Chrom metaliczny jest najbardziej znany ze względu na jego zastosowanie w chromowaniu (które często określa się po prostu jako "chrom"), ale jego największym zastosowaniem jest jako składnik stali nierdzewnych . Obie aplikacje korzystają z twardości chromu, odporności na korozję i zdolności do polerowania dla uzyskania błyszczącego wyglądu.
Nieruchomości
- Symbol atomu: Cr
- Liczba atomowa: 24
- Masa atomowa: 51,996 g / mol 1
- Kategoria elementu: Metal przejściowy
- Gęstość: 7,19 g / cm 3 w 20 ° C
- Temperatura topnienia: 3465 ° F (1907 ° C)
- Temperatura wrzenia: 4840 ° F (2671 ° C)
- Twardość Mohsa: 5,5
Charakterystyka
Chrom to twardy, szary metal, ceniony ze względu na niezwykłą odporność na korozję. Czysty chrom jest magnetyczny i kruchy, ale po stopowaniu można go polerować i wypolerować, uzyskując jasne, srebrzyste wykończenie.
Chromium wywodzi swoją nazwę od khrōma, greckiego słowa oznaczającego kolor, ze względu na jego zdolność do wytwarzania żywych, kolorowych związków, takich jak tlenek chromu.
Historia
W 1797 r. Francuski chemik Nicolas-Louis Vauguelin wyprodukował pierwszy czysty metaliczny chrom przez potraktowanie krokocytu (minerału zawierającego chrom) węglanem potasu, a następnie redukcję powstałego kwasu chromowego za pomocą węgla w grafitowym tyglu.
Podczas gdy związki chromu były stosowane w barwnikach i farbach przez tysiące lat, dopiero odkrycie Vauguelina spowodowało, że zaczęło się rozwijać użycie chromu w metalach.
Na przełomie XIX i XX wieku metalurdzy w Europie aktywnie eksperymentowali ze stopami metali, starając się wytwarzać mocniejsze i bardziej wytrzymałe stale .
W 1912 roku, pracując w Firth Brown Laboratories w Wielkiej Brytanii, hutnik Harry Brearley otrzymał zadanie znalezienia bardziej odpornego metalu na lufę.
Dodał chrom, który znany był z wysokiej temperatury topnienia, do tradycyjnej stali węglowej, produkując pierwszą stal nierdzewną. Jednak mniej więcej w tym samym czasie inni, w tym Elwood Haynes w USA i inżynierowie z Krupp w Niemczech, również opracowali stopy stali zawierające chrom. Wraz z rozwojem elektrycznego pieca łukowego, produkcja stali nierdzewnej na dużą skalę nastąpiła krótko po tym.
W tym samym okresie prowadzono również badania nad metalami galwanicznymi, które pozwoliły tańszym metalom, takim jak żelazo i nikiel , na ich odporność na ścieranie i korozję na zewnątrz, a także na ich walory estetyczne. Pierwsze chromowane elementy pojawiły się na samochodach i wysokiej klasy zegarach w późnych latach dwudziestych.
Produkcja
Przemysłowe produkty chromowe obejmują chrom metaliczny, żelazochrom, chemikalia chromu i piaski odlewnicze. W ostatnich latach pojawiła się tendencja do większej pionowej integracji w produkcji materiałów chromowych. Oznacza to, że więcej firm zajmuje się wydobyciem rudy chromitu, a także przetwarza ją na chrom metaliczny, żelazochromowy i, ostatecznie, stal nierdzewną.
W 2010 roku globalna produkcja rudy chromitu (FeCr 2 O 4 ), pierwotnego wydobywanego minerału do produkcji chromu wyniosła 25 milionów ton.
Produkcja Ferrochrome wynosiła około 7 milionów ton, a produkcja chromu metali wynosiła około 40 000 ton. Żelazochrom jest produkowany wyłącznie za pomocą elektrycznych pieców łukowych, podczas gdy chrom metaliczny może być wytwarzany metodami elektrolitycznymi, krzemowo-termicznymi i aluminotermicznymi.
Podczas produkcji żelazochromu ciepło wytwarzane przez elektryczne piece łukowe, które osiągają 5070 ° F (2800 ° C), powoduje, że węgiel i koks zmniejszają rudę chromu poprzez reakcję karbotermiczną. Po wytopieniu wystarczającej ilości materiału w palenisku pieca stopiony metal jest usuwany i zestalany w dużych odlewach, zanim zostanie zmiażdżony.
Aluminotermiczna produkcja chromu metalicznego o wysokiej czystości stanowi obecnie ponad 95% wyprodukowanego chromu metalicznego. Pierwszy etap tego procesu wymaga, aby ruda chromitowa była palona sodą i wapnem w powietrzu w temperaturze 1000 ° F (1000 ° C), co tworzy chromian sodu zawierający kalcynę.
Można go ługować z odpadów, a następnie redukować i strącać w postaci tlenku chromu (Cr 2 O 3 ).
Tlenek chromu jest następnie mieszany ze sproszkowanym aluminium i umieszczany w dużym glinianym tyglu. Nadtlenek baru i proszek magnezu są następnie rozprowadzane na mieszaninę, a tygiel otoczony jest piaskiem (który działa jako izolacja).
Mieszanina jest zapalana, w wyniku czego tlen z tlenku chromu reaguje z aluminium, tworząc tlenek glinu, a tym samym uwalniając stopiony metaliczny chrom, który jest czysty w 97-99%.
Według statystyk US Geological Survey, największymi producentami rudy chromitu w 2009 roku były RPA (33%), Indie (20%) i Kazachstan (17%). Największe firmy produkujące żelazochromy to Xstrata , Eurasian Natural Resources Corp. (Kazachstan), Samancor (RPA) i Hernic Ferrochrome (RPA).
Aplikacje
Według Międzynarodowego Stowarzyszenia Rozwoju Chromu, z całkowitej rudy chromitu wydobytej w 2009 roku, 95,2% zostało zużyte przez przemysł metalurgiczny, 3,2% przez przemysł materiałów ogniotrwałych i odlewniczy, a 1,6% przez producentów chemicznych. Głównymi zastosowaniami chromu są stale nierdzewne, stale stopowe i stopy metali nieżelaznych.
Stal nierdzewna odnosi się do szeregu stali, które zawierają od 10% do 30% chromu (wagowo) i które nie korodują ani nie rdzewieją tak łatwo jak zwykłe stale. Między 150 a 200 różnych kompozycji ze stali nierdzewnej istnieje, chociaż tylko około 10% z nich jest w regularnym użyciu.
Źródła:
Sully, Arthur Henry i Eric A. Brandes. Chromium . Londyn: Butterworths, 1954.
Ulica, Arturze. & Alexander, WO 1944. Metale w służbie człowieka . 11 edycja (1998).
Międzynarodowe Stowarzyszenie Rozwoju Chromu (ICDA).
Źródło: www.icdacr.com
Chromowe Superalloy Trade Names
| Nazwa handlowa | Zawartość chromu (% masy) |
|---|---|
| Hastelloy-X® | 22 |
| WI-52® | 21 |
| Waspaloy® | 20 |
| Nimonic® | 20 |
| IN-718® | 19 |
| Stale nierdzewne | 17-25 |
| Inconel® | 14-24 |
| Udimet-700® | 15 |