Карбид хрома(II)
This article needs additional citations for verification. (April 2012) |
 | |
 | |
| Имена | |
|---|---|
| Название ИЮПАК Карбид хрома(II) | |
| Другие имена Карбид хрома | |
| Идентификаторы | |
| |
3D модель ( JSmol ) |
|
| ChemSpider |
|
| Информационная карта ECHA | 100.031.420 |
CID PubChem |
|
Панель инструментов CompTox ( EPA ) |
|
| |
| |
| Характеристики | |
| Кр 3 С 2 | |
| Молярная масса | 180,009 г/моль |
| Появление | серые орторомбические кристаллы |
| Плотность | 6,68 г/см 3 |
| Температура плавления | 1895 °C (3443 °F; 2168 K) |
| Точка кипения | 3800 °C (6870 °F; 4070 K) |
| реагирует | |
| Структура | |
| Орторомбическая, oP20 | |
| ПНМА, № 62 | |
| Опасности | |
| NFPA 704 (огненный алмаз) | |
| NIOSH (пределы воздействия на здоровье в США): | |
PEL (допустимый) | Средневзвешенная по времени концентрация 1 мг/м 3 [2] |
РЕЛ (рекомендуется) | Средневзвешенная по времени концентрация 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) — это керамическое соединение , которое существует в нескольких химических составах: Cr3C2 , Cr7C3 и Cr23C6 . При стандартных условиях он существует в виде серого твердого вещества. Он чрезвычайно твердый и устойчив к коррозии . Он также является тугоплавким соединением , что означает , что он 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, он улучшает износостойкость и коррозионную стойкость металла и сохраняет эти свойства при повышенных температурах. Самым твердым и наиболее часто используемым составом для этой цели является Cr3C2 .
Минеральная форма соединения Cr 3 C 2 — тонгбаит . [3] Изовит, (Cr,Fe)
23С
6, является родственным минералом. Оба чрезвычайно редки. [4] Еще один богатый хромом карбидный минерал — ярлонгит, Cr 4 Fe 4 NiC 4 . [5]
Характеристики
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 и 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
Синтез карбида хрома может быть достигнут путем механического сплавления . В этом типе процесса металлический хром и чистый углерод в виде графита загружаются в шаровую мельницу и измельчаются в мелкий порошок. После измельчения компонентов их прессуют в таблетку и подвергают горячему изостатическому прессованию . Горячее изостатическое прессование использует инертный газ, в основном аргон , в герметичной печи. Этот сжатый газ оказывает давление на образец со всех сторон, пока печь нагревается. Тепло и давление заставляют графит и металлический хром реагировать и образовывать карбид хрома. Уменьшение процентного содержания углерода в исходной смеси приводит к увеличению выхода форм карбида хрома Cr 7 C 3 и Cr 23 C 6. [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 прессуется в таблетку и помещается в инертную атмосферу аргона. Затем образец нагревается. Тепло может обеспечиваться нагретой проволокой, искрой, лазером или печью. Инициируется экзотермическая реакция, и полученное тепло распространяется по всему образцу.
Использует
Карбид хрома полезен при поверхностной обработке металлических деталей. Карбид хрома используется для покрытия поверхности другого металла с помощью метода, известного как термическое напыление . Порошок Cr 3 C 2 смешивается с твердым никель-хромом . Затем эта смесь нагревается до очень высоких температур и распыляется на покрываемый объект, где она образует защитный слой. Этот слой по сути является собственным композитом металлической матрицы , состоящим из твердых керамических частиц Cr 3 C 2, внедренных в никель-хромовую матрицу. Сама матрица способствует коррозионной стойкости покрытия, поскольку и никель , и хром устойчивы к коррозии в своей металлической форме. После избыточного напыления покрытия покрытая деталь должна пройти диффузионную термическую обработку, чтобы достичь наилучших результатов в вопросе прочности сцепления с основным металлом, а также в вопросе твердости.
Другая технология использует 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, изготовленных из твердых сплавов , для повышения твердости путем предотвращения роста крупных зерен. [8] Основным компонентом большинства чрезвычайно твердых режущих инструментов является карбид вольфрама . Карбид вольфрама сочетается с другими карбидами, такими как карбид титана, карбид ниобия и карбид хрома, и спекается вместе с кобальтовой матрицей. 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
- ^ Лид, Дэвид Р. (1998), Справочник по химии и физике (87-е изд.), Бока-Ратон, Флорида: CRC Press, стр. 4–52 , ISBN 0-8493-0594-2
- ^ abc NIOSH Карманный справочник по химическим опасностям. "#0141". Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
- ^ Тонгбейт: Информация о минералах, данные и местонахождения, Mindat.org
- ^ Генералов М.Е., Наумов В.А., Мохов А.В., Трубкин Н.В., "Изовит (Cr,Fe)23C6 - новый минерал из золото-платиноносных россыпей Урала", Записки Всероссийского минералогического общества, вып. 127, стр. 26-37, 1998.
- ^ Миндат, http://www.mindat.org/min-35899.html.
- ^ abc Chattopadhyay, R. (2001). Износ поверхности: анализ, лечение и профилактика. Materials Park, OH: ASM International. стр. 228–229 . ISBN 978-0-87170-702-4.
- ^ ab Cintho, Osvaldo; Favilla, Eliane; Capocchi, Jose (1 июля 2007 г.). «Механико-термический синтез карбидов хрома». Journal of Alloys and Compounds . 439 ( 1– 2): 189– 195. doi :10.1016/j.jallcom.2006.03.102.
- ^ Эллис, Джонатан; Хоу, Майкл (ноябрь 1997 г.). «Карбиды хрома». Materials World . 5 (11).
Внешние ссылки
- Национальный реестр загрязняющих веществ - Информационный листок о соединениях хрома (III)
