中國粉體網訊  鈷在硬質合金、催化劑、電子器件、特種工具、磁性材料、電池、貯氫合金電極以及特種涂層等領域中有著極為重要的應用。近年來，隨著工業(yè)和科技的迅猛發(fā)展，對鈷粉的需求日益增加，對其品質的要求也更加嚴格。

鈷的性質

地殼中的鈷的含量為0.018%，已探明陸地鈷儲量約1000萬t以上，但獨立形成的鈷礦床不多，它通常經伴生元素的形態(tài)存在于鎳、銅、鐵和銀等有用礦物中，作為副產品回收。我國鈷的地質儲量，主要集中在甘肅、山西、新疆、青海、海南和四川六省、自治區(qū)的大型礦主地及周圍的中小型號礦產地。

鈷是具有金屬光澤的灰色金屬，其物理、化學性質與鐵和鎳相似，擁有良好的鐵磁性和延展性�，F(xiàn)實生活中鈷的應用非常廣泛，如金剛石工具制造、高溫合金和硬質合金等領域都需要使用鈷，這是由于其具有高硬度、優(yōu)良的抗拉性能和良好的機械加工性能。

從電化學方面來考量，鈷屬于中等活潑的金屬，其物理和化學性質主要表現(xiàn)為以下幾個方面：

（1）鈷屬于同素異構多晶型金屬，隨著溫度的改變，不同晶型之間可以相互轉變，轉變溫度主要取決于鈷粉的純度，當鈷粉的純度較高時，其同素異型轉變溫度為697K；

（2）在溫度低于687K時，鈷的結構為密排六方結構的ε-Co，而當溫度高于687K時，鈷是以α-Co的相存在，屬于面心立方結構；

（3）鈷主要的氧化價態(tài)為+2和+3，化學性質穩(wěn)定，在常溫下鈷不與水發(fā)生反應，高溫條件下容易發(fā)生氧化，極細的鈷粉暴露在空氣中還會發(fā)生自燃；

（4）鈷易溶于鹽酸和硫酸，反應時生成二價的鈷鹽，鈷遇到濃硝酸容易被鈍化，而對堿及有機酸卻表現(xiàn)很強的耐腐蝕性。

鈷粉的應用

（1）硬質合金

鈷粉是硬質合金的主要原料之一，目前國內外的需求量逐年增加。隨著硬質合金工業(yè)的發(fā)展，硬質合金用鈷粉有3種發(fā)展趨勢：超細鈷粉、納米WC-Co粉末、球形鈷粉。這對原料鈷粉的質量要求越來越嚴格，不僅對鈷粉的化學成分提出了更高的要求，而且對鈷粉的物理性能如粒度、粒度分布、晶體形貌等也提出了嚴格的要求。要求粒度越來越細（粒度一般小于1.5μm），形貌為球形或類球形，粒度分布為正態(tài)分布。

硬質合金用鈷粉要求具有高的純度，這是因為，一方面，純鈷對碳化鎢能夠完全浸潤，對碳化鎢的把持力很高，從而提高硬質合金的強度。另一方面，當鈷粉中存在其他雜質，例如鉛、硅、鈣硫時，在合金燒結過程中將會影響合金的顯微結構和性能。

（2）陶瓷領域

超細鈷粉可以顯著改善陶瓷材料的顯微組織，優(yōu)化其性能。通常的陶瓷是借助于高溫高壓使各種顆粒融合在一起制成的。而將超細鈷粉壓成塊材后，由于顆粒之間界面的高能量，在較低溫度下燒結就能達到致密化的目的，且性能優(yōu)異，因此特別適用于電子陶瓷的制備，所制備的陶瓷具有塑性強、硬度高、耐高溫、耐腐蝕、耐磨等性能，而目還具有高磁化率、高矯頑力、低飽和磁矩、低磁耗以及光吸收效應。

超細鈷粉在建筑衛(wèi)生陶瓷領域也有廣闊的應用前景，除已被用做超細漿料、超細原料和超細色料提高產品質量外，還可為傳統(tǒng)的衛(wèi)生陶瓷工業(yè)帶來如下的變化：

