کبالت (Cobalt) عنصری است با نشان Co و عدد اتمی 27 در جدول تناوبی. دمای ذوب این عنصر 1495 درجه سلسیوس، جرم حجمی آن 8/86 گرم بر سانتی‌تر مکعب و جرم اتمی آن 58/933 است. این عنصر فلزی دارای خاصیت مغناطیسی بسیار قوی، سخت و براق و به رنگ نقره‌ای مایل به آبی است.خواص فیزیکی آن مشابه آهن و نیکل است. در هوا پایدار است و آب روی آن اثر نمی‌گذارد، اما به وسیله اسیدهای رقیق مورد حمله قرار می‌گیرد.
کبالت مانند آهن می‌تواند مغناطیسی شود و از این رو برای ساخت آهنربا استفاده می شود. آلیاژ آن با آلومینیوم و نیکل برای ساخت آهنرباهای بسیار قدرتمند کاربرد دارد.سایر آلیاژهای کبالت در توربین‌های جت و ژنراتورهای توربین گازی استفاده می‌شوند، جایی که استحکام در دمای بالا مهم است. این فلز به دلیل ظاهر جذاب، سختی و مقاومت در برابر خوردگی، گاهی اوقات در آبکاری الکتریکی نیز استفاده می‌شود. کبالت همچنین برای آلیاژهای سخت، فولادهای ابزار، آلیاژهای کم انبساط (برای آب بندی شیشه به فلز) و آلیاژهای الاستیک با مدول ثابت (برای فنرهای دقیق) استفاده می‌شود. کبالت رضایت بخش ترین ماتریس برای کاربیدهای سیمانی است.
کبالت دو ترکیب دوتایی کاملاً مشخص را با اکسیژن تشکیل می دهد: CoO و Co3O4. دومی حاوی کبالت در هر دو حالت اکسیداسیون +2 و +3 است و تا 40 درصد از اکسیدکبالت تجاری مورد استفاده در ساخت سرامیک، شیشه و مینا و در تهیه کاتالیزورها و پودر فلز کبالت را تشکیل می‌دهد.
یکی از مهم‌ترین نمک‌های کبالت، سولفات کبالت با فرمول شیمیایی CoSO4 است که در آبکاری الکتریکی، آماده‌سازی عوامل خشک‌کننده و برای پوشش‌دهی مراتع در کشاورزی استفاده می‌شود. سایر نمک های کبالت کاربرد قابل توجهی در تولید کاتالیزورها، خشک کن ها، پودرهای فلز کبالت و سایر نمک‌ها دارند. کلرید کبالت (CoCl2∙6H2O) به شکل تجاری، یک جامد صورتی رنگ که با کم شدن آب به آبی تغییر می‌کند، در تهیه کاتالیزور و به عنوان شاخص رطوبت مورد استفاده قرار می‌گیرد. فسفات کبالت، (Co3(PO4)2∙8H2O)، در رنگ آمیزی چینی و رنگ‌آمیزی شیشه استفاده می‌شود.
کبالت بصورت فلز آزاد وجود ندارد و عموماً به‌صورت سنگ معدن یافت می‌شود. این عنصر معمولاً به‌تنهایی استخراج نمی‌شود و به‌عنوان محصول جانبی فعالیت‌های استخراج مس و نیکل بدست می‌آید. سنگ معدن‌های اصلی کبالت عبارتند از: کبالتیت، اریتریت، گلائوکودوت و اسکوترودیت. تولید کنندگان اصلی کبالت در جهان جمهوری دمکراتیک کنگو، کانادا، چین، زامبیا، روسیه و استرالیا هستند. تولید جهانی آن حدود 17،000 تن در سال است.
کبالت و آلیاژهای آن
کاربیدهای سیمانی
در تولید یک کاربید به اصطلاح سیمانی مانند کاربید تنگستن، مخلوط بریکت شده از کاربید تنگستن و پودر کبالت، در دمای بالاتر از نقطه ذوب کبالت حرارت داده می‌شود. کبالت کاربیدهای سخت را ذوب کرده و به هم متصل می‌کند و به آنها چقرمگی و مقاومت ضربه‌ای لازم برای ساخت کاربیدهایی با ارزش عملی برای ماشین ابزار، مته‌ها، قالب‌ها و اره‌ها را می‌دهد. کبالت رضایت‌بخش‌ترین فلز زمینه‌ای برای این منظور است و به مقدار 3 تا 25 درصد وزنی، در این نوع کاربیدها مورد استفاده قرار می‌گیرد.
کبالت-60
نوع رادیواکتیو کبالت که با قرار دادن کبالت در معرض تشعشعات یک توده اتمی تهیه می‌شود، در صنعت و علم پزشکی مفید است. کبالت-60 به جای اشعه ایکس یا رادیوم در بازرسی مواد و آشکارسازی ساختار داخلی و عیوب قطعات استفاده می‌شود.
آلیاژهای مغناطیسی
حدود 25 درصد از تولید کبالت جهان در صنایع تولید آهنربا استفاده می‌شود. بهترین آهنرباهای دائمی حاوی مقدار قابل توجهی کبالت هستند.
