Кобальтовые слитки К1Ау

Кобальт — серебристо-белый металл с розоватым или синеватым отливом, обусловленным тонкой оксидной плёнкой на поверхности. Плотность — 8,9 г/см³, температура плавления — 1493–1495 °С, температура кипения — около 2927 °С. Металл является ферромагнетиком; точка Кюри — 1121 °С, выше которой магнитные свойства утрачиваются. Кобальт — единственный из металлических ферромагнетиков, сохраняющий ферромагнетизм при столь высокой температуре.

Кобальт существует в двух кристаллических модификациях. Ниже 427 °С устойчива α-модификация с гексагональной плотноупакованной решёткой (ГПУ). Выше 427 °С и вплоть до плавления — β-модификация с кубической гранецентрированной решёткой (ГЦК). Полиморфный переход α↔β обратимый и термически активируемый; реальная температура перехода может смещаться в зависимости от чистоты металла и термической предыстории. Это следует учитывать при разработке технологических режимов обработки кобальтсодержащих сплавов.

На воздухе компактный кобальт устойчив при нормальной температуре. При нагреве выше 300 °С начинается заметное окисление с образованием оксидной плёнки. Тонкодисперсный (порошковый) кобальт пирофорен — самовоспламеняется на воздухе.

Марки и химический состав кобальта по ГОСТ 123-2018

Металлический кобальт поставляется по ГОСТ 123-2018 «Кобальт. Технические условия» (введён в действие с 1 июня 2019 г.). Стандарт устанавливает пять марок с разным уровнем чистоты и разными способами изготовления.

Марка	Co, % (не менее)	Суммарные примеси, % (не более)	Способ изготовления
К0	99,98	0,02	Электролиз
К1Ау	99,35	0,65	Электроплавка
К1А	99,30	0,70	Электролиз
К1	99,25	0,75	Электролиз
К2	98,30	1,70	Огневое рафинирование

Марка К1Ау — наиболее распространённая в промышленных поставках. Получается методом электроплавки из кобальтового сырья. Основные нормируемые примеси в К1Ау: железо — не более 0,2%, никель — не более 0,3%. Остальные примеси (висмут, кадмий, медь, мышьяк, марганец, свинец, сурьма, цинк, фосфор, олово) нормируются отдельно и контролируются по требованию потребителя или периодически — не реже одного раза в квартал.

Марка К0 (чистота ≥ 99,98%) производится электролизом и поставляется преимущественно в виде катодных листов или нарезанных пластин. Применяется там, где загрязнение железом или никелем недопустимо.

Формы поставки кобальтовых слитков К1Ау

По ГОСТ 123-2018 кобальт марки К1Ау поставляется в виде слитков. Масса каждого слитка — не более 25 кг; типичная масса — около 12–13 кг. Форма слитков — вертикальной или горизонтальной отливки.

Марки К0, К1А и К1 могут поставляться также в виде катодных листов (целых или нарезанных пластин). Максимальный размер пластин — 550×550 мм, минимальный — 20×20 мм. Кромки катодных листов обрезают с четырёх сторон.

Требования к качеству поверхности

Контролю качества поверхности подвергается каждый слиток. Поверхность не должна иметь посторонних включений. На слитках К1Ау допускаются:

• бугроватость и углубления;
• усадочные раковины;
• цвета побежалости;
• отверстия от пробоотбора (для химического анализа).

Химический состав каждой партии подтверждается документом о качестве. Выборка для анализа отбирается по правилам ГОСТ 18321 в зависимости от объёма партии.

Маркировка и упаковка

На каждом слитке, транспортируемом навалом в специализированных контейнерах, должны быть выбиты, отлиты или нанесены несмываемой краской марка кобальта и номер партии. Допускается не маркировать отдельные слитки, если контейнер содержит металл только одной партии.

Слитки кобальта упаковывают в:

• плотные деревянные ящики по ГОСТ 2991 — масса брутто не более 80 кг;
• металлические бочки по ГОСТ 13950 — масса брутто не более 150 кг;
• деревянные сухотарные бочки по ГОСТ 8777 вместимостью более 50 дм³;
• специализированные контейнеры типов СК-3-1,5 и СК-1-3,4 ММУ — масса брутто не более 120 кг.

