Kromov karbid je keramična spojina, ki obstaja v več različnih kemičnih sestavah: Cr3 C2, Cr7 C3 in Cr23 C6. V standardnih pogojih obstaja kot siva snov. Krom je zelo trda in proti koroziji odporna kovina. Je tudi odporen proti ognju, kar pomeni, da ostane močan tudi pri visokih temperaturah.
Zaradi teh lastnosti je krom uporaben kot dodatek v kovinskih zlitinah. Ko so kristali karbida integrirani v površino materiala, izboljša odpornost proti obrabi in korozijsko odpornost ter ohrani te lastnosti tudi pri povišanih temperaturah. Najbolj zapletena in najpogosteje uporabljena spojina za ta namen je Cr3 C2.
Sorodni minerali vključujejo tongbait in izovit (Cr, Fe) 23 C6, oba izredno redka. Še en bogat karbidni mineral je jarlongit Cr4 Fe4 NiC4.
Lastnosti Chromium
Obstajajotri različne kristalne strukture za karbid, ki ustrezajo trem različnim kemičnim sestavam:
- Cr23 C6 ima kubično strukturo in trdoto po Vickersu 976 kg/mm2.
- Cr7 C3 ima šesterokotno kristalno strukturo in mikrotrdoto 1336 kg/mm2.
- Cr3 C2 je najbolj trpežna od treh sestavkov in ima rombično strukturo z mikrotrdoto 2280 kg/mm2.
Zaradi tega je Cr3 C2 glavna formula kromovega karbida, ki se uporablja pri površinski obdelavi.
Sinteza
Karbidno lepljenje je mogoče doseči z mehanskim legiranjem. Pri tej vrsti postopka se kovinski krom in ogljik v obliki grafita dovajata v kroglični mlin in zmeljeta v fin prah. Po drobljenju sestavin se združijo v granule in podvržejo vročemu izostatičnemu stiskanju. Ta postopek uporablja inertni plin, predvsem argon v zaprti peči.
Ta snov pod tlakom pritiska na vzorec z vseh strani, medtem ko se pečica segreva. Toplota in tlak povzročita, da grafit in kovina reagirata drug z drugim in tvorita krom karbid. Zmanjšanje odstotka ogljika v začetni mešanici vodi do povečanja donosa oblik Cr7 C3 in Cr23 C6.
Druga metoda za sintezo kromovega karbida uporablja oksid, čisti aluminij in grafit v samorazširjajoči se eksotermni reakciji, ki poteka na naslednji način:
3Cr2O3 + 6Al + 4C → 2Cr3C2 + 3Al 2O3
Pri tej metodi so reagentizdrobljen in zmešan v krogličnem mlinu. Enotni prah nato stisnemo v tableto in postavimo v atmosfero inertnega argona. Vzorec se nato segreje. Vroča žica, iskra, laser ali pečica lahko zagotovijo toploto. Sproži se eksotermna reakcija in nastala para razširi učinek na preostali del vzorca.
Proizvodnja kromovih karbidov
Mnoga podjetja ustvarijo snov s kombinacijo aluminotermične redukcije in vakuumske obdelave pri temperaturah 1500°C in več. Pripravimo mešanico kovinskega kroma, oksida in ogljika in nato naložimo v vakuumsko peč. Tlak v pečici se zmanjša in temperatura dvigne na 1500°C. Ogljik nato reagira z oksidom, da nastane kovinski in plinasti monoksid, ki se odvaja v vakuumske črpalke. Krom se nato združi s preostalim ogljikom v karbid.
Natančno ravnovesje med temi komponentami določa vsebnost nastale snovi. To je skrbno nadzorovano, da se zagotovi, da je kakovost izdelkov primerna za zahtevne trge, kot je vesoljska industrija.
Proizvodnja kovinskega kroma
- Raziskovalci odkrivajo nov razred karbidov, ki zagotavljajo stabilnost iz neurejene strukture.
- Rezultati študije postavljajo temelje za prihodnje raziskave novih karbidov, uporabnih v praktični uporabi.
- Ustvarjanje 2D nitridov je postalo lažje.
To je kovinauporablja v mnogih podjetjih, proizvedeno z aluminotermično redukcijo, kjer nastane mešanica kromovega oksida in aluminijevega prahu. Nato se naložijo v posodo za praženje, kjer se zmes vžge. Aluminij reducira kromov oksid v kovino in aluminijev oksid pri temperaturi 2000–2500 °C. Ta snov tvori staljeno bazen na dnu komore za žganje, kjer se lahko zbira, ko se temperatura dovolj zniža. V nasprotnem primeru bo stik otežen in zelo nevaren. Nato se začetna snov spremeni v prah in se uporabi kot surovina za proizvodnjo kromovega karbida.
