Profilul metalic: crom - proprietăți, istorie și altele

Cromul metalic este cel mai larg recunoscut pentru utilizarea sa în cromare (care este adesea denumit simplu "crom"), dar cea mai mare utilizare a acestuia este ca un ingredient în oțelurile inoxidabile. Ambele aplicații beneficiază de duritatea cromului, rezistența la coroziune și capacitatea de a fi lustruite pentru un aspect lucios.

Proprietăți

• Simbol Atomic: Cr
• Număr atomic: 24
• Masa atomică: 51,996 g / mol¹
• Element Categorie: Metal de tranziție

• Densitate: 7,19 g / cm³ la 20 ° C
• Punct de topire: 1907 ° C (3465 ° F)
• Punct de fierbere: 4840 ° F (2671 ° C)
• Duritatea lui Moh: 5.5

caracteristici

Cromul este un metal greu, cenușiu, care este evaluat pentru rezistența sa incredibilă la coroziune. Cromul pur este magnetic și fragil, dar când aliajul poate fi făcut maleabil și lustruit până la un finisaj strălucitor, argintiu.

Cromul își are numele de la Khroma, un cuvânt grecesc care înseamnă culoare, datorită capacității sale de a produce compuși vii, colorați, cum ar fi oxidul cromat.

Istorie

În 1797, chimistul francez Nicolas-Louis Vauguelin a produs primul crom metalic pur, tratând crocoitul (un mineral care conține crom) cu carbonat de potasiu și apoi reducând acidul cromic rezultat cu carbon într-un creuzet de grafit.

În timp ce compușii de crom au fost utilizați în vopsele și vopsele de mii de ani, nu a fost decât după descoperirea lui Vauguelin că utilizarea cromului în aplicațiile metalice a început să se dezvolte.

La sfârșitul secolului al XIX-lea și începutul secolului al XX-lea, metalurgii din Europa au experimentat activ aliajele metalice, încercând să producă oțeluri mai rezistente și mai durabile.

În 1912, în timp ce lucra la laboratoarele Firth Brown din Marea Britanie, metalurgistul Harry Brearley a fost însărcinat cu găsirea unui metal mai rezistent pentru butoaiele de arme.

El a adăugat cromul, care era cunoscut că are un punct de topire ridicat, la oțelul carbonic tradițional, producând primul oțel inoxidabil. Cu toate acestea, la aproximativ aceeași oră, alții, inclusiv Elwood Haynes din SUA și inginerii de la Krupp din Germania, au dezvoltat, de asemenea, aliaje de oțel care conțin crom. Odată cu dezvoltarea cuptorului cu arc electric, la scurt timp a urmat producția pe scară largă a oțelului inoxidabil.

Pe parcursul aceleiași perioade, s-au făcut cercetări și pe metale electroplate, care au permis metalelor mai ieftine, cum ar fi fierul și nichelul, să adopte rezistența cromului la abraziune și coroziune, precum și calitățile sale estetice. Primele caracteristici ale cromului au apărut pe mașini și ceasuri high-end la sfârșitul anilor 1920.

producere

Produsele cromate industriale includ cromul metalic, ferocromul, substanțele chimice de crom și nisipurile de turnătorie. În ultimii ani, a existat o tendință spre o integrare verticală mai mare în producția de materiale de crom. Adică, mai multe companii sunt implicate în extracția minereului de cromit, de asemenea, prelucrează-l în metal de crom, ferocrom și, în cele din urmă, din oțel inoxidabil.

În 2010 producția mondială de minereu de cromit (FeCr₂O₄), mineralul primar extras pentru producția de crom a fost de 25 de milioane de tone.

Producția de ferochrom a fost de aproximativ 7 milioane de tone, în timp ce producția de metal de crom a fost de aproximativ 40.000 de tone. Ferocromul este produs exclusiv prin cuptoare cu arc electric, în timp ce metalul de crom poate fi produs prin metode electrolitice, silico-termice și aluminotermice.

În timpul producției de ferocrom, căldura produsă de cuptoarele cu arc electric, care ajunge la 5070°F (2800°C), cauzează cărbune și cocs să reducă minereul de crom printr-o reacție carbothermică. Odată ce a fost topit suficient material în vatra cuptorului, metalul topit este drenat și solidificat în piese mari, înainte de a fi zdrobit.

Producția aluminotermică a cromului de mare puritate reprezintă peste 95% din metalul de crom produs astăzi. Primul pas în acest proces impune ca minereul de cromit să fie prăjit cu sifon și var în aer la 2000°F (1000°C), care creează calcin de sodiu.

Poate fi evacuată din materialul rezidual și apoi redusă și precipitată ca oxid cromat (Cr₂O₃).

Oxidul cromic este apoi amestecat cu aluminiu pulverizat și pus într-un creuzet de lut mare. Peroxidul de bariu și pulberea de magneziu sunt apoi împrăștiate pe amestec, iar creuzetul este înconjurat de nisip (care acționează ca izolație).

Amestecul este aprins, rezultând oxigenul din oxidul cromic reacționând cu aluminiu pentru a produce oxid de aluminiu și, prin urmare, eliberarea metalelor de crom topit, care are o puritate de 97-99%.

Potrivit statisticilor US Geological Survey, cei mai mari producători de minereuri de cromit în 2009 au fost Africa de Sud (33%), India (20%) și Kazahstan (17%). Cele mai mari companii producătoare de ferocrom sunt: ​​Xstrata, Eurasian Natural Resources Corp. (Kazahstan), Samancor (Africa de Sud) și Ferrochromul Hernic (Africa de Sud).

Aplicații

Potrivit Asociației Internaționale pentru Dezvoltare pentru Crom, din totalul minereului de cromit extras în 2009, 95,2% au fost consumate de industria metalurgică, 3,2% de industria refractară și de turnătorie și 1,6% de producătorii de produse chimice. Principalele utilizări ale cromului sunt oțelurile inoxidabile, oțelurile aliate și aliajele neferoase.

Oțelurile inoxidabile se referă la o gamă de oțeluri care conțin între 10% și 30% crom (în greutate) și care nu corodează sau ruginesc la fel de ușor ca oțelurile obișnuite.Există între 150 și 200 de compoziții din oțel inoxidabil, deși numai aproximativ 10% din acestea sunt utilizate în mod obișnuit.

Numele de comerț din super-aliaj de crom

Nume comercial	Conținutul de crom (% greutate)
Hastelloy-X®	22
WI-52®	21
Waspaloy®	20
Nimonic®	20
IN-718®	19
Otel inoxidabil	17-25
Inconel®	14-24
Udimet-700®	15

surse:

Sully, Arthur Henry și Eric A. Brandes. Crom . Londra: Butterworths, 1954.

Street, Arthur. & Alexander, W. O. 1944. Metalele din serviciul omului . Ediția a 11-a (1998).

Asociația Internațională pentru Dezvoltarea Cromului (ICDA).

Sursa: www.icdacr.com