Ist Kobalt magnetisch – Hier finden Sie Wissenswertes über Kobaltmagnetismus

Ja, Kobalt (Co) ist ein magnetisches Material. Es gehört zu den natürlich vorkommenden ferromagnetischen Materialien. Weitere ferromagnetische Metalle sind Nickel (Ni), Eisen (Fe), Gadolinium (Gd), Dysprosium (Dy) und Terbium (Tb).

Aber was ist das Besondere am Kobaltmagnetismus oder seinen Eigenschaften?

Genau darauf konzentrieren wir uns in diesem Ratgeber.

Kobalt ist ein natürlich magnetisches Material

Cobalt
Cobalt

Ferromagnetische Materialien sind für ihr einzigartiges Verhalten bekannt, wenn man sie einem Magnetfeld aussetzt. Das heißt, Ferromagnetismus ist gekennzeichnet durch:

  • Magnetische Permeabilität
  • Fähigkeit, Permanentmagnete zu werden
  • Hohe Anziehungskraft auf Magnete
  • Leicht Magnetismus zu induzieren

Kobalt ist ein natürlich vorkommendes ferromagnetisches Material. Daher ist es von Natur aus ein magnetisches Material.

Im Kobalt gibt es atomare Dipole, die in die gleiche Richtung ausgerichtet sind. Selbst wenn kein Magnetfeld vorhanden ist, erfahren Kobaltdomänen daher ein magnetisches Nettomoment.

 

Es ist jedoch zu beachten, dass selbst innerhalb von Kobalt das magnetische Moment in den benachbarten Domänen unterschiedliche Richtungen aufweisen kann. Dies kann zur Aufhebung des gesamten magnetischen Moments führen. Wenn jedoch nur ein kleines Magnetfeld angelegt wird, orientieren sie sich leicht und bilden Permanentmagnete.

Darüber hinaus ist das obige Phänomen auf die einzigartige Anordnung der Elektronen in Kobalt zurückzuführen. Im d-Orbital von Kobalt gibt es drei ungepaarte Elektronen. Es sind die ungepaarten Elektronen, die zur magnetischen Eigenschaft des Kobalts beitragen.

Kobaltstruktur vs. Magnetismus

Cobalt
Cobalt

Natürlich kommt Kobalt in zwei kristallographischen Hauptstrukturen vor. Das ist das:

  • Flächenzentrierte kubische (FCC) Struktur
  • Sechseckig dicht gepackte (HCP) Struktur

Diese Strukturen tragen neben der Elektronenkonfiguration zum Kobaltmagnetismus bei. Selbst in seiner reinen Form hat Kobalt ein starkes magnetisches Moment. Mit dieser einzigartigen Ausrichtung erfährt Kobaltmaterial Ferromagnetismus.

Wahrscheinlich fragen Sie sich, was Ferromagnetismus ist. Nun, hier sind einige allgemeine Eigenschaften, die Sie von den magnetischen Eigenschaften von Kobalt und anderen ferromagnetischen Materialien erwarten sollten:

  • Permanente Dipolmomente in den Domänen
  • Das äußere Magnetfeld bestimmt die Ausrichtung der Atomdipole
  • Der Magnetisierungsgrad ist groß und direkt proportional zum Magnetisierungsfeld
  • Große magnetische Suszeptibilität
  • Große magnetische Flussdichte und relative Permeabilität
  • Wird vom Magnetfeld stark angezogen
  • Ihre magnetische Eigenschaft hängt von der Temperatur ab. Bei Temperaturen über dem Curie-Punkt gehen ferromagnetische Materialien in paramagnetische über.

Magnetische Eigenschaften von Kobalt

Da der Magnetismus von Kobalt in der Natur vorkommt, sind bestimmte Eigenschaften erwähnenswert;

  • Hohe magnetische Permeabilität – das heißt, magnetische Kobaltdomänen richten sich leicht an das vorhandene Magnetfeld aus.
  • Mit Kobalt können Sie ein starkes Magnetfeld erzeugen, was es zur perfekten Wahl für die meisten Anwendungen in der Magnetherstellung macht.
  • Kobalt weist eine sehr hohe Curies-Temperatur auf. Die Temperatur wird auf 1,121 °C bzw. 2,050 °F geschätzt. Denken Sie daran, dass dies eine Temperatur ist, ab der ein Material alle seine magnetischen Eigenschaften verliert. Daher können Sie Kobalt für Hochtemperaturanwendungen wählen.
  • Kobalt ist für seine Magnetostriktion bekannt. Das heißt, Kobalt hat in seiner reinen Form einen der höchsten Magnetostriktionskoeffizienten. Im Idealfall ist dies die Fähigkeit eines Materials, während der Magnetisierung seine Abmessungen oder seine Form zu ändern.

Magnetische Eigenschaften von Kobaltlegierungen

Da es sich um ein ferromagnetisches Material handelt, können Sie Kobalt verwenden, um die magnetischen Eigenschaften von nichtmagnetischem Material zu verbessern. Darüber hinaus verbessert das Legieren von Kobalt bestimmte Eigenschaften, die es in vielen Anwendungen funktionsfähig machen können.

Denken Sie daran, dass es heutzutage viele magnetische Kobaltlegierungen gibt, die in vielen Anwendungen eine wichtige Rolle spielen. Schauen wir uns einige gängige Optionen an:

KobaltlegierungFerienhäuser
Kobalt-Chrom· Hohe spezifische Festigkeit

· Verbesserte Biokompatibilität

· Verbesserte magnetische Eigenschaften als reines Kobaltmaterial

· Zu den gängigen Anwendungen gehören orthopädische Implantate, Gasturbinen, Zahnimplantate, MRT usw.

