Karbid chromitý - Chromium(II) carbide

Karbid chromu[1]
Cr3C2structure.jpg
Karbid chromu Cr3C2.JPG
Jména
Název IUPAC
Karbid chromitý
Ostatní jména
Karbid chromu
Identifikátory
3D model (JSmol )
ChemSpider
Informační karta ECHA100.031.420 Upravte to na Wikidata
Vlastnosti
Cr3C2
Molární hmotnost180,009 g / mol
Vzhledšedá ortorombický krystaly
Hustota6,68 g / cm3
Bod tání 1895 ° C (2143 K)
Bod varu 3 800 ° C (6 870 ° F; 4 070 K)
reaguje
Struktura
Ortorombický, oP20
Pnma, č. 62
Nebezpečí
NFPA 704 (ohnivý diamant)
NIOSH (Limity expozice USA pro zdraví):
PEL (Dovolený)
TWA 1 mg / m3[2]
REL (Doporučeno)
PEL 0,5 mg / m3[2]
IDLH (Okamžité nebezpečí)
250 mg / m3[2]
Pokud není uvedeno jinak, jsou uvedeny údaje o materiálech v nich standardní stav (při 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
šekY ověřit (co je šekY☒N ?)
Reference Infoboxu

Karbid chromitý je keramický sloučenina, která existuje v několika chemických složeních: Cr3C2, Cr7C3a Cr23C6. Za standardních podmínek existuje jako šedá pevná látka. Je to extrémně těžké a koroze odolný. Je to také a žáruvzdorný sloučenina, což znamená, že si zachovává svoji pevnost i při vysokých teplotách. Díky těmto vlastnostem je užitečné jako přísada do kovu slitiny. Když jsou krystaly karbidu chrómu integrovány do povrchu kovu, zlepšuje to odolnost proti opotřebení a odolnost proti korozi a udržuje tyto vlastnosti při zvýšených teplotách. Nejtvrdší a nejčastěji používanou kompozicí pro tento účel je Cr3C2.

Minerální forma Cr3C2 sloučenina je tongbaite[3] Isovite, (Cr, Fe)
23C
6, je příbuzný minerál. Oba jsou extrémně vzácné.[4] Ještě dalším minerálem karbidu bohatým na chrom je yarlongit, Cr4Fe4NiC4.[5]

Vlastnosti

Existují tři různé krystalové struktury pro karbid chromu, které odpovídají třem různým chemickým složením. Cr23C6 má krychlovou krystalovou strukturu a tvrdost podle Vickerse 976 kg / mm2.[6] Cr7C3 má hexagonální krystalovou strukturu a mikrotvrdost 1336 kg / mm2.[6] Cr3C2 je nejodolnější ze tří kompozic a má ortorombickou krystalovou strukturu s mikrotvrdostí 2280 kg / mm2.[6] Z tohoto důvodu Cr3C2 je primární forma karbidu chrómu používaná při povrchové úpravě.

Syntéza

Syntézy karbidu chrómu lze dosáhnout pomocí mechanické legování. V tomto typu procesu kovové chrom a čistý uhlík ve formě grafit jsou načteny do a kulový mlýn a rozemletý na jemný prášek. Poté, co byly součásti rozemlety, jsou lisovány do pelety a vystaveny působení tepla izostatické lisování. Horké izostatické lisování využívá především inertní plyn argon v uzavřené peci. Tento stlačený plyn působí na vzorek tlakem ze všech směrů, zatímco je pec zahřívána. Teplo a tlak způsobují, že grafit a kovový chrom reagují a tvoří karbid chrómu. Snížení procenta obsahu uhlíku ve výchozí směsi vede ke zvýšení výtěžku Cr7C3a Cr23C6 formy karbidu chrómu.[7]

Další způsob syntézy karbidu chrómu využívá oxid chrómu, čistý hliník a grafit v samorozmnožování exotermická reakce který probíhá takto:[7]

3Cr2Ó3 + 6 Al + 4 C → 2 Cr3C2 + 3 Al2Ó3

Při této metodě se reaktanty drtí a mísí v kulovém mlýnu. Směsný prášek se poté lisuje do pelety a umístí se pod inertní atmosféru argonu. Poté se vzorek zahřeje. Teplo může poskytovat vyhřívaný drát, jiskra, laser nebo pec. Zahájí se exotermická reakce a výsledné teplo šíří reakci po zbytku vzorku.

