Hrom karbid: svojstva, priprema, primjena

Hrom karbid je keramičko jedinjenje koje postoji u nekoliko različitih hemijskih sastava: Cr3 C2, Cr7 C3 I Cr23 C6. U standardnim uslovima postoji u obliku sive materije. Hrom je veoma tvrd metal otporan na koroziju. Takođe ima vatrostalni sastav, što znači održavanje snage čak i na visokim temperaturama.

Ova svojstva hroma čine ga korisnim kao dodatak metalnim legurama. Kada su kristali karbida integrisani u površinu supstance, to poboljšava otpornost na habanje i otpornost na koroziju, a takođe zadržava ova svojstva na povišenim temperaturama. Najsloženije i najčešće korišteno jedinjenje za ovu svrhu je Cr3 C2.

Srodni minerali uključuju tongbait i izovit (Cr, Fe) 23 C6, oba izuzetno rijetka. Još jedan bogat karbidni mineral je yarlongite Cr4 Fe4 NiC4.

Svojstva hroma

Postoje tri različite kristalne strukture za karbid koje odgovaraju tri različita hemijska sastava:

• Cr23 C6 ima kubičnu strukturu i Vickers tvrdoću od 976 kg / mm2.
• Cr7 C3 ima heksagonalnu kristalnu strukturu i mikrohardnost od 1336 kg / mm².
• Cr3 C2 je najtrajniji od tri kompozicije i ima rombičnu strukturu sa mikrohardnošću od 2280 kg / mm2.

Iz tog razloga, Cr3 C2 je glavna hrom-karbidna formula koja se koristi u površinskoj obradi.

Sinteza

Karbidno vezivanje se može postići mehaničkim legiranjem. In ovaj tip od procesa, metalni hrom i ugljenik u obliku grafita se utovaruju u kuglični mlin i usitnjavaju u fini prah. Nakon što se komponente usitne, kombinuju se u granule i podležu vrućem izostatičkom prešanju. Ova akcija koristi inertni gas, prvenstveno argon u zatvorenoj rerni.

Ova supstanca pod pritiskom vrši pritisak na uzorak sa svih strana dok se peć zagrijava. Toplota i navala uzrokuju da grafit i metal reaguju jedni s drugima i formiraju hrom karbid. Smanjenje procenta ugljenika u početnoj smeši dovodi do povećanja prinosa CR7 C3 I cr23 C6 oblika.

Druga metoda za sintezu hrom-karbida koristi oksid, čisti aluminij i grafit u samopropagirajućoj egzotermnoj reakciji, koja se odvija na sljedeći način:

3Cr₂O3 + 6Al + 4c → 2Cr3C₂ + 3Al₂O₃

U ovoj metodi, reagensi se drobe i miješaju u kugličnom mlinu. Homogeni prah se zatim utisne u tabletu i stavi u atmosferu inertnog argona. Uzorak se zatim zagreva. Vruća žica, Iskra, laser ili peć mogu pružiti toplotu. Pokreće se egzotermna reakcija i rezultirajuća para širi efekat kroz ostatak uzorka.

Proizvodnja hrom karbida hrom

Mnoge kompanije stvaraju supstancu kombinovanjem aluminotermne redukcije i vakuumske obrade na temperaturi od 1500 °C i više. Priprema se mješavina metalnog hroma, oksida i ugljika, a zatim se stavlja u vakuumsku peć. , Pritisak u pećnici se smanjuje, a temperatura raste na 1500 ° C. Nakon toga, ugljenik reaguje sa oksidom i formira metalni i gasoviti monoksid, koji se ispušta u vakuumske pumpe. Zatim se hrom kombinuje sa preostalim ugljenikom da bi se formirao karbid.

Tačan balans između ovih komponenti određuje sadržaj dobijene supstance. Ovo se pažljivo prati kako bi se osiguralo da je kvalitet proizvoda Pogodan za zahtjevna tržišta kao što je vazduhoplovstvo.

Proizvodnja Metala hroma

• Istraživači otkrivaju novu klasu karbida koji proizilaze stabilnost iz neuređene strukture.
• Rezultati studije ležali su Fondacije za buduća istraživanja novih karbida korisna u praktičnoj primjeni.
• Stvaranje dvodimenzionalnih nitrida postalo je lakše.

Metal, koji se koristi u mnogim kompanijama, proizvodi se aluminotermnom redukcijom, gdje nastaje mješavina hrom oksida i aluminijskog praha. Zatim se utovaruju u rezervoar za paljenje, gde se smeša rasplamsava. Aluminijum reducira hrom oksid u metal i šljaku glinice na temperaturi od 2000-2500 °C. Ova supstanca formira rastopljenu lokvu na dnu komore za paljenje, gdje se može prikupiti kada temperatura dovoljno padne. U suprotnom, kontakt će biti težak i veoma opasan. Zatim se početna supstanca pretvara u prah i koristi kao sirovina za proizvodnju hrom karbida.