Kobalt-Samarium· Hohe magnetische Energie

· Anwendungsbeispiele sind elektrische Generatoren und Motoren, die starke Permanentmagnete erfordern

 

Natürlich gibt es viele Legierungen auf Kobaltbasis. Sie können Kobalt mit Eisen, Wolfram, Nickel usw. legieren. Jede Legierung auf Kobaltbasis bietet einzigartige Eigenschaften und einen besseren Magnetismus.

Testen des Magnetismus in Kobalt

Obwohl der Magnetismus von Kobalt natürlicherweise vorhanden ist, lässt sich der Grad des Magnetismus immer bestimmen. Dies ist insbesondere bei der Arbeit mit Kobaltlegierungen ein kritischer Aspekt.

Beispielsweise variieren die magnetischen Eigenschaften von Alnico-Magneten und Samarium-Kobalt-Magneten stark. Heutzutage gibt es viele Möglichkeiten, die magnetischen Eigenschaften von Kobalt zu messen. Einige beliebte Optionen sind:

  • Vibrationsprobenmagnetometer (VSM) – Sie können das magnetische Moment und in gewissem Maße die magnetische Sättigung oder sogar die Koerzitivfeldstärke bestimmen.
  • Supraleitendes Quanteninterferenzgerät – Sie können die Magnetisierungseigenschaften von Kobalt untersuchen.

Wie Kobalt im Vergleich zu anderen ferromagnetischen Materialien abschneidet

Obwohl es viele ferromagnetische Materialien gibt, vergleichen wir Kobalt mit einigen der beliebtesten Materialien – Eisen und Nickel. In den meisten magnetischen Werkstoffen findet man als Legierungselement meist Nickel und Eisen.

Ferromagnetisches MaterialVergleich von ferromagnetischem Material mit Kobalt
Eisen (Fe)· Von Natur aus magnetisch

· Eisen hat eine niedrigere Curie-Temperatur als Kobalt

· Kobalt hat bessere magnetostriktive Eigenschaften als Eisen. Daher ist Kobalt für bessere und präzisere mechanische Uhrwerke bekannt.

Nickel (Ni)· Kobalt hat eine höhere Curie-Temperatur als Nickel

· Nickel bietet eine bessere Korrosionsbeständigkeit als Kobalt.

 

Anwendungen von Kobalt

Die magnetischen Eigenschaften von Kobalt spielen in vielen Anwendungen eine wichtige Rolle, wie zum Beispiel:

Alnico-Magneten
Alnico-Magneten

Kobaltlegierungen werden zur Herstellung von Aktoren oder Sensoren verwendet

Aufgrund seiner magnetischen Eigenschaften wird Kobalt häufig zur Herstellung von Sensoren und Aktoren verwendet. Bestimmte Eigenschaften wie Magnetostriktion machen Kobalt zur perfekten Wahl für Anwendungen, die präzise mechanische Bewegungen erfordern.

Wenn Sie Kobalt magnetisieren, verändert es leicht seine Form oder Abmessungen. Daher ist es die perfekte Wahl für Anwendungen, die präzise mechanische Momente erfordern.

Datenspeicherlösungen

Sie können eine Legierung auf Kobaltbasis magnetisieren, um Informationen in Form von Magnetfeldern zu speichern. Üblicherweise erfolgt der Datenspeicher in Form magnetischer Körner. Mit einer kobaltbasierten Festplatte oder anderen Speichermedien können Sie Informationen auf Ihren Systemen einfach speichern und abrufen.

Herstellung von Magneten

Als ferromagnetisches Material wird Kobalt häufig zur Herstellung von Permanentmagneten verwendet. Alnico-Magnete bestehen beispielsweise hauptsächlich aus einer Legierung aus:

  • Aluminium (Al)
  • Nickel (Ni)
  • Kobalt (Co)

Darüber hinaus haben wir Samarium-Kobalt-Magnete (SmCo-Magnete). Wo wir haben:

  • Samarium (SM)
  • Kobalt (Co) ist neben anderen das Hauptelement.

Daher ist es ganz klar, welche Rolle die magnetischen Eigenschaften von Kobalt im Herstellungsprozess der Magnete spielen. Denken Sie daran, dass Magnete bei der Herstellung von Motoren, Generatoren, Separatoren, Hebezeugen usw. wichtig sind.

Andere Ausrüstung

Viele Maschinen sind auf leistungsstarke Magnete aus Kobalt angewiesen. Ein gutes Beispiel ist die Magnetresonanztomographie (MRT), bei der Magnete aus Kobaltlegierungen verwendet werden. Darüber hinaus ist Kobalt nicht nur aufgrund seiner magnetischen Eigenschaften, sondern auch aufgrund der hohen Curie-Temperatur eine beliebte Wahl.

Kurz gesagt, die magnetischen Eigenschaften von Kobalt spielen in der heutigen Industrie eine wesentliche Rolle. Von der Elektro-, Medizin- und Automobilindustrie bis hin zur Messindustrie.

Weitere Ressourcen:

Ferromagnetische Materialien – Quelle: SCIENCE DIRECT

Ist Eisen magnetisch – Quelle: HM

Cobalt – Quelle: BRITANNICA

Ist Nickel magnetisch – Quelle: HM

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