کروم
کروم (Cr) فلزی درخشان، سخت و نسوز است که در دمای 1،857 درجه سانتیگراد (3،375 درجه فارنهایت) ذوب میشود و در 2672 درجه سانتیگراد (4842 درجه فارنهایت) می جوشد. در حالت خالص در برابر خوردگی معمولی مقاوم است و در نتیجه به عنوان پوشش محافظ برای سایر فلزات وتولید میل کروم و لوله کروم استفاده میشود. این ماده در اسیدهای معدنی غیر اکسید کننده حل میشود اما در اسید نیتریک که فلز را منفعل میکند حل نمیشود. از آنجا که آلیاژهای غنی از کروم در دمای اتاق شکننده هستند، کاربرد محدودی دارند. بیشترین مصرف کروم، به عنوان یک ماده آلیاژی در آهن اضافه میشود. در مقادیر متغیر از 10 تا 26 درصد ،آبکاری کروم باعث مقاومت فولاد در برابر خوردگی میشود. همچنین برای بهبود سختی پذیری، مقاومت در برابر سایش و مقاومت در دمای بالا استفاده میشود.
موارد استفاده از کروم
به عنوان ماده معدنی کرومیت، از کروم به عنوان ماده نسوز بسیار استفاده میشود. سایر مواد شیمیایی کروم به عنوان رنگدانه ها و عوامل برنزه کننده استفاده میشود. در اوایل سال ۱۸۰۰، آنها برای ساختن رنگدانه ها و مواد شیمیایی برای برنزه شدن چرم مورد استفاده قرار گرفتند و در سال ۱۸۷۹ کروم توانست به عنوان ماده نسوز برای پوشش کوره های تولید فولاد استفاده شدند.
کاشفان کروم
فلز کروم توسط شیمی دان فرانسوی Louis-Nicolas Vauquelin در سال ۱۷۹۷ کشف شد. سال بعد او فلز را با كاهش كربن كروكويت يا سرب قرمز، ماده معدني كرومات جدا كرد كه رنگ درخشان آن واوگلين را الهام بخشيد تا نام فعلي فلز را بدهد ( chrōmos يوناني،«رنگ»). آهن حاوی کروم برای اولین بار در اواسط قرن نوزدهم تولید شد و اولین استفاده از کروم به عنوان ماده آلیاژی در تولید فولاد در فرانسه در دهه ۱۸۶۰ انجام شد. در سال ۱۸۹۳ هانری مویسان سنگ معدن کروم و کربن را در یک کوره برقی ذوب کرد و فروکروم تولید کرد. در سال ۱۸۹۸ هانس گلدشمیت، شیمی دان آلمانی، با کاهش آلومینوترمی اکسید کروم، کروم خالص تولید کرد. فلز کروم با الکترولیز در سال ۱۸۵۴ تولید شد، اما این روش تا یک قرن بعد مورد استقبال گسترده تجاری قرار نگرفت.
مواد معدنی کروم دار
اگرچه کروم در بسیاری از مواد معدنی وجود دارد، اما تنها سنگ معدن مورد بهره برداری تجاری، کرومیت است. این ماده معدنی اسپینل در حالت ایده آل از اکسید آهن و اکسید کروم با ترکیب شیمیایی FeO · Cr۲O۳ تشکیل شده است، اما اغلب در طبیعت پیدا میشود که منیزیا (MgO) جایگزین FeO و آلومینا (A۱۲O۳) یا اکسید آهن (Fe۲O۳) جایگزین Cr۲O۳ میشود.
مواد معدنی دیگری مانند سیلیس (SiO۲) نیز وجود دارد. در اوایل قرن ۲۱، آفریقای جنوبی، هند، قزاقستان و ترکیه به تولیدکنندگان برتر کرومیت در جهان تبدیل شده اند. بخش عمده ای از ذخایر کرومیت در رسوبات چینه ای (لایه های نازک و یکنواخت که یک ناحیه وسیع را پوشانده اند) پیدا میشود، اما رسوبات غلاف شکل (تشکیلات پراکنده غلاف شکل با اندازههای مختلف) نیز مهم هستند.
