Carbura de crom este un compus ceramic care există în mai multe compoziții chimice diferite: Cr3 C2, Cr7 C3 și Cr23 C6. În condiții standard, există ca substanță cenușie. Cromul este un metal foarte dur și rezistent la coroziune. De asemenea, este ignifug, ceea ce înseamnă că rămâne puternic chiar și la temperaturi ridicate.
Aceste proprietăți ale cromului îl fac util ca aditiv în aliajele metalice. Când cristalele de carbură sunt integrate în suprafața materialului, acesta îmbunătățește rezistența la uzură și rezistența la coroziune și, de asemenea, păstrează aceste proprietăți la temperaturi ridicate. Cel mai complex și cel mai frecvent utilizat compus în acest scop este Cr3 C2.
Mineralele înrudite includ tongbait și izovit (Cr, Fe) 23 C6, ambele extrem de rare. Un alt mineral bogat de carbură este yarlongitul Cr4 Fe4 NiC4.
Proprietăți ale cromului
Existătrei structuri cristaline diferite pentru carbură care corespund la trei compoziții chimice diferite:
- Cr23 C6 are o structură cubică și o duritate Vickers de 976 kg/mm2.
- Cr7 C3 are o structură cristalină hexagonală și o microduritate de 1336 kg/mm2.
- Cr3 C2 este cea mai durabilă dintre cele trei compoziții și are o structură rombică cu o microduritate de 2280 kg/mm2.
Din acest motiv, Cr3 C2 este formula principală de carbură de crom utilizată în tratarea suprafețelor.
Sinteză
Lipirea cu carbură poate fi realizată prin aliaje mecanice. În acest tip de proces, cromul metalului și carbonul sub formă de grafit sunt introduse într-o moară cu bile și măcinate într-o pulbere fină. După zdrobirea componentelor, acestea sunt combinate în granule și supuse presării izostatice la cald. Această operațiune folosește un gaz inert, în primul rând argon într-un cuptor etanș.
Această substanță sub presiune exercită presiune asupra probei din toate părțile în timp ce cuptorul se încălzește. Căldura și presiunea fac ca grafitul și metalul să reacționeze unul cu celăl alt și să formeze carbură de crom. O scădere a procentului de carbon din amestecul inițial duce la o creștere a randamentului formelor Cr7 C3 și Cr23 C6.
O altă metodă de sinteză a carburii de crom folosește oxid, aluminiu pur și grafit într-o reacție exotermă de autopropagare care se desfășoară după cum urmează:
3Cr2O3 + 6Al + 4C → 2Cr3C2 + 3Al 2O3
În această metodă, reactiviizdrobit și amestecat într-o moară cu bile. Pulberea uniformă este apoi comprimată într-o tabletă și plasată într-o atmosferă inertă de argon. Proba este apoi încălzită. Un fir fierbinte, o scânteie, un laser sau un cuptor pot furniza căldură. Este inițiată o reacție exotermă, iar aburul rezultat împrăștie efectul în restul probei.
Producerea de carburi de crom
Multe companii creează substanța combinând reducerea aluminotermică și prelucrarea în vid la temperaturi de 1500°C și peste. Se prepară un amestec de crom metal, oxid și carbon și apoi este încărcat într-un cuptor cu vid. Se reduce presiunea din cuptor si se ridica temperatura la 1500°C. Carbonul reacționează apoi cu oxidul pentru a forma metal și monoxid gazos, care este evacuat către pompele de vid. Apoi, cromul se combină cu carbonul rămas pentru a forma carbură.
Echilibrul exact dintre aceste componente determină conținutul substanței rezultate. Acest lucru este controlat cu atenție pentru a se asigura că calitatea produsului este potrivită pentru piețele solicitante, cum ar fi industria aerospațială.
Producție de crom metalic
- Cercetătorii descoperă o nouă clasă de carburi care derivă stabilitatea dintr-o structură dezordonată.
- Rezultatele studiului pun bazele cercetărilor viitoare ale noilor carburi utile în aplicații practice.
- Crearea nitrurilor 2D tocmai a devenit mai ușoară.
Metal carefolosit in multe companii, produs prin reducere aluminotermica, unde se formeaza un amestec de oxid de crom si pulbere de aluminiu. Acestea sunt apoi încărcate într-un vas de prăjire unde amestecul este aprins. Aluminiul reduce oxidul de crom la metal și zgura de alumină la o temperatură de 2000–2500°C. Această substanță formează un bazin topit în partea de jos a camerei de ardere, unde poate fi colectată atunci când temperatura a scăzut suficient. În caz contrar, contactul va fi dificil și foarte periculos. Apoi, substanța inițială este transformată în pulbere și utilizată ca materie primă pentru producerea carburei de crom.
Macinare suplimentară
Zdrobirea carburii de crom și a substanței sale inițiale se realizează în mori. La măcinarea pulberilor metalice fine, există întotdeauna riscul de explozie. De aceea morile sunt special concepute pentru a face față unor astfel de pericole potențiale. Refrigerarea criogenică (cel mai frecvent azot lichid) este, de asemenea, aplicată instalației pentru a facilita măcinarea.
