A króm-fém legelterjedtebb a krómozásnál (amelyet gyakran csak "króm" -nak neveznek), de a legnagyobb felhasználása rozsdamentes acélok összetevőjeként történik. Mindkét alkalmazás előnyös a króm keménységétől, a korrózióállóságtól és a fényes megjelenítéstől.
Tulajdonságok
- Atomi szimbólum: kr
- Atomszám: 24
- Atommasúly: 51,996 g / mol 1
- Elem kategória: Átmeneti fém
- Sűrűség: 7,19 g / cm3 20 ° C-on
- Olvadáspont: 1907 ° C (3465 ° F)
- Forráspont: 4840 ° F (2671 ° C)
- Moh keménysége: 5.5
Jellemzők
A króm kemény, szürke fém, amely hihetetlen korrózióállóságát értékeli. A tiszta króm mágneses és törékeny, de az ötvözeteknél könnyen olvasható és polírozható, fényes, ezüstös kivitelben.
A króm a khrōma névtől származik , egy görög szó jelentése a szín, mivel képes élénk, színes vegyületek előállítására, mint például a króm-oxid.
Történelem
1797-ben Nicolas-Louis Vauguelin francia kémikus előállított az első tiszta krómot a crocoite (egy krómtartalmú ásványi anyag) káliumkarbonáttal történő kezelésével, majd az így kapott krómsav széntartalmának csökkentése grafitos tégelyben.
Miközben a krómvegyületeket már évezredek óta használják színezékekben és festékekben, Vauguelin felfedezését követően nem sokkal azelőtt következett be, hogy a fémalkalmazásokban a króm felhasználása megkezdődött.
A 19. század végén és a 20. század elején az európai metallurgisták aktívan kísérleteztek fémötvözetekkel , megpróbálták erősebb és tartósabb acélokat gyártani.
1912-ben, míg az Egyesült Királyságban dolgozott a Firth Brown Laboratories-nél, a metallurgist Harry Brearley feladata volt, hogy rugalmasabb fémeket találjon a fegyverhordók számára.
A krómot, amelyről ismert, hogy magas olvadáspontja van, a hagyományos szénacélhoz, előállítva az első rozsdamentes acélt. Körülbelül ugyanabban az időben mások, köztük az amerikai Elwood Haynes és a németországi Krupp-i mérnökök, krómtartalmú acélötvözeteket is fejlesztettek. Az elektromos ívkemence fejlesztésével a nagyméretű rozsdamentes acélgyártás követett röviddel ezután.
Ugyanebben az időszakban kutatásokat végeztek elektrolitikus fémeken is, amelyek lehetővé tették az olcsóbb fémek, például a vas és a nikkel használatát a külső króm kopásállósága és korróziója, valamint esztétikai tulajdonságai ellen. Az 1920-as évek végén az első krómozott tulajdonságok megjelentek az autókon és a csúcsminőségű órákon.
Termelés
Az ipari krómtermékek közé tartoznak a króm, a ferrokróm, a krómvegyületek és az öntödei homok. Az elmúlt években a krómanyagok előállításában a vertikálisabb integráció irányába mutatott tendencia. Vagyis több vállalat vesz részt a kromitér bányászatában, króm-fém, ferrokróm és végső soron rozsdamentes acélból is feldolgozza.
2010-ben a króm-érc (FeCr 2 O 4 ) globális termelése, a krómtermelésre kivitt elsődleges ásványi anyag 25 millió tonna volt.
A ferrokróm termelése körülbelül 7 millió tonna volt, míg a krómfém termelés körülbelül 40 000 tonna volt. A ferrokróm kizárólag elektromos ívkemencékkel készül, míg a króm fémeket elektrolitikus, szilikondermikus és aluminotermikus módszerekkel lehet előállítani.
A ferrokróm előállítása során az elektromos ívkemencék által létrehozott hő, amely 2800 ° C-ot ér el 50 ° C-on, szén és koksz okozza a króm-érc karbotermikus reakciók általi csökkentését. Miután elegendő mennyiségű anyagot olvasztottunk a kemencében, az olvadt fém kiszáradt és megszilárdult nagy öntvényekben, mielőtt összezúzódna.
A nagy tisztaságú króm-fémek alumíniumtermékei több mint 95% krómot tartalmaznak. Ennek az eljárásnak az első lépése azt jelenti, hogy a kromit ércet 1000 ° C-on nátriummal és mészel pároljuk a levegőben, ami kalciumot tartalmazó nátrium-kromátot hoz létre.
El lehet távolítani a hulladékanyagból, majd csökkenteni és kicsapódni króm-oxidként (Cr2O3).
A króm-oxidot ezután por alakú alumíniummal keverjük össze, és nagy agyagtégelybe helyezzük. Ezután a bárium-peroxidot és a magnéziumport eloszlatják a keverékre, és a tégelyt homok (amely szigetelésként működik) vesz körül.
Az elegyet meggyújtják, így a króm-oxid oxigént az alumíniummal reagáltatva alumínium-oxidot termelnek, ezáltal felszabadítva az olvadt króm-fémet, amely 97-99% -os tisztaságú.
A US Geological Survey statisztikája szerint 2009-ben a kromitér legnagyobb termelői Dél-Afrika (33%), India (20%) és Kazahsztán (17%). A legnagyobb ferrokrómgyártó vállalatok közé tartoznak a Xstrata , az Eurasian Natural Resources Corp. (Kazahsztán), a Samancor (Dél-Afrika) és a Hernic Ferrochrome (Dél-Afrika).
Alkalmazások
A Chromium Nemzetközi Fejlesztési Szövetsége szerint a 2009-ben kivont teljes kromit-érc 95,2% -át a kohászati ipar, 3,2% a tűzálló és öntödei ipar és 1,6% a kémiai gyártók fogyasztotta el. A króm fő felhasználási területei rozsdamentes acélok, ötvözött acélok és színes ötvözetek.
A rozsdamentes acélok olyan acélok körére utalnak, amelyek 10-30 tömeg% krómot tartalmaznak, és amelyek nem rozsdásodnak és rozsdásodnak, mint a hagyományos acélok. 150 és 200 különböző rozsdamentes acél kompozíció létezik, bár ezek mindössze 10% -át rendszeresen használják.
Forrás:
Sully, Arthur Henry és Eric A. Brandes. Króm . London: Butterworths, 1954.
Utca, Arthur. & Alexander, WO 1944. Metálok az ember szolgálatában . 11. kiadás (1998).
A Nemzetközi Chromium Development Association (ICDA).
Forrás: www.icdacr.com
Króm szuperötvözet kereskedelmi nevek
| Kereskedelmi név | Krómtartalom (tömeg%) |
|---|---|
| Hastelloy-X® | 22 |
| WI-52® | 21 |
| Waspaloy® | 20 |
| Nimonic® | 20 |
| IN-718® | 19 |
| Rozsdamentes acélok | 17-25 |
| Inconel® | 14-24 |
| Udi-met-700® | 15 |