بازیابی کروم از سنگ معدن متفاوت است: در یک عملیات خوب ۹۰ درصد در فلز مذاب بازیابی میشود. از ۱۰ درصد باقی مانده در سرباره، برخی از آنها به صورت فلزی هستند و می توانند با روش های فرآوری مواد معدنی بازیابی شوند. ذوب بار فروکروم ۴۰۰۰ کیلووات ساعت انرژی الکتریکی به ازای هر تن آلیاژ تولید شده مصرف میکند، در حالی که برای فروکروم با کربن بالا ۴،۶۰۰ کیلووات ساعت در هر تن مصرف میشود. سیلیکون فروکروم اگر سیلیس به شارژ اضافه شود تا وزن آن برابر با سنگ معدن باشد، فرآیندهای ذوب آنچه را که به عنوان سیلیکون فروکروم شناخته میشود، بدست می آورد.
این آلیاژ حاوی ۳۸-۴۲ درصد سیلیسیم و کمتر از ۱/۰ درصد کربن، به عنوان یک اکسید کننده در تولید فولاد ضد زنگ و به عنوان یک ماده میانی در تولید فروکروم کم کربن استفاده میشود. فروکروم کم کربن وقتی کرومیت و آهک در کوره قوس الکتریکی باز ذوب میشوند و سپس با سیلیکون فروکروم تماس می گیرند، می توان فروکرومیوم کم کربن (۰.۰۵ درصد) بدست آورد. فلز کروم خالص یا با کاهش حرارتی Cr۲O۳ با آلومینیوم یا با الکترولیز محلول های کروم سه ظرفیتی تولید میشود.
انواع آبکاری با کروم
کروم خالص به آلیاژهای غیر آهنی اضافه میشود و همچنین به عنوان یک سطح مقاوم در برابر خوردگی برای سایر فلزات استفاده میشود. هنگام آبکاری سطوح با کروم ،دو نوع آبکاری وجود دارد:
- تزئینی
- سخت
ضخامت صفحه تزئینی بین ۰.۰۰۰۲۵۴ و ۰.۰۰۰۵۰۸ میلی متر (۰.۰۰۰۰۱ و ۰.۰۰۰۰۲ اینچ) متغیر است و معمولاً از طریق نیکل رسوب میکند. آبکاری "سخت" به دلیل مقاومت در برابر سایش و ضریب اصطکاک کم استفاده میشود. برای این نوع آبکاری، از محلول های اسید کرومیک (CrO۳) استفاده میشود. در یک روش کروم سازی، کروم از بخار روی سطح متراکم میشود و با گرم شدن به داخل فلز پخش میشود. در روش دیگر یک لایه کروم روی سطح ذوب شده و در آن پخش میشود. همچنین از رسوب پرتوی الکترونی کروم بر روی سطح و به دنبال آن انتشار در فلز استفاده شده است.
کروم سازی حمام نمکی با استفاده از کلرید کروم (CrCl۲) امتحان شده است. فولادها بیشترین مصرف فروکرومیوم در ساخت فولاد ضد زنگ است. در گذشته، بسیاری از آلیاژها از نوع کم کربن بودند، اما از زمان ظهور فرآیند دکوراسیون اکسیژن آرگون، که به تولیدکنندگان فولاد اجازه میدهد ناخالصیهایی مانند سیلیکون و کربن را بدون از بین بردن بیش از حد کروم بسوزانند، به شارژ فروکرومیوم منتقل شد.
کاربردهای کروم و مشتقات کروم
از فروکروم تصفیه شده اکنون به طور عمده به عنوان یک ماده اصلاح کننده استفاده میشود. فولادهای ضدزنگ مقاومت بالایی در برابر اکسیداسیون و خوردگی دارند، علت اصلی آن وجود کروم است که در سطوح مختلف بین ۱۰ تا ۲۶ درصد ،اکسید محافظ روی سطح فولاد تشکیل میدهد. فولادهای ضد زنگ فریتی کم کربن را نمی توان با عملیات حرارتی سخت کرد.
