Kroom-metall on kõige laialdasemalt tuntud kroomikihist (mida sageli nimetatakse lihtsalt "kroomiks"), kuid selle suurim kasutamine on roostevabast terasest koostisosa. Mõlemad rakendused saavad kasu kroomi kõvadusest, korrosioonikindlusest ja polsterduse võimalusest läikivale välimusele.
Omadused
- Atomic Symbol: Cr
- Atomic Number: 24
- Aatommass: 51,996 g / mol 1
- Element Kategooria: Transition Metal
- Tihedus: 7,19 g / cm3 20 ° C juures
- Sulamispunkt: 3465 ° F (1907 ° C)
- Keemispunkt: 4840 ° F (2671 ° C)
- Mohi kõvadus: 5.5
Omadused
Kroom on kõvasti hall metall, mida hinnatakse selle uskumatu korrosioonikindluse vastu. Puht kroom on magnetiline ja rabe, kuid kui legeeritakse, saab seda teha vase , hõbedase viimistlusega ja poleeritud.
Kroom on oma nime saanud khrōma, kreeka sõna, mis tähistab värvi, kuna see on võimeline tootma erksaid värvikaid ühendeid, nagu kroomoksiid.
Ajalugu
1797. aastal toodeti prantsuse keemik Nicolas-Louis Vauguelin esimese puhta kroommääraga, töödeldes kroküpi (kroomi sisaldav mineraal) kaaliumkarbonaadiga ja seejärel saadud kroomhapet gradiendiga tiiglis süsiniku abil.
Kuigi kroomiühendeid on juba tuhandeid aastaid kasutatud värvainetes ja värvides, hakkas Vauguelin'i avastus, et kroomi kasutamine metallirakendustes hakkas arenema alles pärast seda.
20. sajandi lõpus ja 20. sajandi alguses tegid metallurgid Euroopas aktiivselt metallisulamite katsetamist, püüdesid toota tugevamaid ja vastupidavaid terasid .
1912. aastal töötas firma Firth Brown Laboratories Ühendkuningriigis metallurgist Harry Brearley püstolitermastele paindlikuma metalli leidmiseks.
Ta lisas kroomi, millel teadaolevalt oli kõrge sulamistemperatuur, traditsioonilisele süsinikterasle, mis toodab esimest roostevabast terasest. Kuid umbes samal ajal võtsid teised, ka Elwood Haynes USA-s ja Saksamaal Kruppis asuvad insenerid, ka kroomi sisaldavaid terasest sulameid. Elektrilise kaarahju väljatöötamise järel järgneb kohe pärast seda suurtootmine roostevabast terasest.
Samal perioodil tehti ka elektriplaatide uurimistööd metallide kohta, mis võimaldasid odavamate metallide, nagu raua ja nikli kasutamine oma kroomi kroomi vastupanuvõimele kulumiskindlusele ja korrosioonile, samuti selle esteetilisi omadusi. 1920. aastate lõpus ilmuvad autode ja kõrgekvaliteediga kellade esimesed kroomimaterjalid.
Tootmine
Tööstuslikud kroomi sisaldavad tooted on kroommetall, ferrokroom, kroomikemikaalid ja valuplatsid. Viimastel aastatel on kroommaterjalide tootmisel suundunud suurem vertikaalne integreeritus. See tähendab, et kroomi maagi kaevandamisel osalevad rohkem ettevõtteid, töötlevad seda ka kroommetallist, ferrokroomist ja lõpuks ka roostevabast terasest.
Kroomi maagi (FeCr 2 O 4 ) ülemaailmseks tootmiseks oli kroomi tootmiseks primaarne mineraal 25 miljonit tonni.
Ferrokroomi tootmine oli umbes 7 miljonit tonni, kroommetalli tootmine oli ligikaudu 40 000 tonni. Ferrokroom toodetakse ainult elektriliste kaarahjude abil, samas kui kroommetalli saab toota elektrolüüsi, silikermotermilise ja aluminotermilise meetodi abil.
Ferrokroomi tootmisel tekib elektrikulaarahjude tekitatud soojus, mis ulatub 5070 ° F (2800 ° C), kivisüsi ja kroomkromatograafia abil kroomkromatograafilise reaktsiooni vähendamiseks kivisüsi ja koks. Kui ahju küttes on sulatatud piisavalt materjali, sulatatakse metall enne sulamist purustatud välja ja tahendatakse suurtes valandites.
Suure puhtusastmega kroommetalli alumiiniumist toodetakse enam kui 95% ulatuses täna toodetud kroommetallist. Selle protsessi esimene etapp eeldab, et kroomi maagi röstitakse udu temperatuuril 2000 ° F (1000 ° C) õhuga, mis tekitab kaltsine sisaldava naatriumkromaadi.
See võib leostuda jäätmematerjalist eemal ja seejärel redutseerida ja sadestuda kroomoksiidina (Cr 2 O 3 ).
Seejärel segatakse kroomoksiid pulbrilise alumiiniumiga ja pannakse suurele savist tiiglisse. Segu segati baariumperoksiid ja magneesiumi pulber ning tiigel ümbritseb liiva (mis toimib isolatsioonina).
Segu süttib, mille tulemusena saadakse kroomoksiidist hapnik, mis reageerib alumiiniumiga, et saada alumiiniumoksiid ja seeläbi eraldab sulatatud kroommetallist puhtust 97-99%.
USA geoloogilise uuringu statistika järgi olid suurimad kroomi maagi tootjad 2009. aastal Lõuna-Aafrika (33%), India (20%) ja Kasahstan (17%). Suurimad ferrokroomi tootvad ettevõtted on Xstrata , Eurasian Natural Resources Corp (Kasahstan), Samancor (Lõuna-Aafrika) ja Hernic Ferrochrome (Lõuna-Aafrika).
Taotlused
Vastavalt Chromiumi Rahvusvahelisele Arenguassotsiatsioonile kogus 2009. aastal kogu kromiidi maagi, mida metallurgiatööstuses tarbis, 95,2%, tulekindlate ja valuketööstuste poolt 3,2% ja keemiatööstuse 1,6%. Kroomi peamised kasutusalad on roostevaba teras, legeeritud teras ja värvilised sulamid.
Roostevabad terased tähistavad mitmesuguseid teraseid, mis sisaldavad (massi järgi) vahemikus 10-30% kroomi ja mis ei korrodeeruda ega roosteta nii kergesti kui regulaarne teras. On olemas 150 kuni 200 erinevat roostevabast terasest koostist, kuigi ainult umbes 10% neist on korrapäraselt kasutatavad.
Allikad:
Sully, Arthur Henry ja Eric A. Brandes. Kroom . London: Butterworths, 1954.
Street, Arthur. & Alexander, WO 1944. Meeste teenistuses olevad metallid . 11. väljaanne (1998).
Rahvusvaheline Kroomiarendusühing (ICDA).
Allikas: www.icdacr.com
Chromium Superalloy kaubamärgid
| Ärinimi | Kroomi sisaldus (% massist) |
|---|---|
| Hastelloy-X® | 22 |
| WI-52® | 21 |
| Waspaloy® | 20 |
| Nimicon® | 20 |
| IN-718® | 19 |
| Roostevabast terasest | 17-25 |
| Inconel® | 14-24 |
| Udimet-700® | 15 |