Legierungen auf Kobaltbasis – Vorteile, chemische Zusammensetzung

Cobalt-Basis-Legierungen sind Werkstoffe mit einer Cobalt-Basis und Legierungselemente wie Chrom, Wolfram, Nickel und Eisen. Wie auch Nickelbasislegierungen werden sie in anspruchsvollen Umgebungen eingesetzt, wie zum Beispiel extrem hohe Temperaturen und Säuren. Cobalt-Basis-Legierungen weisen bereits eine sehr gute Korrosionsbeständigkeit auf, allerdings kann ihre Alterungsbeständigkeit mithilfe von BoroCoat® verbessert werden.

Über Cobalt

Cobalt (Co) ist ein Metall mit der Ordnungszahl 27. Wie auch Nickel und Eisen ist Cobalt von Natur aus ferromagnetisch. Seine Dichte beträgt 8.8g/m³ und ähnelt damit wieder Nickel (8.91g/m³), ist aber schwerer als Eisen (7,86g/m³). Cobalt ist gegen hohe Temperaturen beständig und hat seinen Schmelzpunkt bei 1493 °C. Seine Kristallstruktur ist zunächst hexagonal-dichteste (hcp), kann aber bei 450 °C in eine kubisch flächenzentrierte (fcc) Struktur umgewandelt werden. Diese beiden Gitterstrukturen zeigen Ähnlichkeiten auf, da sie beide in dichtesten Kugelpackungen arrangiert sind und eine Packungsdichte (PD) von 0,74 vorweisen. Der Unterschied von hcp und fcc ist die Anordnung der Atome. In der kubisch-flächenzentrierten Kristallstruktur nehmen die Ebenen bis zu drei Positionen bzw. Arrangements ein, während im hcp-Gitter nur zwei Positionen vertreten sind. Dies hat zur Folge, dass fcc-Cobalt eine höhere Zähigkeit aufweist als hcp-Cobalt. Das Metall ist in blauen Farbpigmenten von Wasserfarben und Keramik zu finden. Die Farbe Kobaltblau wird aus Cobalt(II)-Oxid und Aluminiumoxid hergestellt. Die am weitesten verbreitete Anwendung findet Cobalt allerdings als festigendes Legierungselement in Stahl- und Eisenlegierungen.

Vorteile von Cobalt-Basis-Legierungen

Grundsätzlich zeigen Cobalt-Basis-Legierungen gute mechanische Eigenschaften auf. Sie sind beständig gegen Korrosion, Verschleiß und hohe Temperaturen. Aus diesem Grund werden sie für Bauteile in herausfordernden Umgebungen, wie zum Beispiel Gasturbinen, eingesetzt. Cobalt ist außerdem gegen Sulfide beständig und schützt das Bauteil somit vor Sulfidierung.

Cobalt-Basis-Legierungen vs. Nickelbasislegierungen

Trotz seiner guten mechanischen Eigenschaften wird die Cobalt-Basis-Legierung weniger häufig eingesetzt als die Nickelbasislegierung. In vielen Hochtemperatur-Anwendungen werden Nickelbasislegierungen bevorzugt, da sie eine breitgefächerte Güte-Selektion und einen weitaus niedrigeren Preis aufweisen. Da Nickel- und Cobalt-Basis-Legierungen ähnliche, positive Eigenschaften aufzeigen (Hitze-, Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit), sind Leistungsunterschiede  in den meisten praktischen Anwendungen nicht aussagekräftig genug, um den hohen Preis von Cobalt-Basis-Legierungen zu rechtfertigen.  Allerdings zeigen Co-Basis-Legierungen eine höhere Festigkeit bei hohen Temperaturen als viele Ni-basislegierungen.

Chemische Zusammensetzung von Co-Basis-Werkstoffen

Der Massenanteil der Co-Basislegierungen ist natürlich Cobalt. Die Grundlagen-Kombination der meisten Legierungen ist Cobalt-Chrom, wobei Chrom als festigendes Element agiert. Das Hinzufügen von Wolfram und/oder Molybdän kann diesen Effekt noch verstärken. Ein weiteres gängiges Legierungselement ist Nickel.

Cobalt-Basis-Legierungen Härten

Die Werkstoffe zeigen eine gute Festigkeit und Härte auf, welche in einigen Anwendungsgebieten allerdings nicht ausreichend sind. In einigen Fällen werden Bauteile nicht nur hohen Temperaturen ausgesetzt, sondern auch schweren Belastungen und wiederholten Beanspruchungen. Bei solchen Bauteilen kann unsere BoroCoat® Diffusionsbeschichtung die Härte und den Verschleißschutz so wie den Korrosionsschutz verbessern. Unser zertifiziertes Härteverfahren verlängert die Lebensdauer von Bauteilen signifikant. Wir bieten auch partielle Behandlungen an. Durch unser Borodur® Verfahren können wir auch Bauteile mit schwierigen Formen härten. Unsere Boriertechnik ist auch für Nickelbasislegierungen, Stahl und viele andere Metalle geeignet. Kontaktieren Sie uns, um ein exklusives Angebot zu erhalten.

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