Proiect - cobaltul referat






Grupul Scolar “Atanasie Marienescu”













Cobaltul


























Kovacs Timea-Melinda

Clasa a IX-a A






Starea naturala si metodele de obtinere


Cobaltul face parte dintre metalele care desi sunt relativ putin raspandite in natura au un rol foarte important in tehnica. Importanta cobaltului se datoreaza in primul rand valorii sale, drept component al asa-numitelor aliaje dure: aliaje metaloceramice si aliaje de turnare de tipul stelitilor, cum si aliaje cu proprietati specifice deosebite, magnetice, refractare si antiacide.

Cobaltul se intalneste foarte rar in stare nativa; in majoritatea cazurilor se gaseste in natura sub forma unor combinatii chimice - mineralele: arseniuri (smaltina, skutterudit etc.), sulfuri (linneit, cobaltipirita etc.), cobaltina; efluorescente cobaltice etc. Aceste minerale se gasesc adeseori impreuna cu minereurile de argint; avand aceeasi culoare ele sunt greu de deosebit. La reducerea argintului are loc concomitent si reducerea cobaltului, astfel ca inainte nu se putea prin metode tehnice simple sa se separe aceste metale. In Evul Mediu acest fenomen era pus pe seama unor spirite supranaturale - “Kobold” - de unde si numele minereului, iar apoi si al metalului.

Cobaltul a fost obtinut pentru prima oara in 1735. Dificultatile care se ivesc la obtinerea cobaltului se datoresc faptului ca se gaseste de obicei in concentratii foarte mici in minereuri; oxidul de cobalt trebuie obtinut prin topire, urmand apoi sa se purifice, si sa se reduca oxidul pur cu carbune, hidrogen, oxid de carbon, aluminiu etc., sau sa se dizolve oxidul de cobalt in acid si sa se separe cobaltul prin electroliza. In laborator cobaltul se poatye obtine prin reducerea oxidului de cobalt sau clorurii de cobalt cu hidrogen la 250 C; prin descompunerea oxalatului in hidrogen sau prin precipitarea cobaltului din solutii apoase de saruri ale acizilor slabi cu magneziu metalic, zinc etc. Cobaltul tehnic se obtine de obicei in cuptoare electrice, prin reducerea oxidului de cobalt cu cocs sau cu carbune de lemn, in prezenta de carbonat de calciu care se adauga pentru a lega sulful. Cobaltul obtinut prin aceasta metoda contine pana la 12% carbon. La obtinerea cobaltului prin reducerea oxidului cu aluminiu sau cu alt metal, reducatorul impurifica cobaltul.

Cobaltul metalic se mai poate obtine prin electroliza solutiilor sarurilor sale. Cele mai bune rezulatate s-au obtinut la electroliza solutiilor de clorura de cobalt in prezenta de acid fosforic si monosolfat de sodiu.Metalul obtinut prin electroliza este impurificat cu hidrogen, uneori si cu sulf.

Metalul cu cea mai inalta puritate a fost obtinut prin reducerea oxizilor de cobalt cu hidrogen. In aceste conditii se obtine prin reducerea la 500 C un metal de puritate 99,86%.

Productia mondiala de cobalt (cu exceptia U.R.S.S), in 1938 - 39, era de 4500 t, iar in 1945 - dupa date din strainatate - 6000 t.


Proprietatile fizice


Alotropia. Datorita dificultatilor care se ivesc la obtinerea cobaltului de inalta puritate si din cauza prezentei unor transformari alotropice, cunostintele despre proprietatile fizice ale acestui metal sunt contradictorii. In cazul cobaltului s-a stabilit cu precizie existenta a doua varietati, dintre care una (Co- ) cu structura hexagonala cu aranjament compact este stabila dupa diferiti cercetatori pana la 360 - 492 C, iar cealalta (Co-b) cu retea cubica centrata in spatiu este stabila peste aceste temperaturi.

Diferenta neta care exista intre diferitii cercetatori care au determinat temperaturile de transformare ale cobaltului se datoreste influentei apreciabile pe care o exercita prezenta in metal chiar a unor cantitati foarte mici de impuritati.

In literatura exista de asemenea indicatii ca trecerea formei Co- in Co-b se efectueaza la temperaturi mult mai inalte. Datele communicate de diferitii cercetatori, care au determinat temperaturile de transformare alotropice ale cobaltului sunt rezumate in tabela urmatoare.