Nadaljnje brušenje
Drobljenje kromovega karbida in njegove začetne snovi se izvaja v mlinih. Pri mletju drobnega kovinskega prahu vedno obstaja nevarnost eksplozije. Zato so mlini posebej zasnovani za spopadanje s takšnimi potencialnimi nevarnostmi. Kriogeno hlajenje (najpogosteje tekoči dušik) se uporablja tudi za olajšanje mletja.
prevleke, odporne proti obrabi
Karbidi so trdi, zato je običajna uporaba kroma zagotavljanje močnih premazov, odpornih proti obrabi na delih, ki jih je treba zaščititi. V kombinaciji z zaščitno kovinsko matriko je mogoče razviti tako protikorozijska kot proti obrabo odporna sredstva, ki so enostavna za nanašanje in so stroškovno učinkovita. Ti premazi so izdelani z varjenjem ali termičnim brizganjem. V kombinaciji z drugimi odpornimi snovmi se lahko uporablja krom karbidoblikovanje rezalnih orodij.
Varilne elektrode
Te palice iz kromovega karbida se vse pogosteje uporabljajo namesto starih komponent, ki vsebujejo ferokrom ali ogljik. Dajejo boljše in bolj dosledne rezultate. V teh varilnih elektrodah se med postopkom lepljenja ustvari krom II karbid, ki zagotavlja obrabno plast. Vendar pa je nastajanje karbidov odvisno od natančnih pogojev v končnem spoju. Zato lahko med njimi pride do sprememb, ki niso vidne za elektrode, ki vsebujejo krom karbid. To se odraža v odpornosti na obrabo nanesenega zvara.
Pri testiranju kolesa iz suhega peskanega kavčuka je bilo ugotovljeno, da je bila stopnja obrabe spojine, nanesene na ferokromske ali ogljikove elektrode, 250 % višja. V primerjavi s kromovim karbidom.
Trend v varilni industriji od paličnih elektrod do žic s fluksnim jedrom koristi snovi. Kromov karbid se uporablja skoraj izključno v prašnem elementu namesto visokoogljičnega ferokroma, ker ne trpi zaradi učinka redčenja, ki ga povzroča presežek železa v njem.
To pomeni, da je mogoče dobiti premaz z večjo količino trdih delcev, ki ima visoko odpornost proti obrabi. Zaradi prednosti avtomatizacije in višje produktivnosti, povezane s slednjo tehnologijo varjenja s snovmi, se torej trg s karbidnimi karbidi povečuje.
Običajna uporabaso: utrjevanje transportnih vijakov, lopatic mešalnika goriva, rotorjev črpalk in splošne aplikacije s kromom, kjer je potrebna odpornost proti obrabi.
Termalni sprej
Ko se toplotno razprši, se krom karbid združi s kovinsko matriko, kot je nikelj-krom. Običajno je razmerje teh snovi 3:1. Prisotna je kovinska matrica, ki veže karbid na prevlečeno podlago in zagotavlja visoko stopnjo odpornosti proti koroziji.
Kombinacija te lastnosti in odpornosti proti obrabi pomeni, da so toplotno razpršeni premazi CrC-NiCr primerni kot visokotemperaturna zapora proti obrabi. Prav zaradi tega se vse pogosteje uporabljajo na letalskem trgu. Tipične aplikacije tukaj so premazi za trne palic, matrice za vroče žigosanje, hidravlične ventile, strojne dele, zaščito proti obrabi aluminijastih komponent in splošne aplikacije z dobro odpornostjo na korozijo in abrazijo pri temperaturah do 700-800°C.
Alternativa kromiranju
Nova aplikacija za termično brizgane premaze kot nadomestilo za nasičenost trdega izdelka. Trdo kromiranje proizvaja lupino, odporno proti obrabi, z dobro kakovostjo površine po nizki ceni. Kromiranje se pridobi s potapljanjem predmeta, ki ga je treba nasičiti, v posodo s kemično raztopino, ki vsebuje krom. Električni tok se nato prenese skozi rezervoar, zaradi česar se material odlaga na dele innastanek koherentne prevleke. Vendar pa so vse večji okoljski problemi povezani z odstranjevanjem odpadne vode iz uporabljene raztopine za galvanizacijo, zaradi česar so se stroški postopka povečali.
Prevleke iz kromovega karbida imajo odpornost proti obrabi, ki je dva in pol do petkrat boljša od trdega kromiranja in nimajo težav z odvajanjem odpadne vode. Zato se vse pogosteje uporabljajo za trdo kromiranje, zlasti kadar je pomembna odpornost proti obrabi ali je za velik del potreben debel premaz. To je zanimivo in hitro rastoče področje, ki bo postajalo vse pomembnejše, ko bodo naraščali stroški okoljske skladnosti.
Orodja za rezanje
Tukaj prevladujoči material je volframov karbid v prahu, ki je sintran s kob altom za izdelavo izjemno trdih predmetov. Za izboljšanje žilavosti teh rezalnih orodij so materialu dodani titanovi, niobijevi in kromovi karbidi. Vloga slednjega je preprečiti rast zrn med sintranjem. V nasprotnem primeru se med postopkom tvorijo pretirano veliki kristali, ki lahko poslabšajo žilavost rezalnega orodja.
