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| 鈷合金 |
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中文名；鈷合金 外文名；cobalt alloy 類別；鉑鈷合金、釤鈷合金、鋯鈷合金等 定義；以鈷為基加入其他元素形成的合金 應用；機械加工、醫療器械等 領域；金屬材料 |
鈷合金是以鈷為基加入其他合金元素形成的合金。常見鈷合金包括鉑鈷合金、釤鈷合金、鋯鈷合金、鎢鈷合金等。非磁性的鈷合金具有很高的強度和優異的抗腐蝕性，並已經證明具有醫學植入的兼容性。[1]
鈷基合金通識
金屬鈷主要用於製取合金。鈷基合金是鈷和鉻、鎢、鐵、鎳組中的一種或幾種製成的合金的總稱。含有一定量鈷的刀具鋼可以顯著地提高鋼的耐磨性和切削性能。含鈷50%以上的司太立特硬質合金即使加熱到1000℃也不會失去其原有的硬度，如今這種硬質合金已成為含金切削工具和鋁間用的最重要材料。在這種材料中，鈷將合金組成中其它金屬碳化物晶粒結合在一起，使合金具更高的韌性，並減少對衝擊的敏感性能，這種合金熔焊在零件表面，可使零件的壽命提高3-7倍。航空航天技術中應用最廣泛的合金是鎳基合金，也可以使用鈷基合金，但兩種合金的「強度機制」不同。含鈦和鋁的鎳基合金強度高是因為形成組成為NiAl(Ti)的相強化劑，當運行溫度高時，相強化劑顆粒就轉入固溶體，這時合金很快失去強度。鈷基合金的耐熱性是因為形成了難熔的碳化物，這些碳化物不易轉為固體溶體，擴散活動性小，在溫度在1038℃以上時，鈷基合金的優越性就顯示無遺。這對於製造高效率的高溫發動機，鈷基合金就恰到好處。在航空渦輪機的結構材料使用含20%-27%鉻的鈷基合金，可以不要保護覆層就能使材料達高抗氧化性。核反應堆供熱汞作使熱介質的渦輪發電機可以不檢修而連續運轉一年以上。
據報道美國試驗用的發電機的鍋爐就是用鈷合金製造的。鈷是磁化一次就能保持磁性的少數金屬之一。在熱作用下，失去磁性的溫度叫居里點，鐵的居里點為769℃，鎳為358℃，鈷可達1150℃。含有60%鈷的磁性鋼比一般磁性鋼的矯頑磁力提高2.5倍。在振動下，一般磁性鋼失去差不多1/3的磁性，而鈷鋼僅失去2%~3.5%的磁性。因而鈷在磁性材料上的優勢就很明顯。鈷金屬在電鍍、玻璃、染色、醫藥醫療等方面也有廣泛應用。用碳酸鋰與氧化鈷製成的鈷酸鋰是現代應用最普遍的高能電池正極材料。鈷還可能用來製造核武器，一種理論上的原子彈或氫彈，裝於鈷殼內，爆炸後可使鈷變成致命的放射性塵埃。
鈷基合金廣泛應用在生產生活中，其中常見的鈷基合金有鉑鈷合金、釤鈷合金、鋯鈷合金、鎢鈷合金等。
鉑鈷合金
鉑鈷合金是以以鉑為基添加鈷所組成的鉑合金。固相線以下為連續固溶體；在合金系中存在兩個有序相：PtCo和Pt3Co，分別具有AuCu和Cu3Au型結構，有序轉變溫度為833℃和750℃，都具有鐵磁性。對於單相固溶體，隨着鈷含量增高，合金的晶格常數降低，強度性質與電阻率升高並在約含鈷30%(原子分數)的合金上達到最大值，居里溫度升高，電阻溫度係數降低。有序化處理明顯影響各項性能：提高合金的強度、磁矯頑力(Hc)和最大磁能積(BrHc)；降低電阻率、居里溫度和剩磁值(Br)。最佳磁性是在部分有序化合金上得到的並歸因於兩相結構和大的磁晶各向異性。
Pt-50%Co(原子分數)(23.3%Co)合金是優良永磁材料。它不僅具有高的矯頑力、磁能積和磁穩定性，更具有良好可加工性和耐蝕性。主要磁性參數：Br=0.70～0.79T，Hc=308～379KA/m，(BH)max=80～93.6kJ/m，Bd=0.34～0.5T，Hd=213～237KA/m，T=500℃。雖然磁性能遜於含稀土元素的鈷合金且價格較貴，但在特定場合如要求微型化、高可靠和耐腐蝕的場合中，Pt-Co合金是惟一可滿足要求的永磁材料。主要用作助聽器、磁控管、電子鐘錶、聚焦設備和電機轉子等。
鋯鈷合金
AB型化合物中一種氚貯存合金。其中氚貯存用金屬鈾的氚化物UH3，最大缺點是U及UH3在室溫下與空氣強烈反應燃燒，粉化為超細粉並帶入氚工藝系統。鋯鈷氫化物ZrCoHx在室溫下平衡離解壓低，不易燃燒、粉化，貯氚密度高，衰變氦-3釋放百分比小等優點，是優異的氚貯存材料。用高純鋯粉、鈷粉按比例混勻， 在無熔化極氬弧爐內熔煉，塊材經均勻化處理、壓碎(20～120目)成粉， 在化學床經400℃真空除氣，在低於10Pa下充入1MPa高純氫經3～4次氫化、去氫化循環，使吸氫飽和，ZrCo 完全活化。ZrCo合金吸氫量達205～ 224mol/g，金屬鈾僅為140mol/g。 ZrCoH3吸氫量達1.83～1.97at.%， 吸氫後體積膨脹18%，在590至 670℃有較寬的平衡平台壓力，反應焓 93.6kJ/molH2。ZrCo粉升至60℃快冷至室溫堆體顏色無明顯變化。 ZrCOH2粉接觸空氣5分鐘後緩慢燃 燒，由室溫升100℃後緩冷至室溫未燃燒。
鈀銀鈷合金
鈀合金的一種。常用的鈀銀鈷合金是PdAgCo35-15，其組織為單相固溶體，硬度達HB192， 電阻率38Ω·mm/m。與銀銅合金相比，具有較好的耐蝕性和抗氧化性能，可用作在惡劣環境中工作的彈性元件接點。
碳化鎢基硬質合金
碳化鎢基硬質合金是以以碳化鎢 (WC)為主要成分的硬質合金。在硬質合金中產量最大，用途最廣。分為以下幾類：(1)WC-Co系合金，簡稱「鎢鈷合金」，含有3～25%鈷作為粘結劑，代號YG。 可用作刀具、模具、鈷頭、噴嘴、穿孔工具等。 (2 )WC-TiC-Co系合金，簡稱「鎢鈷鈦合金」， 含有4～10%鈷作為粘結劑，含有5～30%TiC， 余為WC。代號YT。主要用作切削鋼材的刀具。 (3)WC-TiC-TaC(NbC)-Co系合金，簡稱「通用合金」，代號YW，主要用作切削刀具。(4)碳化鎢 基耐蝕合金，包括WC-Ni、WC-Ni-Cr和WC-CoCr三種類型，主要用作耐蝕耐磨零件，如密封環、 汽缸襯裡、圓珠筆尖等。
參考來源