Карбид хрома(II)
 | Эта статья нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( апрель 2012 г. ) |
 | |
 | |
| Имена | |
|---|---|
| Название ИЮПАК Карбид хрома(II) | |
| Другие имена Карбид хрома | |
| Идентификаторы | |
3D model ( JSmol ) | |
| ХимическийПаук | |
| Информационная карта ECHA | 100.031.420 |
ПабХим CID | |
Панель управления CompTox ( EPA ) | |
| Характеристики | |
| Кр 3 С 2 | |
| Молярная масса | 180.009 g/mol |
| Появление | серые орторомбические кристаллы |
| Плотность | 6,68 г/см 3 |
| Температура плавления | 1895 ° C (3443 ° F; 2168 К) |
| Точка кипения | 3800 ° C (6870 ° F; 4070 К) |
| реагирует | |
| Структура | |
| Орторомбический, oP20 | |
| Пнма, нет. 62 | |
| Опасности | |
| NFPA 704 (огненный алмаз) | |
| NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США): | |
МЕХ (Допускается) | СВВ 1 мг/м 3 [2] |
РЕЛ (рекомендуется) | СВВ 0,5 мг/м 3 [2] |
IDLH (Непосредственная опасность) | 250 мг/м 3 [2] |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |
Карбид хрома(II) — керамическое соединение, существующее в нескольких химических составах: Cr 3 C 2 , Cr 7 C 3 и Cr 23 C 6 . В стандартных условиях он существует в виде серого твердого вещества. Он чрезвычайно тверд и устойчив к коррозии . Это также огнеупорное соединение , а это значит, что оно сохраняет свою прочность и при высоких температурах. Эти свойства делают его полезным в качестве добавки к металлическим сплавам . Когда кристаллы карбида хрома интегрируются в поверхность металла, это улучшает износостойкость и коррозионную стойкость металла и сохраняет эти свойства при повышенных температурах. Самым твердым и наиболее часто используемым для этой цели составом является Cr 3 C 2 .
Минеральная форма соединения Cr 3 C 2 — тонгбайт . [3] Изовит , (Cr,Fe)
23 С
6 , является родственным минералом. Оба крайне редки. [4] Еще одним карбидным минералом, богатым хромом, является ярлонгит Cr 4 Fe 4 NiC 4 . [5]
Характеристики
[ редактировать ]Существуют три различные кристаллические структуры карбида хрома, соответствующие трем различным химическим составам. Cr 23 C 6 имеет кубическую кристаллическую структуру и твердость по Виккерсу 976 кг/мм. 2 . [6] Cr 7 C 3 имеет гексагональную кристаллическую структуру и микротвердость 1336 кг/мм. 2 . [6] Cr 3 C 2 является наиболее прочным из трех составов, имеет орторомбическую кристаллическую структуру с микротвердостью 2280 кг/мм. 2 . [6] По этой причине Cr 3 C 2 является основной формой карбида хрома, используемой при обработке поверхности.
Синтез
[ редактировать ]Синтез карбида хрома может быть достигнут путем механического легирования . В этом типе процесса металлический хром и чистый углерод в форме графита загружаются в шаровую мельницу и измельчаются в мелкий порошок. После измельчения компоненты прессуют в таблетки и подвергают горячему изостатическому прессованию . При горячем изостатическом прессовании используется инертный газ, в первую очередь аргон , в герметичной печи. Этот сжатый газ оказывает давление на образец со всех сторон, пока печь нагревается. Под воздействием тепла и давления графит и металлический хром вступают в реакцию и образуют карбид хрома. Уменьшение процентного содержания углерода в исходной смеси приводит к увеличению выхода Cr 7 C 3 и Cr 23 C 6 . форм карбида хрома [7]
Другой метод синтеза карбида хрома использует оксид хрома, чистый алюминий и графит в самораспространяющейся экзотермической реакции , которая протекает следующим образом: [7]
- 3Cr 2 O 3 + 6Al + 4C → 2Cr 3 C 2 + 3Al 2 O 3
В этом методе реагенты измельчаются и смешиваются в шаровой мельнице. Затем смешанный порошок прессуют в таблетку и помещают в инертную атмосферу аргона. Затем образец нагревается. Нагретая проволока, искра, лазер или печь могут обеспечить тепло. Начинается экзотермическая реакция, и образующееся тепло распространяется на остальную часть образца.
Использование
[ редактировать ]Карбид хрома полезен при обработке поверхности металлических компонентов. Карбид хрома используется для покрытия поверхности другого металла методом термического напыления . Порошок Cr 3 C 2 смешивают с твердым никель-хромом . Затем эту смесь нагревают до очень высоких температур и распыляют на покрываемый объект, где она образует защитный слой. Этот слой по существу представляет собой композит с металлической матрицей , состоящий из твердых керамических частиц Cr 3 C 2 , внедренных в никель-хромовую матрицу. Сама матрица способствует коррозионной стойкости покрытия, поскольку и никель , и хром в своей металлической форме устойчивы к коррозии. После распыления покрытия деталь с покрытием должна пройти диффузионную термообработку для достижения наилучших результатов в отношении прочности сцепления с основным металлом, а также в отношении твердости.
В другом методе используется карбид хрома в виде накладных пластин. Это сборные стальные пластины с покрытием из карбида хрома, которые предназначены для приваривания к существующим конструкциям или оборудованию с целью повышения производительности.
Карбид хрома используется в качестве добавки в режущих инструментах из твердых сплавов для повышения твердости за счет предотвращения роста крупных зерен. [8] Основным компонентом большинства чрезвычайно твердых режущих инструментов является карбид вольфрама . Карбид вольфрама комбинируется с другими карбидами, такими как карбид титана, карбид ниобия и карбид хрома, и спекается вместе с матрицей кобальта. Cr 3 C 2 предотвращает образование крупных зерен в композите, что приводит к мелкозернистой структуре превосходной твердости.
Нежелательное образование карбидов хрома в нержавеющей стали и других сплавах может привести к межкристаллитной коррозии .
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Лиде, Дэвид Р. (1998), Справочник по химии и физике (87-е изд.), Бока-Ратон, Флорида: CRC Press, стр. 4–52, ISBN 0-8493-0594-2
- ^ Jump up to: а б с Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям. «#0141» . Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
- ^ Тонгбайт: Информация о минералах, данные и местонахождение , Mindat.org
- ^ Generalov ME, Naumov VA, Mokhov AV, Trubkin NV, "Isovite (Cr,Fe)23C6 - a new mineral from the gold-platinum bearing placers of the Urals", Zapiski Vserossiyskogo mineralogicheskogo obshchestva, vol. 127, pp.26-37, 1998.
- ^ Разум, http://www.mind.org/min-35899.html.
- ^ Jump up to: а б с Чаттопадхай, Р. (2001). Поверхностный износ: анализ, лечение и профилактика . Парк материалов, Огайо: ASM International. стр. 228–229. ISBN 978-0-87170-702-4 .
- ^ Jump up to: а б Синто, Освальдо; Фавилла, Элиан; Капочки, Хосе (1 июля 2007 г.). «Механико-термический синтез карбидов хрома». Журнал сплавов и соединений . 439 (1–2): 189–195. дои : 10.1016/j.jallcom.2006.03.102 .
- ^ Эллис, Джонатан; Хау, Майкл (ноябрь 1997 г.). «Карбиды хрома» . Мир материалов . 5 (11).