Metalni profil: Chromium - svojstva, povijest i više

Kromov metal najčešće je poznat po svojoj upotrebi u kromiranju (često se naziva "krom"), ali njegova najveća upotreba je kao sastojak nehrđajućih čelika. Obje aplikacije imaju koristi od tvrdoće kroma, otpornosti na koroziju i sposobnosti poliranja za sjajni izgled.

Nekretnine

• Atomski simbol: Cr
• Atomski broj: 24
• Atomska masa: 51.996 g / mol¹
• Kategorija elemenata: tranzicijski metal

• Gustoća: 7,19 g / cm³ na 20 ° C
• Talište: 3465 ° F (1907 ° C)
• Točka vrenja: 4840 ° F (2671 ° C)
• Mohova tvrdoća: 5.5

Karakteristike

Krom je tvrdi, sivi metal koji je cijenjen zbog nevjerojatne otpornosti na koroziju. Čisti krom je magnetski i krhki, ali kada se legirani mogu biti savijeni i polirani do sjajnog, srebrnastog završetka.

Chromium dobiva svoje ime khrōma, grčka riječ znači boja, zbog svoje sposobnosti da proizvede živopisne, šarene spojeve, poput kromoksida.

Povijest

1797. francuski kemičar Nicolas-Louis Vauguelin proizveo je prvi čisti krom metal obradom krotu (minerala koji sadržava krom) s kalijevim karbonatom, a zatim se rezultirajuća kromna kiselina reducira ugljikom u grafitnom loncu.

Dok su kromi spojevi korišteni u bojama i bojama već tisućama godina, tek nakon Vauguelinovog otkrića počelo se razvijati uporaba kroma u metalnim aplikacijama.

Krajem 19. i početkom 20. stoljeća metalurzi u Europi aktivno su eksperimentirali sa metalnim legurama, nastojeći proizvoditi jače i trajnije čelike.

Godine 1912., dok je radio u Firth Brown Laboratories u Ujedinjenom Kraljevstvu, metallurgist Harry Brearley bio zadužen za pronalaženje elastičnijeg metala za pištolje.

Dodao je krom, za koji je poznato da ima visoku točku tališta, do tradicionalnog ugljičnog čelika, proizvodeći prvi nehrđajući čelik. Međutim, otprilike u isto vrijeme, drugi, uključujući Elwood Haynes u SAD-u i inženjeri u Kruppu u Njemačkoj, također razvijaju legure čelika koji sadrže krom. S razvojem elektrolučne peći, uskoro je uslijedila velika proizvodnja nehrđajućeg čelika.

U istom je razdoblju provedeno istraživanje elektroplata metala, što je omogućilo jeftinijim metalima, kao što su željezo i nikal, da usvoje svoj otpor vanjske kromove na abraziju i koroziju, kao i estetske kvalitete. Prve kromirane značajke pojavile su se na automobilima i high-end satovima u kasnim 1920-ima.

Proizvodnja

Industrijski proizvodi od kroma uključuju krom metal, ferokrom, kromove kemikalije i ljevaonik pijesak. Posljednjih godina došlo je do trendova prema većoj vertikalnoj integraciji u proizvodnji kromovih materijala. To znači da su više tvrtki uključene u rudarstvo kromirane rude također obrađuju u krom metal, ferokrom i, u konačnici, od nehrđajućeg čelika.

U 2010. godini globalna proizvodnja kromita rude (FeCr₂O₄), primarni mineral izvađen za proizvodnju kroma iznosio je 25 milijuna tona.

Proizvodnja ferrokromata iznosila je oko 7 milijuna tona, dok je proizvodnja kroma iznosila oko 40.000 tona. Ferrokrom se proizvodi isključivo pomoću električnih peći, dok se krom metal može proizvesti elektrolitičkim, siliko-termičkim i aluminotermnim postupcima.

Tijekom proizvodnje ferrokroma, toplina koju su stvorili elektrolučni peći, koji doseže 5070°F (2800°C) uzrokuje ugljen i koks da reduciraju kromove rude kroz karbotermičku reakciju. Kad se u pećnom ognjištu dovede dovoljan materijal, rastopljeni se metal odvaja i skrutne u velikim odljevcima prije nego što se drobi.

Aluminotermna proizvodnja metala visoke čistoće kroma čini više od 95% kromovog metala proizvedenog danas. Prvi korak u ovom procesu zahtijeva da se kromirana ruda pekla s natrijevim karbonatom i vapnom u zraku u 2000°F (1000°C), što stvara natrijev kromat koji sadrži kalcinu.

Može se odstraniti od otpadnog materijala, a zatim se smanjiti i istaložiti kao kromov oksid (Cr₂O₃).

Kromov oksid je zatim pomiješan s aluminijem u prahu i stavljen u veliku glinenu posudu. Zatim se smjesu prenese barij peroksid i magnezijev prah, a krpe su okružene pijeskom (koja djeluje kao izolacija).

Smjesa je zapaljena, rezultirajući da kisik iz kromovog oksida reagira s aluminijem kako bi se proizveo aluminijev oksid i time oslobađao rastaljenog metala kroma koji je 97-99% čist.

Prema statističkim istraživanjima američkog geološkog istraživanja, najveći proizvođači kromirane rude u 2009. godini bili su Južna Afrika (33%), Indija (20%) i Kazahstan (17%). Najveće tvrtke za proizvodnju ferrokroma su Xstrata, Euroazijski prirodni resursi Corp. (Kazahstan), Samancor (Južna Afrika) i Hernic Ferrokrom (Južna Afrika).

Prijave

Prema Međunarodnom udruženju za razvoj kroma, od ukupne kromitne rude iz 2009. godine, metalurška industrija je potrošila 95,2%, od industrije vatrostalne i ljevačke industrije 3,2%, a kemijskih proizvođača 1,6%. Glavne koristi za krom su nehrđajući čelici, legirani čelici i neobojne legure.

Nehrđajući čelici odnose se na niz čelika koji sadrže između 10% i 30% kroma (po težini) i koji ne korodiraju ili hrđuju jednako lako kao i redoviti čelici.Između 150 i 200 različitih kompozicija od nehrđajućeg čelika postoji, iako je samo oko 10% njih u redovnoj upotrebi.

Imena trgovačkih znakova kromova

Trgovački naziv	Sadržaj kroma (tež.%)
Hastelloy-X®	22
WI-52®	21
Waspaloy®	20
Nimonic®	20
IN-718®	19
Nehrđajući čelici	17-25
Inconel®	14-24
Udimet-700®	15

izvori:

Sully, Arthur Henry i Eric A. Brandes. Krom , London: Butterworths, 1954.

Ulica, Arthur. & Alexander, W. O. 1944. Metali u službi čovjeka , 11. izdanje (1998).

Međunarodna udruga za razvoj kroma (ICDA).

Izvor: www.icdacr.com