Транспортная маркировка тары — по ГОСТ 14192. Ящики и бочки могут формироваться в транспортные пакеты по ГОСТ 24597.

Области применения металлического кобальта

Жаропрочные сплавы и быстрорежущие стали

Кобальт как легирующий элемент повышает жаропрочность и твёрдость при высоких температурах. Из быстрорежущих кобальтовых сталей изготавливают режущий инструмент: свёрла, фрезы, резцы, зенкеры, развёртки, протяжки. Примеры марок: Р6М5К5 (5% Co), Р9К10 (10% Co). Кобальт смещает «красностойкость» стали вверх — инструмент дольше сохраняет твёрдость при разогреве в зоне резания.

В жаропрочных сплавах на никелевой и кобальтовой основе кобальт обеспечивает сохранение механических свойств при температурах 800–1100 °С. Из таких сплавов изготавливают лопатки турбин реактивных двигателей, сопловые аппараты и другие детали горячего тракта авиационных и промышленных газотурбинных установок.

Твёрдые сплавы

В твёрдых сплавах группы ВК (WC–Co) и ТК (TiC–WC–Co) кобальт выполняет роль пластичной металлической связки, цементирующей частицы карбида вольфрама или карбида титана при спекании. Содержание кобальта в таких сплавах — от 3 до 25% в зависимости от марки. С ростом доли кобальта увеличивается вязкость и ударная стойкость сплава, но снижается твёрдость. Кобальт в этом применении поставляется преимущественно в виде порошка; слитки К1Ау служат исходным сырьём для его получения. Подробнее о порошковых смесях на основе кобальта — на странице порошок вольфрам-кобальт.

Магнитные материалы

Кобальт — ферромагнетик с исключительно высокой точкой Кюри (1121 °С). Это позволяет кобальтсодержащим сплавам сохранять магнитные свойства при температурах, при которых железо и никель их теряют. На основе кобальта производят:

• постоянные магниты (сплавы типа ЮНДК, содержащие Al, Ni, Co, Cu);
• материалы для магнитной записи;
• сердечники трансформаторов и электродвигателей малой мощности — из магнитомягких сплавов (49К2ФА, 36КНМ и др.);
• элементы гироскопов и датчиков с высокой стабильностью магнитных параметров.

Электрохимические покрытия

Кобальт используется в гальванике для нанесения защитно-декоративных покрытий и функциональных слоёв с повышенной твёрдостью. Кобальтовое покрытие осаждается из сульфатных или хлоридных электролитов. Скорость осаждения выше, чем у никелевого покрытия; твёрдость получаемого слоя при минимальной толщине сопоставима или превышает никелевое. Кобальт применяют также в составе сплавных покрытий Co–Ni, Co–W, Co–Fe для инструмента и деталей точного машиностроения. Для гальванического использования кобальт поставляется в виде кобальтовых анодов.

Химическая промышленность и накопители энергии

Соединения кобальта используются как катализаторы гидрирования и окисления в нефтепереработке и органическом синтезе. В производстве кобальтовых сиккативов — ускорителей высыхания масляных красок и лаков. Оксид кобальта придаёт стёклам, эмалям и керамике устойчивый синий цвет.

В накопителях энергии кобальт применяется в составе катодного материала литий-ионных аккумуляторов (LiCoO₂). Батарея среднего электромобиля содержит несколько килограммов кобальта. Несмотря на попытки снизить его долю, кобальт по-прежнему обеспечивает наилучшее сочетание плотности энергии и стабильности в высококачественных ячейках.

Условия поставки

Кобальт металлический марки К1Ау поставляется по предварительной заявке. Минимальная партия, сроки и условия отгрузки согласовываются индивидуально. Для оформления заявки укажите марку, требуемое количество и необходимые сопроводительные документы (сертификат качества, паспорт плавки).