Autorul              


Anul

Temperatura de      

Transformare, C

Observatie

Marek

Honda si Shimitsu






Masumoto


Wasserman

Cardwell

Seybolt si Mathewson











La cald

La rece

Hendrick, Jefferson si Scultz






Caldura latenta de transformare a formei Co-a in Co-b (temperatura de transformare 445 C) este egala cu -1,5/cal/g iar caldura latenta de transformare a formei Co-b feromagnetic in cobaltul paramagnetic ( temperatura de transformare 1120 C) este egala cu +1,6 cal/g.

Temperatura de transformare a cobaltului este in functie de marimea cristalelor sale. In cazul metalului cu structura foarte fina s-au obtinut temperaturi mai mari. Cercetandu-se transformarile alotropice ale cobaltului prin metoda analizei roentgenografice s-a confirmat existenta a doua modificatii ale cobaltului in stare solida, o modificatie cubica Co-b si una hexagonala cu aranjament compact Co-a. Prima modificatie (Co-b) este stabila peste 500 C, dar la racirea pulberii de cobalt se mentine pana la 300 C, temperatura la care apare o mica cantitate din modificatie cu structura hexagonala. Tinuta un timp mai indelungat la 300 C, cantitatea din faza cu structura hexagonala (Co-a) nu creste. Aceasta crestere are loc numai la coborarea temperaturii sub 300 C; la temperatura camerei, pulberea de cobalt este alcatuita din parti egale din ambele modificatii ale acestui metal. La incalzirea acestei pulberi de cobalt, modificatiile care exista nu se schimba pana la ~500 C, cand intreaga cantitate trece in Co-b cu structura cubica.

Intr-o bara de cobalt, transformarea formei Co-b in Co-a incepe la 400 C, si se termina aproape in intregime la 300 C. dar si in acest caz transformarea prin incalzire in Co-b se produce numai la 500 C. in cursul acestei cercetari, s-a stabilit de asemenea, ca la temperaturi peste 1200 C, cobaltul sufera o transformare magnetica.

Densitatea. Densitatea cobaltului a cu structura hexagonala, determinata de diferiti cercetatori pe cale roentgenografica, variaza intre 8,65 - 8,79 g/cm³, in timp ce densitatea determinata direct prin metoda picnometrica a dat, in cateva cazuri, valori mai mari. S-a gasit astfel, ca densitatea unui cobalt laminat de puritate 99,8% este egala cu  8,9253 si 8,83 g/cm³. Densiatatea cobaltului electrolitic sub forma unei foite este 7,9678 g/cm³.

Proprietatile mecanice si capacitatea de a fi prelucrat prin presiune. Cobaltul are proprietati mecanice superioare. Rezistenta de rupere a cobaltului laminat si recopt este egala cu 50 kg/mm² la o alungire de 5%. Sarma de cobalt are valori mai mari ale rezistentei, rezistenta de rupere fiind in acest caz egala cu 70 kg/mm². Rexistenta de rupere a cobaltului turnat este egala cu 24,2 - 26,0 kg/ mm². Duritatea Brinell a cobaltului recopt este egala cu 132 kg/mm², iar a metalului ecruisat ajunge pana la 280 kg/mm². Modulul de elasticitate al cobaltului are valori intre 20000 - 21280 kg/mm², iar modulul de lunecare unghiulara 4710 - 7630 kg/mm².

Cobaltul retopit poate fi prelucrat sub presiune numai daca nu contine impuritati, oxizi si gaze dizolvate. Capacitatea cobaltului de a fi prelucrat sub presiune se amelioreaza printr-un adaos de 0,1% Mg, sau de litiu, care faciliteaza dezoxidarea cobaltului si fac inofensiva influenta sulfului.

Punctul de topire si caldura latenta de topire. Manualele moderne admit, ca punctul de topire al cobaltului este egal cu 1480 C, temperatura care a fost gasita in cazul unui metal foarte pur. Caldura latenta de topire a cobaltului este egala cu 67 cal/g.

Temperatura de fierbere. Temperatura de fierbere a cobaltului se gaseste intre 2900 - 3135 C, in timp ce datele referitoare la tensiunea de vapori a acestiu metal la diferite temperaturi nu sunt suficient verificate. Se considera, ca cobaltul este intr-o oarecare masura mai putin volatil decat fierul.

In vid cobaltul incepe sa se vaporizeze vizibil la 640 C si fierbe la 2415 C. ultima cifra s-a obtinut intr-un vid de 30 mm col mercur.

