• 钴的用途及应用领域



• 钴的应用现状

• 目前，钴的消费与应用的传统领域主要有电池材料、超级耐热合金、工具钢、硬质合金、磁性材料；以化合物形式消费的钴主要用作催化剂、干燥剂、试剂、颜料与染料等。钴-60是一种广为使用的放射性材料，在生物化学中广泛用于活化分析；在电镀、腐蚀和催化中用于示踪研究；在医疗中被用于放射检查与治疗。

• 磁性材料

• 钴是磁化一次就能保持磁性的少数金属之一。在热作用下，失去磁性的温度叫居里点。铁的居里点为769℃，镍为358℃，而钴可达1150℃。含有60%钴的磁性钢比一般磁性钢的矫顽磁力提高2.5倍。振动环境下，一般磁性钢失去差不多1/3的磁性。而钴钢仅失去2%-3.5%的磁性。由于钴优越的磁特性，被大量应用于高性能磁性材料的制造。
• 磁性材料是重要的功能材料，在电子工业和高科技领域起着非常重要的作用。钴在磁性材料领域应用分布如下：70%用于Alnico 永磁合金，20%用于Smco合金，10%用于其他稀土永磁材料。近几年来，不仅磁性材料的产量增加了很多，而且磁体市场的结构也发生了很大的变化。从世界范围来看，铝镍钴磁体的产量呈下降趋势，但近几年来我国进行的大规模电网改造使铝镍钴磁体的产量维持在2000吨左右，而衫钴合金的产量有逐年上升的势头。

• 硬质合金与超级合金

• 含有一定量钴的刀具钢可以显著提高钢耐磨性和切削性能，钴将合金组成中其他金属碳化物晶粒结合在一起，使合金具更高的韧性，并减少对冲击的敏感性能，这种合金熔焊在零件表面，可使零件的寿命提高3-7倍。含钴50%以上的司太立特硬质合金即使加热到1000℃也不会失去其原有的硬度。
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• 温度在1038℃以上时，钴基合金的优越性就显露无遗，特别适合用于制作高效率的高温发动机和汽轮机等，因此钴基合金被广泛地应用在航空航天和现代军事领域中。在航空涡轮发动机的结构材料中使用含20%-27%铬的钴基合金 可在不使用任何保护涂层的条件下 材料达到很高的抗氧化性。核反应堆供热工作室热介质涡轮发动机可以不检修而连续运转一年以上。
• 前瞻产业研究院《2013-2017年中国硬质合金行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》数据显示，2012年中国硬质合金产量为2.35万吨，硬质合金行业销售收入209亿元，硬质合金出口近5000吨，出口创汇超过3.6亿美元，硬质合金深加工产品产量达到6600吨，占合金总产量的1/3。目前中国是世界第一硬质合金生产国。金属钴在硬质合金领域卓越的性能表现使其需求也将呈现稳定增长趋势。

• 电池材料

• 目前钴的消耗量近40%用于充电电池材料，如用于锂离子电池的钴酸锂，用于镍氢电池的氧化亚钴等。
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• 钴最主要的用途是用于锂电池，锂离子电池的核心之一是它的正极材料，其中要用到钴酸锂(LiCoO2), 钴酸锂属于固体电解质，具有高能量密度和高的环保安全性。锂电池的优势在于电压范围宽，高能量密度，环保(和Ni-Cd、Ni-Mn相比较)。作为锂电池主要材料的钴酸锂的世界需求量2008年为3.29万吨（折合金属钴为1.97万吨)，产锂电池的主要国家集中在亚洲，分别是日本占40%(32%)、韩国占到30%(22%)中国占到28%(44%)，其中括号内为实际生产份额因为不少贴牌日本、韩国产的、实际产地在中国。
• 据统计，2014年我国钴酸锂行业钴消费量约2.7万吨，同比增加28.6%；而2014年国内钴酸锂的产能在6万吨，实际产量约为4.5万吨。

• 医疗行业

• 钴在医疗领域中也有广泛应用，钴的放射性同位素，可治疗皮肤病和恶性肿瘤，在青霉素中加入适量的钴，可以提高其疗效，对造血具有特殊功效的维生素B12(别名钴胺素)中，钴含量高达4.5%，此外，在人工关节材料和牙料填充剂中，也用到钴。

• 颜料

• 中华民族引以为荣的唐三彩、青花瓷、景泰蓝的釉料中就含钴，也只有钴颜料的蓝色才能历久弥新。钴作为颜料主要分为三种：钴蓝颜料、钴紫颜料、钴黑颜料。
• 钴蓝颜料
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• 钴蓝是一种历史非常悠久的颜料，我们的祖先最早用天然氧化钴(存在于矿石和植物中)作为陶器和瓷器中坯和釉的着色颜料，呈不同色调的蓝色和蓝绿色，而古代的希腊人和罗马人则最早将氧化钴用于玻璃的着色，呈天蓝色调。钴蓝的化学组成是CoO•Al2O3即铝酸钴，矿物组成是Co•Al2O4即钴铝尖晶石；钴蓝颜料有鲜明的色泽，着色强度很高，此外有极强的耐侯性、耐酸碱性，耐热可达1200oC以上，适用于作为陶瓷、玻璃、搪瓷、珐琅等材料的着色颜料。
• 钴紫颜料
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• 用于陶瓷、玻璃等制品装饰的钴紫颜料为磷酸钴，化学式为Co3(PO4)2，呈蓝相紫色，采用干法固相合成。如以部分锂化合物替代钴化合物，可制成磷酸锂钴，即CoLiPO4紫色颜料。
• 钴黑颜料
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• 主要有铁钴黑，其基本化学式为(Fe, Co)Fe2O4，尖晶石型晶体结构，主要用于陶瓷坯体的着色，其着色机理属于金属混相着色；还有铁钴铬黑，其化学式简式为：(Co, Fe)(Fe, Cr)2O4主要用作陶瓷釉料的着色，着色机理也是金属混相着色。

• 其他应用

• 饲料添加剂：动物，特别是反刍动物缺乏钴会造成消化能力下降、贫血等疾病，因此动物饲料中广泛添加微量的钴元素。
• 催化剂：钴的化合物还作为催化剂应用于石油化工行业，作为粘合剂应用于橡胶轮胎行业。

• 目前钴消费现状

• 数据显示，2010钴的供应量为76363吨，消费量为65677吨；2011为82247吨，消费量为75100吨；2012年为77189，消费量为72000吨；2013年为85904吨，消费量为75000吨。据专家预计，受钴化学品产量增长驱动，预计2014年全球钴产量为9.06万吨，到2018年全球钴产量将增至10万吨，年均增长率约为7%。
• 据统计，2014年我国钴酸锂行业钴消费量约2.7万吨，同比增加28.6%；三元材料领域钴消费量约4650吨，同比大幅增加106.6%。2014年硬质合金领域钴的消费量预计为2876吨，同比增长9.1%。同时，2014年高温合金领域钴消费量估算为1200吨，同比大幅增加71.4%。高温合金主要用于航空、航天领域。