Acoperiri rezistente la uzură
Carburele sunt dure și, prin urmare, o utilizare obișnuită a cromului este de a oferi acoperiri puternice rezistente la uzură pe piesele care trebuie protejate. În combinație cu o matrice metalică de protecție, se pot dezvolta atât agenți anticorozivi, cât și cei rezistenți la uzură, care sunt ușor de aplicat și rentabili. Aceste acoperiri sunt realizate prin sudare sau pulverizare termica. În combinație cu alte substanțe rezistente, se poate folosi carbura de crom pentruformarea sculelor de tăiere.
Electrozi de sudare
Aceste tije din carbură de crom sunt din ce în ce mai folosite în locul vechilor componente care conțin ferocrom sau carbon. Ele dau rezultate superioare și mai consistente. În acești electrozi de sudare, carbura de crom II este creată în timpul procesului de lipire pentru a oferi un strat de uzură. Cu toate acestea, formarea carburilor este determinată de condițiile exacte din îmbinarea finită. Și, prin urmare, pot exista modificări între ele care nu sunt vizibile pentru electrozii care conțin carbură de crom. Acest lucru se reflectă în rezistența la uzură a sudurii depuse.
La testarea unei roți din cauciuc nisip uscat, s-a constatat că rata de uzură a compusului aplicat electrozilor de ferocrom sau carbon a fost cu 250% mai mare. Comparativ cu carbura de crom.
Tendința din industria sudurii de la electrozi stick la fire cu miez de flux aduce beneficii substanței. Carbura de crom este folosită aproape exclusiv în elementul pulverizat în loc de ferocrom cu conținut ridicat de carbon, deoarece nu suferă de efectul de diluare cauzat de excesul de fier din acesta.
Aceasta înseamnă că se poate obține o acoperire care conține o cantitate mai mare de particule dure, care are o rezistență ridicată la uzură. Prin urmare, deoarece există o trecere de la electrozii cu tijă la sârmă cu miez de flux datorită avantajelor automatizării și productivității mai mari asociate cu cea din urmă tehnologie de sudare a substanțelor, piața de carbură este în creștere.
Utilizări tipice pentru acestasunt: acoperirea dură a șuruburilor transportoare, paletele mixerului de combustibil, rotoarele pompei și aplicațiile generale ale cromului unde este necesară rezistența la uzură.
Spray termic
La pulverizare termică, carbura de crom este combinată cu o matrice metalică, cum ar fi nichel-crom. De obicei, raportul acestor substanțe este de 3:1, respectiv. Este prezentă o matrice metalică pentru a lega carbura de substratul acoperit și pentru a oferi un grad ridicat de rezistență la coroziune.
Combinația dintre această proprietate și rezistența la uzură înseamnă că acoperirile CrC-NiCr pulverizate termic sunt potrivite ca barieră la uzură la temperaturi ridicate. Din acest motiv, acestea sunt din ce în ce mai utilizate pe piața aerospațială. Aplicațiile tipice aici sunt acoperiri pentru dornuri de bară, matrițe de ștanțare la cald, supape hidraulice, piese de mașini, protecție împotriva uzurii componentelor din aluminiu și aplicații generale cu rezistență bună la coroziune și abraziune la temperaturi de până la 700-800°C.
Alternativă la placarea cu crom
Aplicație nouă pentru acoperiri pulverizate termic ca înlocuitor pentru saturația produsului dur. Placarea cu crom dur produce o carcasă rezistentă la uzură, cu o calitate bună a suprafeței, la costuri reduse. Cromarea se obține prin scufundarea articolului de saturat într-un recipient cu o soluție chimică care conține crom. Un curent electric este apoi trecut prin rezervor, determinând depunerea materialului pe piese șiformarea unei acoperiri coerente. Cu toate acestea, preocupările tot mai mari de mediu sunt asociate cu eliminarea apelor uzate din soluția de galvanizare utilizată, iar aceste probleme au determinat creșterea costului procesului.
Acoperirile cu carbură de crom au o rezistență la uzură de două ori și jumătate până la cinci ori mai bună decât placarea cu crom dur și nu au probleme de eliminare a apelor uzate. Prin urmare, acestea sunt din ce în ce mai utilizate pentru cromarea dură, mai ales când rezistența la uzură este importantă sau este necesară o acoperire groasă pentru o mare parte. Acesta este un domeniu interesant și în creștere rapidă, care va deveni mai important pe măsură ce costul respectării mediului crește.
Unelte de tăiere
Materialul predominant aici este pulberea de carbură de tungsten, care este sinterizată cu cob alt pentru a produce obiecte extrem de dure. Pentru a îmbunătăți duritatea acestor scule de tăiere, materialului se adaugă carburi de titan, niobiu și crom. Rolul acestuia din urmă este de a preveni creșterea boabelor în timpul sinterizării. În caz contrar, în timpul procesului se vor forma cristale excesiv de mari, ceea ce poate degrada duritatea sculei de tăiere.
