Cobalt – Propriétés – Prix – Applications – Production

À propos de Cobalt

Le cobalt se trouve dans la croûte terrestre uniquement sous forme chimiquement combinée, à l’exception de petits gisements trouvés dans des alliages de fer météorique naturel. L’élément libre, produit par fusion réductrice, est un métal gris argenté dur et brillant.

Résumé

Élément	Cobalt
Numéro atomique	27
Catégorie d’élément	Métal de transition
Phase à STP	Solide
Densité	8,9 g/cm3
Résistance à la traction ultime	800 MPa
Limite d’élasticité	220 MPa
Module de Young	209 GPa
Échelle de Mohs	5
Dureté Brinell	800 MPa
Dureté Vickers	1040 MPa
Point de fusion	1495°C
Point d’ébullition	2927°C
Conductivité thermique	100W/mK
Coefficient de dilatation thermique	13 µm/mK
Chaleur spécifique	0,42 J/g·K
Température de fusion	16,19 kJ/mol
Chaleur de vaporisation	376,5 kJ/mol
Résistivité électrique [nanoohmmètre]	62,4
Susceptibilité magnétique	N / A

Applications du Cobalt

Le cobalt a été utilisé dans de nombreuses applications industrielles, commerciales et militaires. Le cobalt est principalement utilisé dans les batteries lithium-ion et dans la fabrication d’alliages magnétiques, résistants à l’usure et à haute résistance. Superalliages à base de cobalt. Cette classe d’alliages est relativement nouvelle. En 2006, Sato et al. découvert une nouvelle phase dans le système Co–Al–W. Contrairement aux autres superalliages, les alliages à base de cobalt se caractérisent par une matrice austénitique renforcée en solution solide (fcc) dans laquelle une faible quantité de carbure est distribuée. Bien qu’ils ne soient pas utilisés commercialement dans la mesure des superalliages à base de Ni, les éléments d’alliage trouvés dans les alliages à base de Co de recherche sont C, Cr, W, Ni, Ti, Al, Ir et Ta. Ils possèdent une meilleure soudabilité et une meilleure résistance à la fatigue thermique par rapport à l’alliage à base de nickel. En outre, ils ont une excellente résistance à la corrosion à haute température (980-1100°C) en raison de leur teneur en chrome plus élevée. Plusieurs composés du cobalt sont des catalyseurs d’oxydation. Les catalyseurs typiques sont les carboxylates de cobalt (appelés savons de cobalt). Ils sont également utilisés dans les peintures, les vernis et les encres comme « agents de séchage » par l’oxydation des huiles siccatives.

 

 

Production et prix du Cobalt

Les prix des matières premières changent quotidiennement. Ils dépendent principalement de l’offre, de la demande et des prix de l’énergie. En 2019, les prix du Cobalt pur se situaient autour de 210 $/kg.

En 2016, 116 000 tonnes de cobalt ont été utilisées. Les principaux minerais de cobalt sont la cobaltite, l’érythrite, le glaucodot et la skutterudite (voir ci-dessus), mais la plupart du cobalt est obtenu en réduisant les sous-produits de cobalt de l’extraction et de la fusion du nickel et du cuivre. Étant donné que le cobalt est généralement produit en tant que sous-produit, l’approvisionnement en cobalt dépend dans une large mesure de la faisabilité économique de l’extraction du cuivre et du nickel sur un marché donné.

Source : www.luciteria.com

Propriétés mécaniques du Cobalt

Force du Cobalt

En mécanique des matériaux, la résistance d’un matériau est sa capacité à supporter une charge appliquée sans rupture ni déformation plastique. La résistance des matériaux considère essentiellement la relation entre les charges externes appliquées à un matériau et la déformation ou la modification des dimensions du matériau qui en résulte. Lors de la conception de structures et de machines, il est important de tenir compte de ces facteurs, afin que le matériau sélectionné ait une résistance suffisante pour résister aux charges ou forces appliquées et conserver sa forme d’origine. La résistance d’un matériau est sa capacité à supporter cette charge appliquée sans défaillance ni déformation plastique.

Pour la contrainte de traction, la capacité d’un matériau ou d’une structure à supporter des charges tendant à s’allonger est appelée résistance ultime à la traction (UTS). La limite d’élasticité ou la limite d’élasticité est la propriété du matériau définie comme la contrainte à laquelle un matériau commence à se déformer plastiquement, tandis que la limite d’élasticité est le point où la déformation non linéaire (élastique + plastique) commence.

Voir aussi: Résistance des matériaux

Résistance à la traction ultime du Cobalt

La résistance à la traction ultime du cobalt est de 800 MPa.

Limite d’élasticité du Cobalt

La limite d’élasticité du cobalt  est de 220 MPa.

Module de Young du Cobalt

Le module de Young du cobalt est de 209 GPa.

Dureté du Cobalt

En science des matériaux, la dureté est la capacité à résister à  l’indentation de surface (déformation plastique localisée) et  aux rayures. Le test de dureté Brinell est l’un des tests de dureté par indentation, qui a été développé pour les tests de dureté. Dans les tests Brinell, un pénétrateur sphérique dur est forcé sous une charge spécifique dans la surface du métal à tester.

La dureté Brinell du cobalt est d’environ 800 MPa.