Cifrele care caracterizeaza variatia temperaturii de fierbere a cobaltului, in functie de presiunile gasite prin calcul sunt urmatoarele:

Presiunea, mm col

Mercur…………    



















Temperatura de

Fierbere, C


















Caldura specifica. Dupa diferiti cercetatori caldura specifica a cobaltului in intervalul de temperatura 15 - 100 C este 0,093 - 0,1056 cal/g C.

Valorile numerice care caracterizeaza variatia caldurii specifice a cobaltului in functie de temperatura sunt urmatoarele:

Temperatura, C

Caldura specifica, medie

Cal/g C reala





























Peste 1200 C, caldura specifica a cobaltului solid este aproximativ constanta si rgala cu 0,167 cal/g, iar a cobaltului lichid este 0,265 cal/g si nu este in functie de temperatura.

S-a stabilit prin cercetarea influentei structurii cristaline a cobaltului asupra caldurii sale specifice, ca aceasta este cu atat mai mica, cu cat structura cristalina a cobaltului este mai fina.

Conductivitatea termica. Comunicarile din literatura asupra valorii conductivitatii termice a cobaltului sunt foarte putine si foarte diferite. In timp ce dupa unii cercetatori, conductivitatea termica a cobaltului la temperaturile 0 si 20 c este 0,170 respectiv 0,1653, dupa alti cercetatori, conductivitatea termica la 20 C este egala cu numai 0,1299 cal/cm∙s∙ C.

Conductivitatea, rezistivitatea si coeficientul de temperatura al rezistivitatii. Conductivitatea cobaltului la 0 este 17,22% din conductivitatea argintului.

Rezistivitatea cobaltului, cu diferite grade de puritate variaza intre 5,06 - 14 10-6 ohmi∙cm. O valoare mai mica a rezistivitatii s-a obtinut in cazul unui cobalt retopit in vid. Coeficientul de temperatura al rezistivitatii electrice a acestui metal in intervalul de temperatura 0 - 100 C este egal cu 6,58 -5 .Rezistivitatea cobaltului de puritate 99,95% la 20 C este egala cu 6,448 ohmi cm.

Coeficientul de temperatura al rezistivitatii cobaltului creste treptat prin ridicarea temperaturii de la 0 la 420 C; in intervalul de temperatura 420 - 440 C scade brusc, dupa care creste din nou continuu pana la 1120 C. la 1120 C coeficientul de temperatura al rezistivitatii scade din nou si ramane constant pana la 1300 C.

Raportul dintre rezistivitatea cobaltului la temperaturi inalte (Rt) si rezistivitatea lui la 0 (R0) se exprima prin urmatoarele cifre.


Temperatura, C







Rt/R0







Temperatura, C







Rt/R0












Rezistivitatea cobaltului scade la marirea presiunii.


Proprietatile chimice


Activitatea chimica. Cobaltul este un metal putin activ din punct de vedere chimic. La temperatura obisnuita este stabil la actiunea apei, aerului umed, alcaliilor si acizilor organici. Cobaltul se pasiveaza in acid azotic concentrat si se dizolva in acid azotic formand Co(No3)2. Cobaltul se dizolva cu incetul in acid sulfuric si clorhidric diluati. La temperaturi inalte, cobaltul se combina cu metaloizii si oxigenul. Cobaltul fin divizat, obtinut prin reducerea oxizilor la 250 C, este piroforic.

Cobaltul si hidrogenul. Capacitatea cobaltului de a absorbi hidrogen este in functie de o serie intreaga de factoriI temperatura, conditiile in care s-a obtinut metalul etc.; astfel, cobaltul redus din bromura nu absoarbe hidrogen, in timp ce metalul obtinut prin reducere din oxizi contine cantitati diferite de gaz. Cobaltul redus la 400 C contine de aproximativ 100 ori volumul de hidrogen, care poate fi extras prin incalzire la 200 C in vid. O oxidare repetata, micsoreaza capacitatea cobaltului de a oclude hidrogen la reducere.

Cobaltul si hidrogenul. Cobaltul metalic se oxideaza foarte putin la temperatura obisnuita, chiar in aer foarte umed; incalzit insa la 300 C incepe sa se acopere cu o pelicula subtire de oxid. Reactia de oxidare a cobaltului se accelereaza apreciabil la 900 C. pulberea de cobalt metalic obtinut prin reducerea oxidului de cobalt cu hidrogen la 250 C, se autoaprinde in aer si arde cu o flacara stralucitoare. Pulberea de cobalt metalic, obtinut prin reducerea oxidului de cobalt cu hidrogen la 700 C, nu are proprietati piroforice.

