Sen ominaisuudet, historia ja muut

Kromimetalli tunnetaan laajimmin sen käytöstä kromipinnoituksessa (jota usein kutsutaan yksinkertaisesti kromiksi), mutta sen suurin käyttö on ainesosaa ruostumattomat teräkset. Molemmat sovellukset hyötyvät kromin kovuudesta, kestävyydestä korroosio, ja kyky olla kiillotettu kiiltävän näköiseksi.

• Atomisymboli: Cr
• Atominumero: 24
• Atomimassa: 51,996 g / mol¹
• Elementtiluokka: Siirtymämetallit
• Tiheys: 7,19 g / cm³ lämpötilassa 20 ° C
• Sulamispiste: 1907 ° C (3465 ° F).
• Kiehumispiste: 2671 ° C (4840 ° F)
• Mohin kovuus: 5.5

Kromi on kova, harmaa metalli, jota arvostetaan uskomattomasta korroosionkestävyydestä. Puhdas kromi on magneettinen ja hauras, mutta seostettaessa voidaan valmistaa taottava ja kiillotettu kirkkaaseen hopeisen pintaan.

Kromi on saanut nimensä khrōma, kreikkalainen sana, joka tarkoittaa väriä, koska se kykenee tuottamaan eloisia, värikkäitä yhdisteitä, kuten kromioksidia.

Vuonna 1797 ranskalainen kemisti Nicolas-Louis Vauguelin tuotti ensimmäisen puhtaan kromimetallin käsittelemällä krokoitia ( kromia sisältävä mineraali) kaliumkarbonaatilla ja sitten tuloksena oleva kromihappo pelkistetään hiilellä a grafiittiupokas.

Kromiyhdisteitä on käytetty väriaineissa ja maaleissa tuhansia vuosia, mutta vasta Vauguelinin löytön jälkeen kromin käyttö metallisovelluksissa alkoi kehittyä. 1800-luvun lopulla ja 1900-luvun alkupuolella metallurgit kokeilivat aktiivisesti metallia Euroopassa seokset, yrittää tuottaa vahvempia ja kestävämpiä teräkset.

Vuonna 1912 työskennellessään Yhdistyneessä kuningaskunnassa Firth Brown Laboratoriesissa metallurgille Harry Brearleylle annettiin tehtäväksi löytää joustavampi metalli aseiden tynnyreille. Hän lisäsi kromia, jonka tiedettiin olevan korkea sulamispiste, perinteiseen hiiliteräkseen, joka tuotti ensimmäisen ruostumattoman teräksen. Kuitenkin suunnilleen samaan aikaan muut, mukaan lukien Elwood Haynes Yhdysvalloissa ja insinöörit Kruppissa Saksassa, kehittivät myös kromia sisältäviä teräslejeeringit. Kehittyessä sähkökaariuunia, ruostumattoman teräksen laajamittainen tuotanto seurasi pian sen jälkeen.

Samana ajanjaksona tutkittiin myös metallien pinnoitusta, mikä salli halvemmat metallit, kuten rauta- ja nikkeli, omaksumaan ulkoisen kromin kulutuksenkestävyyden ja korroosionkestävyyden samoin kuin sen esteettiset ominaisuudet. Ensimmäiset kromiominaisuudet ilmestyivät autoihin ja huippuluokan kelloihin 1920-luvun lopulla.

Teollisiin kromituotteisiin kuuluvat kromimetalli, ferrokromi, kromikemikaalit ja valimohiekka. Viime vuosina on ollut suuntausta kohti suurempaa vertikaalista integraatiota kromimateriaalien tuotannossa. Eli enemmän kromimalmin louhintaan osallistuvia yrityksiä jalostaa sitä myös kromimetalliksi, ferrokromiksi ja lopulta ruostumattomaksi teräkseksi.

Vuonna 2010 kromimalmin (FeCr₂O₄), kromin tuotantoon uutettu ensisijainen mineraali oli 25 miljoonaa tonnia. Ferrokromituotanto oli noin 7 miljoonaa tonnia, kun taas kromimetallituotanto oli noin 40 000 tonnia. Ferrokromia tuotetaan yksinomaan sähkökaariuuneilla, kun taas kromimetallia voidaan tuottaa elektrolyyttisin, silikonermisin ja aluminotermisin menetelmin.

Ferrokromin valmistuksen aikana valokaariuunien tuottama lämpö, ​​joka saavuttaa 5070: n°F (2800°C) saa hiilen ja koksin pelkistämään kromimalmin karbotermisen reaktion kautta. Kun tarpeeksi materiaalia on sulatettu uunin tulisijaan, sula metalli tyhjennetään ja jähmetetään suurissa valukappaleissa ennen murskaamista.

Erittäin puhtaan kromimetallin aluminotermisen tuotannon osuus on yli 95% tänään tuotetusta kromimetallista. Tämän prosessin ensimmäinen vaihe vaatii, että kromiimalmi paahdellaan soodalla ja kalkilla ilmassa vuonna 2000°F (1 000°C), joka muodostaa kalsiinia sisältävän natriumkromaatin. Se voidaan huuhtoutua pois jätemateriaalista ja sitten vähentää ja saostaa kromioksidina (Cr₂O₃).

Kromioksidi sekoitetaan sitten jauheeseen alumiini ja laita suureen savi upokkaaseen. Bariumperoksidi ja magnesium jauhe levitetään sitten seokseen, ja upokkaan ympäröi hiekka (joka toimii eristyksenä).

Seos sytytetään, jolloin kromioksidin happi reagoi alumiinin kanssa alumiinioksidin tuottamiseksi ja vapauttaa siten sulan kromimetallin, joka on 97-99% puhdasta.

Yhdysvaltain geologisen tutkimuskeskuksen tilastojen mukaan suurimpia kromimalmin tuottajia vuonna 2009 olivat Etelä-Afrikka (33%), Intia (20%) ja Kazakstan (17%). Suurimpia ferrokromia tuottavia yrityksiä ovat Xstrata, Eurasian Natural Resources Corp. (Kazakstan), Samancor (Etelä-Afrikka) ja Hernic Ferrochrome (Etelä-Afrikka).

Kromin kansainvälisen kehittämisyhdistyksen mukaan vuonna 2009 louhitusta kromimalmista 95,2% kulutti metallurgiateollisuus, 3,2% tulenkestävät ja valimoalat ja 1,6% kemikaalien tuottajat. Kromin pääasialliset käyttökohteet ovat ruostumattomat teräkset, seostetut teräkset ja ei-rautametalliseokset.

Ruostumattomilla teräksillä tarkoitetaan terässarjaa, joka sisältää 10 - 30 painoprosenttia kromia ja jotka eivät syöpy tai ruostu yhtä helposti kuin tavalliset teräkset. Erilaisia ​​ruostumattoman teräksen koostumuksia on välillä 150 - 200, vaikka vain noin 10% niistä on säännöllisessä käytössä.

Lähteet:

Sully, Arthur Henry ja Eric A. Brandes. Kromi. Lontoo: Butterworths, 1954.

Street, Arthur. & Alexander, W. O. 1944. Metallit ihmisen palveluksessa. 11. painos (1998).

Kansainvälinen kromikehitysyhdistys (ICDA).

Lähde: www.icdacr.com