انواع فریتی حاوی ۱۷ تا ۱۸ درصد کروم در تزئینات اتومبیل و تجهیزات برای استفاده میشود. از فولادهای ضد زنگ مارتنزیتی با کربن بالا در صورت تمایل به مقاومت در برابر سایشاستفاده میشود. فولادهای این نوع با ۱۳ درصد کروم به صورت کارد و چنگال ساخته میشوند. نیکل و منگنز را می توان به فولادهای ضد زنگ پر کروم (۱۶ تا ۲۶ درصد) اضافه کرد و انواع آستنیتی را ایجاد کرد، که احتمالاً ۱۸ نوع کروم - ۸ درصد نیکل از همه بیشتر شناخته شده است.
فولادهای آستنیتی علاوه بر مقاومت در برابر اکسیداسیون و خوردگی، مقاومت خود را در دمای بالا بهتر از فولادهای کروم ساده حفظ میکنند. بعضی اوقات مولیبدن، تنگستن، نیوبیوم یا تیتانیوم برای بهبود مقاومت در برابر خوردگی یا تثبیت کاربیدهای موجود اضافه میشوند. فولادهای این نوع حاوی حداکثر ۲۶ درصد کروم دارای مقاومت در برابر اکسیداسیون عالی در دمای بالا هستند. از آنها در قطعات کوره، نازل های مشعل و روکش های کوره استفاده میشود.
برای بهبود سختی پذیری، مقاومت در برابر سایش و مقاومت در دمای بالا، حداکثر ۲ درصد کروم به فولاد کم آلیاژ اضافه میشود. این نوع فولادها، حاوی کروم در ترکیب با عناصر دیگر مانند مولیبدن، نیکل، منگنز و وانادیوم، برای فنرها، یاطاقان غلتکی و توپی، قالب، ریل و سازه های با مقاومت بالا استفاده میشود. فولادهای حاوی ۶-۱۰ درصد کروم مقاومت در برابر خوردگی و اکسیداسیون را افزایش داده و به صورت لوله در صنعت روغن استفاده میشوند. آلیاژهای غیر آهنی برای بدست آوردن مقاومت در برابر خوردگی و سختی، کروم به میزان ۲۵ درصد به آلیاژهای کبالت اضافه میشود.
آلیاژهای کبالت - کروم - تنگستن برای برش ابزار استفاده میشود. سوپرآلیاژهای نیکل-کروم با حداکثر ۶۰ درصد کروم و گاهی اوقات کمی آهن برای کاربردهای با درجه حرارت بالا استفاده میشود. همچنین کروم به مقدار ۰.۵ درصد به آلیاژهای آلومینیوم اضافه میشود تا مقاومت در برابر خوردگی آنها را بهبود بخشد. اکسید سبز کروم، که تقریباً خالص است، پایدارترین رنگدانه سبز شناخته شده است. برای رنگ آمیزی گرانول های سقف، سیمان ها و گچ ها استفاده میشود. همچنین به عنوان یک پودر خوب برای پرداخت استفاده میشود. کروم زرد در سایه های موجود بسیار متفاوت است و اساساً کرومات سرب یا کروکیت است. این رنگدانه باعث ایجاد یک رنگ عالی هم برای چوب و هم برای فلز میشود. به عنوان بازدارنده از خوردگی در قطعات هواپیما ساختهشده از آلومینیوم یا منیزیم استفاده میشود. مواد شیمیایی کروم در فرو بردن آهن، فولاد، برنج و قلع و همچنین به عنوان بازدارنده های آب نمک و سیستم های آب مجدد گردش خون استفاده میشود.
در پایان
کروم و ترکیبات کروم به عنوان بهترین آلیاژ برای آبکاری میباشد. شرکت پویا استیل برادران تولید کننده میل کروم ایرانی و واردکننده میل کروم چینی و ترکیه، محصولات میل کروم و لوله کروم خود را در انواع مدل های کروم سخت و کروم معمولی با کیفیت بالا و قیمت های مناسب عرضه میکند.
بدون نظر