Se cunosc patru combinatii oxigenate ale cobaltului:CoO,Co O3,Co3O4 si CoO2.

Combinatia oxigenata inferioara a cobaltului - oxidul cobaltos CoO este o pulbere cristalina nemagnetica cu structura cubica, de culoare verde-inchisa.

Reactia de oxidare a cobaltului la oxid cobaltos este insotita de degajarea unei cantitati de caldura de 57,49 kcal/mol. Oxidul cobaltos este stabil la aer, dar incalzit in incandescenta, trece in oxidul superior. Oxidul cobaltos se topeste la 1935 C.

Oxidul cobaltos poate fi obtinut prin reducerea oxidului cobaltic la temperaturi mici ( pana la 350 C) in hidrogen sau prin incalzire in reductori slabi, de exemplu, amoniac gazos. Aceasta combinatie se mai poate obtine prin descompunerea carbonatului de cobalt sau oxidului cobaltic rosu in atmosfera de azot sau bioxid de carbon. Densitatea oxidului cobaltos este egala cu 5,68 g/cm³ in cazul celui obtinut prin descompunerea oxizilor superiori si 6,7 g/cm³ in cazul celui obtinut prin calcinarea sulfatului de cobalt la 1250 - 1300s C. Hidrogenul reduce oxidul cobaltos la cobalt metalic, la temperaturi peste 250sC, iar oxidul de carbon il reduce peste 450sC.

In industrie se utilizeaza pe scara larga proprietatea oxidului cobaltos de a da solutii solide cu alti oxizi metalici, formand oxizi complecsi de obicei cu culori vii care se intrebuinteaza la emailuri; aceste solutii solide se obtin prin calcinarea oxidului cobaltos la 1100sC cu alumina, acid stanic, oxid de crom etc. Unii dintre acesti pigmenti au devenit foarte cunoscuti, cum este, de exemplu, albastru de cobalt, care se mai numeste albastrul lui Thenard sau ultramarin. Acest pigment se obtine prin amestecarea alaunului, sulfatului de cobalt si unei mici cantitai de sulfat de zinc. Exista de asemenea si un ‘verde turcesc’ obtinut prin incalzirea unui amestec de oxid de zinc si oxid cobaltos. Se obtine, de asemenea, un pigment rosu prin incalzirea oxidului de magneziu cu oxid cobaltos sau cu carbonat de cobalt.

Preparatul tehnic comun de cobalt utilizat la obtinerea emailurilor este oxidul cobalto-cobaltic Co3O4, obtinut prin calcinarea in aer a altor oxizi sau a azotatului de cobalt. Sub acest aspect el este o pulbere aproape neagra cu nuante profunde albastre sau verzi. Oxidul cobalto-cobaltic obtinut prin incalzirea clorurii de cobalt sau a unui amestec de oxid cobaltos cu clorura de amoniu la aer sau in oxigen se obtine sub forma unor octaedri microscopici, cu luciu metalic. Incalzit peste 1200sC, Co3O4 se descpmpune si formeaza oxidul cobaltos CoO. Incalzit puternic in flacara unui bec de hidrogen, cat si prin incalzire la 900sC in amestec cu carbune sau negru de fum, Co3O4 trece in cobalt metalic. Densitatea acestei combinatii este egala cu 5,8 - 6,3 g/cm³, iar reactia de formare din elemente are loc cu degajarea unei cantitati de caldura de 196,5 kcal/mol.

Hidrogenul reduce oxidul cobalto-cobaltic, incepand de la 190-200 C, iar reactia are loc energic inca de la 250 C. Intre 500 - 700 C, hidrogenul reduce mai mult decat 90% Co3O4, dar reducerea ultimilor 10% are loc incet. Reactia de reducere a oxidului Co3O4 cu hidrogen se termina in intregime si repede la 1100 C.

Oxidul de carbon reduce repede oxidul cobalto-cobaltic la 900 C intre 350 - 450 C reactia are loc in cateva etape; la inceput se reduc oxizii, zpoi pulberea metalica descompune oxidul de carbon conform reactiei: Co + 2Co = Co + C + CO2. La aproximativ 600 C, oxidul de carbon reduce oxidul cobalto-cobaltic la CoO.

