淺析鈷的用途及應(yīng)用領(lǐng)域

鈷的應(yīng)用現(xiàn)狀

       目前鈷的消費(fèi)與應(yīng)用的傳統(tǒng)領(lǐng)域主要有電池材料、超級(jí)耐熱合金、工具鋼、硬質(zhì)合金、磁性材料；以化合物形式消費(fèi)的鈷主要是用作催化劑、干燥劑、試劑、顏料與燃料等。鈷-60是一種普遍使用的放射性材料，在生物化學(xué)中普遍用于活化分析，在電鍍、腐蝕和催化中用于示蹤研究；在醫(yī)療中被用于放射檢查和醫(yī)治。

磁性材料 

      鈷是磁化一次就能保持磁性的少數(shù)金屬之一，在熱作用下，失去磁性的溫度叫居里點(diǎn)。鐵的居里點(diǎn)為769°C，鎳為358°C，而鈷可以達(dá)到1150°C。含有60%鈷的磁性剛比一般的磁性剛的矯頑磁力提高2.5倍。振動(dòng)環(huán)境下，一般磁性剛失去差不多1/3的磁性。而鈷鋼只失去2%-3.5%的磁性。由于鈷優(yōu)越的磁特性，被大量應(yīng)用于高性能磁性材料的制造。

      磁性材料是重要的功能材料，在電子工業(yè)和高科技領(lǐng)域起著非常重要的作用。鈷在磁性材料領(lǐng)域的應(yīng)用分布如下：70%用于Alnico永磁合金，20%用于Smco合金，10%用于其他稀土永磁材料。近幾年來(lái)，不僅磁性材料的產(chǎn)量增加了很多，而且磁體市場(chǎng)的結(jié)構(gòu)也發(fā)生了很大的變化。從世界范圍來(lái)看，鋁鎳鈷磁體的產(chǎn)量呈下降趨勢(shì)，但近幾年來(lái)我國(guó)進(jìn)行的大規(guī)模電網(wǎng)改造使鋁鎳鈷磁體的產(chǎn)量維持在2000噸左右，而衫鈷合金的產(chǎn)量逐年上升。

硬質(zhì)合金和超級(jí)合金

       含有一定量鈷的刀具鋼可以顯著提高鋼耐磨性和切削性能。鈷將合金組成中的其他金屬碳化物晶粒結(jié)合在一起，使合金具有更高的韌性，并減少對(duì)沖擊的敏感性能，這種合金熔焊在零件表面，可是零件的壽命提高3-7倍。含鈷50%以上的司太立特硬質(zhì)合金即使加熱到1000°C也不會(huì)失去其原有的硬度。

         溫度在1038°C以上時(shí)，鈷基合金的優(yōu)越性就顯露無(wú)遺，特別適合用于制作高效率的高溫發(fā)動(dòng)機(jī)和汽輪機(jī)等，因此鈷基合金被普遍應(yīng)用在航空航天中。在航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)材料中使用含20%-27%鉻的鈷基合金可在不適用任何保護(hù)涂層的條件下使材料達(dá)到很高的抗氧化性。核反應(yīng)堆供熱工作室熱介質(zhì)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)可以不檢修而連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)一年以上。

        前瞻產(chǎn)業(yè)研究院《2013-2017年中國(guó)硬質(zhì)合金行業(yè)市場(chǎng)前瞻與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報(bào)告》數(shù)據(jù)顯示，2012年中國(guó)硬質(zhì)合金產(chǎn)量為2.35萬(wàn)噸，硬質(zhì)合金行業(yè)銷(xiāo)售收入209億元，硬質(zhì)合金出口近5000噸，出口創(chuàng)匯超過(guò)3.6億美元，硬質(zhì)合金深加工產(chǎn)品產(chǎn)量達(dá)到6600噸，占合金總產(chǎn)量的1/3。金屬鈷在硬質(zhì)合金領(lǐng)域優(yōu)越的性能表現(xiàn)使其需求也將呈現(xiàn)穩(wěn)定的增長(zhǎng)趨勢(shì)。