La méthode d’essai de dureté Vickers a été développée par Robert L. Smith et George E. Sandland chez Vickers Ltd comme alternative à la méthode Brinell pour mesurer la dureté des matériaux. La méthode d’essai de dureté Vickers peut également être utilisée comme méthode d’essai de microdureté, qui est principalement utilisée pour les petites pièces, les sections minces ou les travaux en profondeur.

La dureté Vickers du cobalt est d’environ 1040 MPa.

La dureté à la rayure est la mesure de la résistance d’un échantillon à la déformation plastique permanente due au frottement d’un objet pointu. L’échelle la plus courante pour ce test qualitatif est l’échelle de Mohs, qui est utilisée en minéralogie. L’échelle de Mohs de dureté minérale est basée sur la capacité d’un échantillon naturel de minéral à rayer visiblement un autre minéral.

Le cobalt a une dureté d’environ 5.

Voir aussi: Dureté des matériaux

Cobalt – Structure cristalline

Une structure cristalline possible du cobalt est une structure hexagonale compacte.

Dans les métaux et dans de nombreux autres solides, les atomes sont disposés en réseaux réguliers appelés cristaux. Un réseau cristallin est un motif répétitif de points mathématiques qui s’étend dans tout l’espace. Les forces de la liaison chimique provoquent cette répétition. C’est ce motif répété qui contrôle les propriétés telles que la résistance, la ductilité, la densité, la conductivité (propriété de conduire ou de transmettre la chaleur, l’électricité, etc.) et la forme. Il existe 14 types généraux de ces modèles connus sous le nom de réseaux de Bravais.

Voir aussi: Structure cristalline des matériaux

Structure cristalline du Cobalt

Propriétés thermiques du Cobalt

 

Cobalt – Point de fusion et point d’ébullition

Le point de fusion du cobalt est de 1495°C.

Le point d’ébullition du cobalt est de 2927°C.

Notez que ces points sont associés à la pression atmosphérique standard.

Cobalt – Conductivité thermique

La conductivité thermique du cobalt est de 100 W/(m·K).

Les caractéristiques de transfert de chaleur d’un matériau solide sont mesurées par une propriété appelée la conductivité thermique, k (ou λ), mesurée en W/mK. C’est une mesure de la capacité d’une substance à transférer de la chaleur à travers un matériau par conduction. Notez que la loi de Fourier s’applique à toute matière, quel que soit son état (solide, liquide ou gazeux), par conséquent, elle est également définie pour les liquides et les gaz.

Coefficient de dilatation thermique du Cobalt

Le coefficient de dilatation thermique linéaire du cobalt est  de 13 µm/(m·K)

La dilatation thermique est généralement la tendance de la matière à changer ses dimensions en réponse à un changement de température. Il est généralement exprimé sous la forme d’un changement fractionnaire de longueur ou de volume par unité de changement de température.

Cobalt – Chaleur spécifique, chaleur latente de fusion, chaleur latente de vaporisation

La chaleur spécifique du cobalt est de 0,42 J/g K.

La capacité calorifique est une propriété extensive de la matière, c’est-à-dire qu’elle est proportionnelle à la taille du système. La capacité thermique C a l’unité d’énergie par degré ou d’énergie par kelvin. Lors de l’expression du même phénomène en tant que propriété intensive, la capacité thermique est divisée par la quantité de substance, de masse ou de volume, ainsi la quantité est indépendante de la taille ou de l’étendue de l’échantillon.

La chaleur latente de fusion du cobalt est de 16,19 kJ/mol.

La chaleur latente de vaporisation du cobalt est de 376,5 kJ/mol.

La chaleur latente est la quantité de chaleur ajoutée ou retirée d’une substance pour produire un changement de phase. Cette énergie décompose les forces d’attraction intermoléculaires, et doit également fournir l’énergie nécessaire pour dilater le gaz (le pΔV travail). Lorsque la chaleur latente est ajoutée, aucun changement de température ne se produit. L’enthalpie de vaporisation est fonction de la pression à laquelle cette transformation a lieu.

Cobalt – Résistivité électrique – Susceptibilité magnétique

La propriété électrique fait référence à la réponse d’un matériau à un champ électrique appliqué. L’une des principales caractéristiques des matériaux est leur capacité (ou leur incapacité) à conduire le courant électrique. En effet, les matériaux sont classés selon cette propriété, c’est-à-dire qu’ils sont divisés en conducteurs, semi-conducteurs et non-conducteurs.

Voir aussi: Propriétés électriques

La propriété magnétique fait référence à la réponse d’un matériau à un champ magnétique appliqué. Les propriétés magnétiques macroscopiques d’un matériau sont une conséquence des interactions entre un champ magnétique extérieur et les moments dipolaires magnétiques des atomes  qui le constituent. Différents matériaux réagissent différemment à l’application du champ magnétique .

Voir aussi: Propriétés magnétiques

Résistivité électrique du Cobalt

La résistivité électrique du cobalt est de 62,4 nΩ⋅m.

La conductivité électrique  et son inverse, la résistivité électrique, est une propriété fondamentale d’un matériau qui quantifie la manière dont le cobalt conduit le flux de courant électrique. La conductivité électrique ou conductance spécifique est l’inverse de la résistivité électrique.

Susceptibilité magnétique du Cobalt

La susceptibilité magnétique du cobalt est N/A.

En électromagnétisme, la susceptibilité magnétique est la mesure de l’aimantation d’une substance. La susceptibilité magnétique est un facteur de proportionnalité sans dimension qui indique le degré d’aimantation du cobalt en réponse à un champ magnétique appliqué.