Dalje brušenje

Drobljenje hrom karbida i njegove početne supstance vrši se u mlinovima. Prilikom mljevenja finog metalnog praha uvijek postoji opasnost od eksplozije. Zato su mlinovi posebno dizajnirani za rješavanje takvih potencijalnih opasnosti. Kriogeno hlađenje (najčešće je to tečni azot) takođe se primenjuje na konstrukciju kako bi se olakšalo mlevenje.

Premazi otporni na habanje

Karbidi su tvrdi, pa je opšta upotreba hroma nanošenje jakih premaza otpornih na habanje na delove koje je potrebno zaštititi. U kombinaciji sa zaštitnom metalnom matricom mogu se razviti i antikorozivne i otporne supstance koje se lako nanose i isplative. Ovi premazi se izvode zavarivanjem ili termičkim prskanjem. U kombinaciji sa drugim otpornim supstancama, hrom karbid se može koristiti za formiranje alata za sečenje.

Elektrode za varenje

Ove hrom karbidne šipke se sve više koriste umjesto bivših ferohroma ili komponenti koje sadrže ugljik. Daju odlične i stabilnije rezultate. U ovim elektrodama za zavarivanje, hrom II karbid se stvara tokom procesa vezivanja kako bi se obezbedio sloj otporan na habanje. Međutim, formiranje karbida određeno je tačnim uvjetima u gotovom šavu. Stoga može doći do promjena između njih koje nisu vidljive za elektrode koje sadrže hrom karbid. To se ogleda u otpornosti na habanje zavarenog zavara.

Prilikom testiranja Točka napravljenog od suhe pješčane gume, utvrđeno je da je stopa habanja smjese nanesene na ferohrom ili ugljične elektrode 250% veća. U poređenju sa hrom karbidom.

Trend u industriji zavarivanja, koji se kreće od upotrebe štapnih elektroda do praškaste žice, koristi supstanci. Hrom karbid se koristi gotovo isključivo u zdrobljenom elementu umjesto ferohroma s visokim udjelom ugljika, jer ne pati od efekta razrjeđivanja uzrokovanog viškom željeza u njemu.

To znači da se može dobiti premaz koji sadrži veću količinu čvrstih čestica, koji ima visoku otpornost na habanje. Shodno tome, pošto postoji prelazak sa štapnih elektroda na praškastu žicu zbog prednosti automatizacije i veće produktivnosti povezane sa tehnologijom zavarivanja druge supstance, tržište karbida se povećava.

Tipična područja upotrebe za njega su: površinski transportni vijci, oštrice miksera za gorivo, impeleri pumpe i opšta upotreba hroma, koji zahteva otpornost na erozijsku abraziju.

Termički sprej

U termičkom prskanju, hrom karbid se kombinuje sa metalnom matricom kao što je nikl-hrom. Obično je odnos ovih supstanci 3:1, respektivno. Prisutna je metalna matrica koja veže karbid za podlogu na koju se nanosi premaz i pruža visok stepen otpornosti na koroziju.

Kombinacija ovog svojstva i otpornost na habanje znači da su termički prskani CrC-NiCr premazi pogodni kao prepreka habanju na visokim temperaturama. Iz tog razloga se sve više koriste na tržištu vazduhoplovstva. Tipična područja upotrebe ovdje su premazi za trnove štapa, matrice za toplu proizvodnju, hidraulični ventili, mašinski dijelovi, zaštita od habanja aluminijumskih komponenti i opšta primjena sa dobrom otpornošću na koroziju i abraziju na temperaturama do 700-800°C.

Alternativa hromiranju

Nova aplikacija za termički prskane premaze kao zamjena za čvrstu zasićenost proizvoda. Tvrdo hromiranje vam omogućava da dobijete školjku otpornu na habanje sa dobrim kvalitetom površine po niskoj ceni. Hromirani premaz se dobija potapanjem predmeta koji treba zasićiti u posudu hemijskim rastvorom koji sadrži hrom. Električna struja se zatim prolazi kroz rezervoar, uzrokujući da se supstanca taloži na delovima i formira koherentan premaz. Međutim, sve veći ekološki problemi povezani su sa odlaganjem otpadnih voda iz korišćenog galvanskog rastvora, a ova pitanja su izazvala povećanje troškova procesa.

Premazi na bazi hrom karbida imaju otpornost na habanje, koja je dva i po do pet puta bolja od čvrstog hromiranja i nemaju problema sa odlaganjem Voda za otpad. Stoga se sve više koriste zbog čvrstog hromiranja, posebno ako je otpornost na habanje važna ili je potreban debeli premaz za veliki deo. Ovo je interesantna oblast koja se brzo razvija i koja će postati važnija kako se povećavaju troškovi poštovanja zakonodavstva o životnoj sredini.

Alati za sečenje

Preovlađujući materijal ovdje je prah volfram karbida, koji je sinterovan kobaltom za proizvodnju izuzetno tvrdih predmeta. Da bi se poboljšala udarna snaga ovih reznih alata, supstanci se dodaju Titan karbid, niobijum i hrom. Uloga ovog drugog je da spreči rast zrna tokom sinterovanja. U suprotnom, u procesu će se formirati prekomerno veliki kristali, što može pogoršati snagu udara reznog alata.