電池材料

       目前鈷的消耗量近40%用于充電電池材料，如用于鋰離子電池的鈷酸鋰，用于鎳氫電池的氧化亞鈷等。

        鈷主要的用途是用于鋰電池，鋰離子電池的重點(diǎn)之一是它的正極材料，其中要用到鈷酸鋰（LiCoO2)，鈷酸鋰屬于固體電解質(zhì)，具有高能量密度和高的環(huán)保安全性。鋰電池的優(yōu)勢(shì)在于電壓范圍寬，高能量密度，環(huán)保（和Ni-Cd、Ni-Mn相比較）。作為鋰電池主要材料的鈷酸鋰的世界需求量2008年為3.29萬(wàn)噸（折合金屬鈷為1.97萬(wàn)噸），產(chǎn)鋰電池的主要國(guó)家集中在亞洲，分別是日本占40%（32%）、韓國(guó)占到30%（22%）中國(guó)占到28%（44%），其中括號(hào)內(nèi)為實(shí)際生產(chǎn)份額，因不少貼牌日本、韓國(guó)產(chǎn)的實(shí)際產(chǎn)地都是在中國(guó)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2014年我國(guó)鈷酸鋰行業(yè)鈷消費(fèi)量約為2.7萬(wàn)噸，同比增加28.6%；而2014年國(guó)內(nèi)鈷酸鋰的產(chǎn)能在6萬(wàn)噸，實(shí)際產(chǎn)量約為4.5萬(wàn)噸。

醫(yī)療行業(yè)

       鈷在醫(yī)療領(lǐng)域中也有普遍應(yīng)用，鈷的放射性同位素，可醫(yī)治皮膚病和AI，在青霉素中加入適量的鈷，可以提高其療效，對(duì)造血具有特殊功效的維生素B12（別名鈷胺素）中，鈷含量高達(dá)4.5%，此外，在人工關(guān)節(jié)材料和牙料填充劑中，也用到鈷。

顏料

      中國(guó)引以為榮的唐三彩、青花瓷、景泰藍(lán)的釉料中就含有鈷，也只有鈷顏料的藍(lán)色才能歷久彌新。鈷作為顏料主要分為三種：鈷藍(lán)顏料、鈷紫顏料、鈷黑顏料。

鈷藍(lán)顏料

       鈷藍(lán)是一種歷史非常悠久的顏料，我們的祖先一開(kāi)始用天然氧化鈷（存在與礦石和植物中）作為陶器和瓷器中坯和釉的著色顏料，呈不同色調(diào)的藍(lán)色和藍(lán)綠色，而古代的希臘人和羅馬人則是將氧化鈷用于玻璃的著色，呈天藍(lán)色調(diào)。鈷藍(lán)的化學(xué)組成是CoO?Al2O3即鋁酸鈷，礦物組成是CoO?Al2O4即鈷鋁尖晶石；鈷藍(lán)顏料有鮮明的色澤，著色強(qiáng)度很高，此外有極強(qiáng)的耐候性、耐酸堿性，耐熱可達(dá)1200°C以上，適用于作為陶瓷、玻璃、搪瓷、琺瑯等材料的著色顏料。

鈷紫顏料

       用于陶瓷、玻璃等制品裝飾的鈷紫顏料為磷酸鈷，化學(xué)式為Co3(PO4)2，呈藍(lán)相紫色，采用干法固相合成。如以部分鋰化合物代替鈷化合物，可制成磷酸鋰鈷，即CoLiPO4紫色顏料。

鈷黑顏料

       主要有鐵鈷黑，其基本化學(xué)式為（Fe,Co)Fe2O4，尖晶石型晶體結(jié)構(gòu)，主要用于陶瓷胚體的著色，其著色機(jī)理屬于金屬混相著色；還有鐵鈷鉻黑，其化學(xué)式簡(jiǎn)式為：（Co,Fe)(Fe,Cr)2O4，主要用作陶瓷釉料的著色，著色機(jī)理也是金屬混相著色。

其他應(yīng)用

       飼料添加劑：動(dòng)物，特別是反芻動(dòng)物缺乏鈷會(huì)造成消化能力下降、貧血等疾病，因此動(dòng)物飼料中普遍添加微量的鈷元素。

       催化劑：鈷的化合物還作為催化劑應(yīng)用于石油化工行業(yè)，作為粘合劑應(yīng)用于橡膠輪胎行業(yè)。