Oxidul cobaltic Co2O3 se formeaza la incalzirea azotatului de cobalt la 180 C. Densitatea acestei combinatii sub forma unei pulberi negre amorfe este egala cu 5,18 g/cm3; hidrogenul il reduce la 125 C in oxid cobalto-cobaltic, la 200 C in oxid cobaltos, iar la 250 C in cobalt metalic. Oxidul cobaltic Co2O3 se decompune la 895 C.

In afara acestor trei oxizi descrisi s-a mai obtinut un bioxid de cobalt CoO2, prin precipitarea solutiilor de saruri de cobalt cu hidroxid de sodiu; acest oxid este insa atat de instabil, incat la spalare se descompune partial, iar prin incalzire la 100 C se descompune complet.

Solubilitatea oxigenului in cobalt solid se caracterizeaza la diferite temperaturi prin urmatoarele cifre:

Temperaturi, C









Solubilitatea oxigenului

In cm3/100 g Co-a

Co-b


























Dupa cum rezulta din aceste date, solubilitatea hidrogenului in ambele faze creste cu temperatura. Totusi, la trecerea formei Co-a in Co-b solubilitatea oxigenului scade brusc. Oxigenul dizolvat ridica temperatura de transformare poliforma a cobaltului de la 850 la 875 C.

Cobaltul si sulful. Inca de multa vreme s-a gasit in natura o combinatie naturala a sulfului cu cobaltul cu formula CoS, cunoscuta sub numele de siepurita. Aceasta combinatie a mai fost obtinuta de o serie de cercetatori prin actiunea unei solutii apoase sau prin incalzirea sulfatului de cobalt cu carbune. Sulfura sintetica se obtine sub forma unei pulberi negre amorfe sau sub forma unor prisme cenusii cu densitatea 5,45 g/cm3, care se topesc la 1116 C. caldura de formare a combinatiei CoS din elemente este egala cu +20,57 kcal/mol. Aceasta combinetie se oxideaza usor in contact indelungat cu aerul si se transforma in sulfat. CoS topita formeaza o masa roscata sau alba argintie.

In afara combinatiei CoS s-au mai obtinut, sintetic, o serie de sulfuri de cobalt: Co3S4, Co2S3 si CoS2.

Sulfura de cobalt Co3S4 a fost obtinuta prin incalzirea unor solutii de sulfat de potasiu si clorura de cobalt in tub inchis la 160 - 180 C. Se prezinta sub forma unor cristale cubice de culoare cenusie inchisa, cu greutate specifica 4,86.

Combinatia Co2S3 se poate obtine prin incalzirea la 1200 - 1300 C a unui amestec de sulf, carbonat de potasiu si carbonat de cobalt. Aceasta sulfura este o substanta cristalina neagra cu greutatea specifica 4,8. Caldura de formare a sulfurii Co2S3 din elemente este egala cu +40 kcla/mol.

Cea mai bogata combinatie a cobaltului in sulf are formula CoS2, iar greutatea ei specifica este cea mai mica in comparatie cu toate celelalte combinatii ale cobaltului, fiind 4,269 g/cm3; aceasta combinatie se formeaza cu degajarea unei cantitati de caldura de 37 kcal/mol. Aceasta sulfura de cobalt a fost separata pentru prima oara din masa obtinuta la incalzirea oxidului cobaltos cu sulf sau in curent de hidrogen sulfurat. Aerul umed oxideaza aceasta combinatie. La cald ea pierde sulf.

Combinatia CoS a fost identificata si la elaborarea diagramei de echilibru a sistemului cobalt-sulf, pana la un continut de 33,6% sulf, prim metoda analizei termice. Totusi, alaturi de sulfura CoS s-a pus in evidenta in acest sector din diagrama existenta combinatiilor Co4S3 si Co6S5.

La 879 C si la un continut de 26,5% sulf, sistemul prezinta un punct eutectic care corespunde cristalizarii simultane a formei Co-b si a solutiei solide de cobalt in combinatia Co4S3 (solutia solida b La 788 C solutia solida b sufera o scindare eutectica in Co-b si combinatia Co6S5.

Combinatia Co4S3 se formeaza la 935 C printr-o reactie peritectica: CoS + topitura ↔Co4S3.

Cobaltul si azotul. S-a stabilit ca chiar daca se produce combinarea directa a cobaltului cu azotul, aceasta are loc numai intr-o masura foarte mica si este foarte lenta. Prin incalzirea cobaltului in amoniac la 470 C, concentratia azotului in cobalt poate ajunge la 10,33%. Combinatia de culoare neagra care se formeaza si asupra careia apa nu are nici o actiune are formula Co3N2. Aceasta combinatie s-a mai obtinut prin incalzirea la 2000 C a amestecului de cianura si oxid cobaltic, cat si prin descompunerea termica a amidurii de cobalt.