Použití

Karbid chromu je užitečný při povrchové úpravě kovových součástí. Karbid chromu se používá k potažení povrchu jiného kovu technikou známou jako tepelné stříkání. Cr3C2 prášek se smísí s pevnou látkou nikl-chrom. Tato směs se poté zahřeje na velmi vysoké teploty a nastříká se na povlečený předmět, kde vytvoří ochrannou vrstvu. Tato vrstva je v podstatě vlastní kompozit s kovovou matricí, sestávající z tvrdé keramiky Cr3C2 částice uložené v matrici nikl-chrom. Samotná matrice přispívá ke korozní odolnosti povlaku, protože obojí nikl a chrom jsou v kovové formě odolné proti korozi. Po nadměrném nastříkání povlaku musí potažený díl projít difúzním tepelným zpracováním, aby bylo dosaženo nejlepších výsledků z hlediska pevnosti spoje s obecným kovem a také z hlediska tvrdosti.

Jiná technika využívá karbid chrómu ve formě krycích desek. Jedná se o prefabrikované ocelové plechy potažené karbidem chromu, které jsou určeny ke svařování na stávající konstrukce nebo stroje za účelem zlepšení výkonu.

Karbid chromu se používá jako přísada do řezných nástrojů vyrobených z slinuté karbidy, pro zlepšení tvrdost prevencí růstu velkých zrn.[8] Primární složkou ve většině extrémně tvrdých řezných nástrojů je karbid wolframu. Karbid wolframu je kombinován s dalšími karbidy, jako je karbid titanu, karbid niobu a karbid chromu a slinutý společně s kobaltovou matricí. Cr3C2 zabraňuje tvorbě velkých zrn v kompozitu, což má za následek jemnozrnnou strukturu vynikající tvrdosti.

Může dojít k nežádoucí tvorbě karbidů chrómu v nerezové oceli a jiných slitinách mezikrystalová koroze.

Reference

  1. ^ Lide, David R. (1998), Příručka chemie a fyziky (87 ed.), Boca Raton, Florida: CRC Press, s. 4–52, ISBN  0-8493-0594-2
  2. ^ A b C NIOSH Kapesní průvodce chemickými nebezpečími. "#0141". Národní institut pro bezpečnost a ochranu zdraví při práci (NIOSH).
  3. ^ Tongbaite: minerální informace, data a lokality, Mindat.org
  4. ^ Generalov ME, Naumov VA, Mokhov AV, Trubkin NV, „Isovite (Cr, Fe) 23C6 - nový minerál ze zlatě-platinových ložisek Uralu“, Zapiski Vserossiyskogo mineralogicheskogo obshchestva, sv. 127, str. 26-37, 1998.
  5. ^ Mindat, http://www.mindat.org/min-35899.html
  6. ^ A b C Chattopadhyay, R. (2001). Povrchové opotřebení: analýza, léčba a prevence. Materials Park, OH: ASM International. str. 228–229. ISBN  978-0-87170-702-4.
  7. ^ A b Cintho, Osvaldo; Favilla, Eliane; Capocchi, Jose (1. července 2007). "Mechanicko-tepelná syntéza karbidů chrómu". Journal of Alloys and Compounds. 439 (1–2): 189–195. doi:10.1016 / j.jallcom.2006.03.102.
  8. ^ Ellis, Jonathan; Haw, Michael (listopad 1997). „Karbidy chromu“. Svět materiálů. 5 (11).

externí odkazy