فولادهایی حاوی 2 تا 40 درصد کبالت، به طور گسترده به عنوان آهنربا اکاربرد دارد. آلیاژهای آهن، کبالت و وانادیوم و آلیاژهای مس، نیکل و کبالت، برای آهنرباهای دایمی انعطاف‌پذیر استفاده می‌شود. از جمله دیگر آلیاژ آهنربایی، آلیاژ آهن-کبالت-مولیبدن است.
از سال 1930 مشخص شده است که مجموعه ای از آلیاژها تحت عنوان Alnicos، حاوی 6 تا 12 درصد آلومینیوم، 14 تا 30 درصد نیکل، 5 تا 35 درصد کبالت و به‌علاوه آهن، با مقادیر کمی مس و تیتانیوم، بهترین آهنرباهای دائمی محسوب می‌شوند. کبالت همچنین در برخی از آلیاژهای مغناطیسی نرم مانند آلیاژهای نیکل-آهن-کبالت، آلیاژهای آهن-کبالت و فریت‌های کبالت استفاده می‌شود. تقریباً همه این آلیاژها در تجهیزات الکتریکی و دستگاه‌های الکترونیکی کاربرد دارند.
آلیاژ کردن فلزات خاکی کمیاب، به ویژه ساماریوم و پرازئودیمیم، با 60 تا 65 درصد کبالت منجر به طیف وسیعی از آهنرباهای پودری با قدرت بالا می‌شود. این آلیاژها به ویژه برای کاربردهایی مانند الکترونیک که به آهنرباهای کوچک با ابعاد و مشخصات دقیق نیاز دارند، مناسب هستند.
آلیاژهای با دمای بالا
یکی از کاربردهای مهم کبالت در زمینه آلیاژهای فولادی با دمای بالا است. چنین آلیاژهایی که در توربین‌های گاز، موتورهای جت و کاربردهای مشابه مورد نیاز هستند، استحکام خود را در دمای بالای 650 درجه سانتیگراد (1200 درجه فارنهایت) حفظ می‌کنند. این آلیاژها حاوی 5 تا 65 درصد کبالت هستند.
در دمای عملیاتی بالاتر از جمله در توربین‌ها نیز آلیاژهای حاوی کبالت و آلیاژهای مبتنی بر کبالت کاربرد فراوان دارد که عموماً به عنوان سوپرآلیاژ شناخته می‌شوند. اینها می‌توانند شرایط عملیاتی شدید و دمای تا 1150 درجه سانتیگراد (2100 درجه فارنهایت) را تحمل کنند. به عنوان مثال، Nimonic90 یک آلیاژ مبتنی بر نیکل است که حاوی 18 درصد کبالت، مقدار مشابه کروم و مقداری تیتانیوم است. Waspaloy آلیاژ دیگری از این نوع است.
آلیاژهای برش و مقاوم در برابر سایش
افزودن 2 تا 12 درصد کبالت به فولادهای ابزار، این امکان را به آنها می‌دهد تا به طور مؤثرتری بر روی مواد سختی که برای آنها برش‌های عمیق و سرعت بالا لازم است استفاده شود.
کبالت، مقاومت در برابر سایش بسیاری از آلیاژها را بهبود می‌بخشد. مواد روکش سخت، عموما حاوی 10 تا 65 درصد کبالت هستند و فولادهای قالبی مقاوم در برابر سایش نیز معمولاً 0/4 تا 4 درصد کبالت دارند.
آلیاژهای آب بندی شیشه به فلز
آلیاژهایی مانند Kovar و Fernico که حاوی 15 تا 25 درصد کبالت هستند، به طور گسترده در اتصالات شیشه به فلز استفاده می‌شوند زیرا ویژگی‌های انبساطی مشابه دارند.
آلیاژهای دندانپزشکی و جراحی
مواد حاوی 28 تا 68 درصد کبالت با کروم، نیکل و مولیبدن در دندانپزشکی و جراحی استخوان استفاده می‌شود. مقاومت عالی در برابر کدر شدن و سایش، سازگاری با بافت‌های دهان و مایعات بدن، استحکام و سفتی بالا، خواص ریخته‌گری خوب و در مقایسه با فلزات گرانبها قیمت پایین دارند.
آبکاری
برای کاربردهای خاصی که نیاز به لایه‌های صاف و روشن دارند که سخت اما نسبتاً انعطاف‌پذیر هستند، به جای آبکاری نیکل معمولی، آلیاژی از نیکل-کبالت رسوب می‌شود. آلیاژ آبکاری ممکن است حاوی 1 تا 18 درصد کبالت و الکترولیت حاوی هر دو نمک کبالت و نیکل باشد.
سایر آلیاژها
آلیاژهای مبتنی بر کبالت با 40 تا 50 درصد کبالت اغلب به عنوان فنر استفاده می‌شوند. آلیاژ مس ـ بریلیم که برای کاربردهای متعددی علاوه بر فنر استفاده می شود، عموماً حاوی 0/1 تا 2 درصد کبالت است.
آلیاژی از 54 درصد کبالت، 9/5 درصد کروم و 36/5 درصد آهن با تغییرات دما، مقدار بسیار کمی تغییر در ابعاد دارد. آلیاژهای مبتنی بر کبالت از 56 تا 63 درصد کبالت، با آهن و کروم یا وانادیم، دارای مزیت در کاربردهای خاص بسیار هستند.