Pulberea de cobalt tinuta un timp indelungat la 250 - 300 C in amoniac formeaza o a doua nitrura de cobalt cu compozitia Co3N. Deoarece pulberea de cobalt nu formeaza nitrura la 1300 C nici in amoniac, nici in azot, se presupune ca aceasta nitrura se disociaza in intregime la temperaturi mult mai scazute.

S-a stabilit, prin cercetarea sistemului cobalt-azot, ca in domeniul aliajelor bogate in cobalt exista doua combinatii a caror compozitie corespunde formulelor Co3N si Co2N. Aceste combinatii au fost obtinuet prin actiunea amoniacului la 380 C asupra cobaltului metalic, redus la hidrogen la 350 C din Co3O4 si prin actiunea azotului asupra fluorurii de cobalt CoF2 la 360 C. Ambele nitruri  sunt de culoare neagra cenusie. Reactioneaza cu acizii slabi la rece, foarte lent. Se dizolva repede in acid clorhidric concentrat si acid azotic. Se dizolva lent in acid sulfuric concentrat. Ambele nitruri se dizolva repede la cald in acizi diluati. Densitatea nitrurii Co3N este egala cu 7,1, iar a nitrurii Co2N cu 6,3 g/cm3.

Solubilitatea azotului in cobalt la 600 C determinata prin metoda analizei roentgenografice este egala cu 0,63%.

Cobaltul si fosforul. Se pot obtine aliaje de cobalt cu fosfor pe diferite cai: incalzirea cobaltului cu fosfor; actiunea hidrogenului fosforat asupra clorurii de cobalt; incalzirea unui amestec de cobalt sau oxid de cobalt, cenusa de oase, cuart si carbon sau dupa S.F. Jemciujnii si I.P. Sepelev prin dizolvarea fosforului in cobalt lichid. Acesti cercetatori au elaborat domeniul din diagrama de topire a acestui sistem. Aliajele au fost preparate prin topirea cobaltului cu aliajul cobalt-fosfor, care contine 21% fosfor.



In literatura mai exista comunicari asupra obtinerii unor combinatii mai bogate in fosfor:

o fosfura cu compozitia Co3P4 obtinuta prin trecerea vaporilor de

fosfor peste pulbere de cobalt proaspat redus; combinatia arde prin incalzire in clor, nu se dixolva in acid clorhidric concentrat, se dizolva usor in acid azotic;

o fosfura cu compozitia Co2P3 obtinuta prin incalzirea clorurii de

cobalt la 700 - 800 C in vapori de fosfor. La 900 - 980 C aceasta combinatie se descompune; la rece, nu se dizolva in acid clorhidric, acid azotic si nici in apa regala.

Totusi, cercetatorii din ultimii ani au confirmat numai existenta fosfurilor de cobalt cu compozitia Co2P, CoP si CoP3.

Caldurile formate ale fosfurilor de cobalt Co2P, CoP si CoP3 din elemente, sunt respectiv egale cu +42.9, +30.0 si +52 kcal/mol.

Cobaltul si carbonul. Combinatia cobaltului cu carbonul - carbura de cobalt Co3O - a fost obtinuta pe cale chimica. Existenta acestei combinatii a mai fost stabilita prin studiul diagramei de aechilibru a aliajelor din sistemul cobalt-carbon.

Cobaltul lichid dizolva energic carbonul, dar solutia formata se descompune la racire in grafit si cobalt, din care cauza chiar in probele calite se pot vedea numai urme de carbura.

Solubilitatea carbonului in cobalt lichid la 2415 C (presiunea 30 mm col mercur) este egala cu 7,4% iar in cobalt solid la temperatura eutecticului, 0,8%. Eutecticul se formeaza intre solutiile solide saturate de carbon in cobalt si combinatia Co3C la un continut de 2,4% carbon si temperatura 1308 C. solubilitatea carbonului in cobalt solid scade prin micsorarea temperaturii iar la temperatura camerei este numai 0,1%. Prin marirea continutului de carbon in limitele solubilitatii sale in cobaltul solid, temperatura de transformare magnetica si polimorfa scade necontenit.