①節(jié)約能源。陶瓷原料經過超細粉碎后，顆粒的表面能增加，活性增大，增加燒結驅動力，降低燒成溫度，從而達到降低能耗的目的。

②提高原料資源的利用率。降低原料的細度有可能通過增加遮蓋力，使低質原料達到優(yōu)質原料一樣的白度，從而也能生產出質量較好的衛(wèi)生陶瓷產品。

③提高產品的質量和檔次。陶瓷材料的超細化可以使制品的燒結溫度降低，致密度提高，使制品的性能得到改善和提高，從而改善制品的外觀質感和內在質量，使其質量和檔次得到提升。

④開發(fā)高檔次新產品。改變傳統(tǒng)的陶瓷粉體的加工工藝，開發(fā)高檔次、具有高附加值的新產品，是超細鈷粉技術在建筑衛(wèi)生陶瓷工業(yè)中應用的新熱點。

（3）催化方面

鈷粉在催化行業(yè)的使用也非常廣泛，主要是作為脫硫的催化劑用于石油工業(yè)的加鉛裂化上，同時作為苯二甲酸的凈化劑在聚酯纖維領域取得不錯的效果。據報道，在美國由于鈷粉催化劑的廣泛使用，其汽油平均含硫量得到控制，從最初的0.03%降到0.003%。據報道，納米鈷粉在聚碳硅烷熱裂解過程發(fā)揮著重要的催化作用，可以降低裂解溫度和促進了熱裂解過程中SiC晶粒的生長；同時納米鈷的氧化物（CoO、Co2O3和Co3O4）均可以用作催化劑，特別是Co2O3，在以下的分解反應中的催化效果十分明顯。

（4）電池行業(yè)

鈷在電池中的應用是引人注目的，特別是鋰離子電池的廣泛使用使得鈷的用量大大增加。在鎳氫電池中，摻雜了超細鈷粉的泡沫鎳電極具有較高的放電容量和大電流充放電循環(huán)穩(wěn)定性，近年來由于電池行業(yè)的迅猛發(fā)展，超細鈷粉的用量急劇上升。

在日常生活和高科技領域，納米鈷粉的應用前景也十分廣泛。據報道，在太陽能電池中添加適量的納米鈷粉，可以制備出光電轉化效率更高的新型太陽能電池，即使在雨天也能正常使用。研究發(fā)現(xiàn)這種新型太陽能的效率高，主要得益于其工作過程能量轉變形式單一，由太陽能轉化位電能，不存在凈變化。此成果具有重要的理論價值和應用價值，為科技工作者對太陽能電池的探索和研究奠定了基礎。

（5）特種工具

在特種工具行業(yè)鈷粉的使用也非常廣泛，特別是在飛行器、機場和船艦等領域發(fā)揮著非常重要的作用。在特種工具的制備過程中添加鈷粉可以改善材料的性能，例如在裝甲材料中加入適量的鈷粉并使其合金化可以提高裝甲材料的抗沖擊性能和韌性，可以防御炮彈攻擊；將納米鈷粉制備成的具有高強度、高硬度的材料，可以用于裝甲防護；同時將其制成具有耐高溫、散熱性能良好和導電性好的材料，可以用于防護涂層的腐蝕。

（6）電子器件行業(yè)

超細粉體具有高比表面積、高活性、特殊物理性質，致使它對外界環(huán)境如溫度、光、濕氣等十分敏感，外界環(huán)境的改變會迅速引起其表面或表面離子價態(tài)和電子運輸的變化，即引起其電阻的顯著變化，超細粉體的這種特有性能使之成為在傳感器方面最有應用前途的材料之一，可研制出響應速度快、靈敏度高、選擇性好的各種不同用途的傳感器。其還可做防紫外線、防雷達的隱身材料，電磁波、光波吸收材料等。

小結

隨著工業(yè)和科技的迅速發(fā)展，各行業(yè)對鈷粉質量的要求越來越高。鈷粉的形貌、粒徑及純度直接影響著后續(xù)產品的質量。那么，鈷粉有哪些制備方法呢？接下來請持續(xù)關注中國粉體網編輯為您做的介紹。

參考資料：

馬光等.鈷粉的制備、應用及我國的發(fā)展現(xiàn)狀.西北有色金屬研究院

吳家景.球形超細/納米鈷粉的制備工藝及機理.南昌大學

劉鵬成.超細鈷粉的制備工藝與表面改性技術研究.蘭州理工大學

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