijke rol in veel toepassingen, zoals:
Kobaltlegeringen worden gebruikt om actuatoren of sensoren te maken
Kobalt wordt veel gebruikt om sensoren en actuatoren te maken vanwege zijn magnetische eigenschappen. Bepaalde eigenschappen, zoals magnetostrictie, maken kobalt een perfecte keuze voor toepassingen die nauwkeurige mechanische beweging vereisen.
Terwijl je kobalt magnetiseert, verandert het enigszins van vorm of afmetingen. Als gevolg hiervan is het een perfecte keuze voor toepassingen die nauwkeurige mechanische momenten vereisen.
Oplossingen voor gegevensopslag
Je kunt een op kobalt gebaseerde legering magnetiseren om informatie op te slaan in de vorm van magnetische velden. Meestal vindt de gegevensopslag plaats in de vorm van magnetische korrels. Met een op kobalt gebaseerde harde schijf of ander opslagmedium kunt u eenvoudig informatie uit uw systemen opslaan en ophalen.
Magneten produceren
Als ferromagnetisch materiaal wordt kobalt veel gebruikt om permanente magneten te maken. Alnico-magneten worden bijvoorbeeld voornamelijk gemaakt van een legering van:
- Aluminium (Al)
- Nikkel (Ni)
- Kobalt (Co)
Daarnaast hebben we samariumkobaltmagneten (SmCo-magneten). Waar we hebben:
- Samaria (Sm)
- Kobalt (Co) is naast andere het belangrijkste element.
Daarom is het vrij duidelijk welke rol de magnetische eigenschappen van kobalt spelen in het productieproces van magneten. Vergeet niet dat magneten belangrijk zijn bij de vervaardiging van motoren, generatoren, scheiders, hijsapparatuur, enz.
Andere uitrusting
Veel machines zijn afhankelijk van krachtige, door kobalt gemaakte magneten. Een goed voorbeeld is magnetische resonantie beeldvorming (MRI), waarbij gebruik wordt gemaakt van magneten gemaakt van kobaltlegeringen. Bovendien is kobalt niet alleen een populaire keuze vanwege zijn magnetische eigenschappen, maar ook vanwege de hoge Curietemperatuur.
Kortom, de magnetische eigenschappen van kobalt spelen een integrale rol in de hedendaagse industrieën. Van de elektrische, medische en automobielindustrie tot de meetindustrie.
Meer informatie :
Ferromagnetische materialen – Bron: SCIENCE DIRECT
Is ijzer magnetisch? – Bron: HM
Kobalt – Bron: BRITANNICA
Is nikkel magnetisch? – Bron: HM