Proprietatile catorva saruri de cobalt. Clorul, bromul si ionul reactioneaza la cald cu cobaltul formand balogenurile corespunzatoare. Clorura de cobvalt CoCl2 anhidra este foarte putin volatila pana la 650 C, dar la temperaturi mai inalte volatilitatea sa creste brusc. CoCl2 se dizolva in apa; se dizolva mai bine in alcool etilic si metilic, formand solutii colorate in albastru. Greutatea specifica a clorurii CoCl2 este 3,356, punctul de topire 730 C, iar punctul de fierbere 1050 C.

Fluorura de cobalt CoF2 este putin solubila in apa, iar bromura de cobalt CoBr2 se dizolva in apa mai bine decat clorura de cobalt. Bromura de cobalt este higroscopica si absoarbe repede umezeala.

Iodura de cobalt CoI2 este o substanta neagra verzuie. Ea este relativ putin stabila si se descompune la 575 C.


Intrebuintarea cobaltului in tehnica


Primele incercari de utilizarea cobaltului drept component al aliajelor au fost facute in urma dezvoltarii fabricarii tipurilor speciale de oteluri. S-a stabilit, cu aceasta ocazie, ca prin adaugarea cobaltului la aliajele fier-carbon nu se obtin rezultate deosebite; otelul nu se modifica datorita faptului ca cobaltul dilueaza sau inlocuieste fierul din aliaje. Primul succes insemnat in utilizarea cobaltului a fost introducerea sa in cantitati pana la 4% in otelurile de taiere rapida. Ulterior s-a mai facut inca o descoperire importanta prin crearea aliajelor dure de tipul stelitilor, cu o duritate mult mai mare decat a otelurilor de taiere rapida si care asigura posibilitatea aschierii metalelor cu asemenea viteze despre care mai inainte nici nu putea fi vorba. Mai mult, stelitii, spre deosebire de otelurile pentru taierea rapida cunoscute pana atunci, nu necesitau nici un tratament termic si puteau fi utilizati in stare turnata.

Duritatea medie a stelitilor, aliaje dure turnate, care contin 40 - 50% Co, 13 - 35% Cr, 5 - 25% W si 1,5 - 3,0% C, se datoreste prezentei carburilor de crom si wolfram. Aceste aliaje se utilizeaza sub forma unor placute turnate care se sudeaza pe scula aschietoare; datorita duritatii mari si rezistentei la cald, ele permit sa se mareasca, intr-o oarecare masura, viteza de taiere in raport cu cea a otelurilor.

Cu toate acestea, importanta stelitilor la fabricarea sculelor aschietoare s-a micsorat mult in prezent, deoarece duritatea si rezistenta aliajelor metaloceramice este mai mare .

Aliajele de tipul stelitilor rezista bine la oxidare, chiar la temperaturi inalte, cum si la actiunea acizilor.

Aliajele metaloceramice obtinute prin metoda sintetizarii sunt alcatuite din carburi de metale greu fuzibile (wolfram, titan, molibden, tantal, niobiu, vanadiu etc.), cimentate cu cobalt, iar uneori cu nichel, pentru a capata rezistenta dorita. Din grupa metalelor greu fuzibile, cele mai importante la fabricarea aliajelor metaloceramice sunt wolframul si titanul. Aliajele dure metaloceramice contin 3 - 15% Co (cu exceptia aliajului renix, in care metalul de cimentare este nichelul). Principalul avantaj al acestor aliaje consta in proprietatile lor aschietoare exceptionale si rezistenta la uzura care permit prelucrarea oricaror tipuri de oteluri cu viteze tehnice acceptabile.

In ultimele doua decenii s-au mai efectuat studii teoretice deosebit de importante prin care s-a dovedit ca punctul de vedere vechi, potrivit caruia introducerea cobaltului in aliajele de fier nu foloseste la nimic, este superficial si ca de fapt otelul cu cobalt este cel mai potrivit pentru fabricarea magnetilor permanenti. In marcile de oteluri pentru magneti permanenti utilizate in prezent, cea mai mare forta coercitiva o au marcile care contin cobalt [X6K3, X6K5, X7K10M si X9K15M, (H6K3, H6K5, H7K10M si H9K15M) care contin 2,5 - 16,5% Co].

N.T. Gudtov si K.M. Ghelfand recomanda pentru industrie utilizarea unor oteluri de taiere rapida cu marcile Pf1 (RF1) aliate cu un adaos de 10 - 12% Co. acest otel are o rezistenta la rosu mai mare decat otelul standard marca Pf1 (RF1). Dezavantajul otelului aliat cu cobalt consta in fragilitatea ceva mai mare si tendinta de a se decarbura, care dupa acesti cercetatori, se pot inlatura usor prin marirea temperaturii de revenire a otelului la 600 C si utilizarea unor substante de ungere protectoare.

Cobaltul se introduce uneori in cantitati pana la 5,5%, in otelurile de taiere rapida [otelul marca PK5 (RK5)], care isi pastreaza bine duritatea pana la 600 - 625 C si permit astfel, viteze mai mari de taiere, decat otelurile de scule obisnuite.

Pe baza sistemului fier-cobalt-nichel, s-a creat un aliaj a carui dilatare termica este apropiata de dilatarea sticlei la rosu. Compozitia acestui aliaj este 27% Ni, 29% Co, 0,6% Mn, iar restul fier.

Pe baza de cobalt s-a creat de asemenea seria aliajelor refractate, rezistente pana la 900 C. compozitia catorva dintre aceste aliaje este urmatoarea:

Nr. aliajului

Compozitia chimica, %


Co

Cr

Mn

Ni

W

Nb

C

Fe






































Cobaltul se introduce in cantitati de 5 - 25% in compozitia diferitelor aliaje cu proprietati magnetice superiaore, utilizate la fabricarea magnetilor permanenti.

Cobaltul este de asemenea unul dintre componentii unui mare numar de aliaje antiacide; astfel, cel mai bun aliaj pentru fabricarea anozilor insolubile este cel care are compozitia: 75% Co, 13% Si, 7% Cr si 5% Mn. Acest aliaj este superior platinei in ceea ce priveste stabilitatea fata de acizii azotic si clorhidric. Aliajul cu compozitia: 56% Ni, 22% Fe, 19,5% Co si 2,5% Mn rezista bine la acid clorhidric concentrat la 80 C.

Aliajele de cobalt cu crom au o rezistivitate ridicata si pot fi utilizate la rezistentele de incalzire ale cuptoarleor electrice.

Cobaltul nu se utilizeaza in practica fabricarii aliajelor neferoase, desi exista lucrari care indica utilitatea introducerii acestui metal in unele aliaje cum sunt, de exemplu, bronzurile de aluminiu pentru a le afina (innobila) structura. Aceasta se datoreste faptului ca cobaltul este un metalrelaiv scump, ci si posibilitati de a ameliora proprietatile acestor aliaje prin adaugarea unor metale mai raspandite si mai ieftine cum sunt cromul, titanul etc. Cobaltul se gaseste, de obicei in cantitati mici in aliajele de nichel, deoarece este un insotitor permanent al nichelului si intra impreuna cu acesta in compozitiile aliajelor.

Cifrele de mai jos, care se refera la consumul de cobalt in industria S.U.A. in anul 1941, dau o imagine asupra utilizarii cobaltului in diferite scopuri:

Scule pentru foraj si aschiere


Aliaje magnetice


Sarme pentru sudura


Oteluri speciale


Diverse (instrumente chirurgicale, pigmenti si emailuri, supape, matrite, acoperiri, cataliza)





Bibliografie: M. P. Salinski, “Proprietatile fizico-chimice ale elementelor”






loading...









Copyright © Contact | Trimite referat


Ultimele referate adaugate
Mihai Beniuc
   - Mihai beniuc - „poezii"
Mihai Eminescu Mihai Eminescu
   - Mihai eminescu - student la berlin
Mircea Eliade Mircea Eliade
   - Mircea Eliade - Mioara Nazdravana (mioriţa)
Vasile Alecsandri Vasile Alecsandri
   - Chirita in provintie de Vasile Alecsandri -expunerea subiectului
Emil Girlenu Emil Girlenu
   - Dragoste de viata de Jack London
Ion Luca Caragiale Ion Luca Caragiale
   - Triumful talentului… (reproducere) de Ion Luca Caragiale
Mircea Eliade Mircea Eliade
   - Fantasticul in proza lui Mircea Eliade - La tiganci
Mihai Eminescu Mihai Eminescu
   - „Personalitate creatoare” si „figura a spiritului creator” eminescian
George Calinescu George Calinescu
   - Enigma Otiliei de George Calinescu - geneza, subiectul si tema romanului
Liviu Rebreanu Liviu Rebreanu
   - Arta literara in romanul Ion, - Liviu Rebreanu














loading...



Cauta referat
Scriitori romani