Ang Chromium carbide ay isang ceramic compound na umiiral sa iba't ibang komposisyon ng kemikal: Cr3 C2, Cr7 C3 at Cr23 C6. Sa ilalim ng karaniwang mga kondisyon, ito ay umiiral bilang grey matter. Ang Chromium ay isang napakatigas at lumalaban sa kaagnasan na metal. Ito rin ay flame retardant, na nangangahulugan na ito ay nananatiling malakas kahit na sa mataas na temperatura.
Ang mga katangiang ito ng chromium ay ginagawa itong kapaki-pakinabang bilang isang additive sa mga metal na haluang metal. Kapag ang mga carbide crystal ay isinama sa ibabaw ng materyal, pinapabuti nito ang wear resistance at corrosion resistance at napapanatili din ang mga katangiang ito sa mataas na temperatura. Ang pinakakumplikado at pinakakaraniwang ginagamit na tambalan para sa layuning ito ay Cr3 C2.
Ang mga nauugnay na mineral ay kinabibilangan ng tongbaite at isovite (Cr, Fe) 23 C6, parehong napakabihirang. Ang isa pang rich carbide mineral ay yarlongite Cr4 Fe4 NiC4.
Chromium property
Merontatlong magkakaibang istrukturang kristal para sa carbide na tumutugma sa tatlong magkakaibang komposisyon ng kemikal:
-
Ang
- Cr23 C6 ay may cubic structure at Vickers hardness na 976 kg/mm2. Ang
- Cr7 C3 ay may hexagonal crystal na istraktura at isang microhardness na 1336 kg/mm2. Ang
- Cr3 C2 ang pinakamatibay sa tatlong komposisyon at may rhombic structure na may microhardness na 2280 kg/mm2.
Dahil dito, ang Cr3 C2 ang pangunahing formula ng chromium carbide na ginagamit sa surface treatment.
Synthesis
Carbide bonding ay maaaring makamit sa pamamagitan ng mechanical alloying. Sa ganitong uri ng proseso, ang chromium metal at carbon sa anyo ng grapayt ay pinapakain sa isang ball mill at giniling sa isang pinong pulbos. Matapos durugin ang mga sangkap, pinagsama sila sa mga butil at sumasailalim sa mainit na pagpindot sa isostatic. Gumagamit ang operasyong ito ng inert gas, pangunahin ang argon sa isang selyadong oven.
Ang naka-pressure na substance na ito ay nagbibigay ng pressure sa sample mula sa lahat ng panig habang umiinit ang oven. Ang init at presyon ay nagiging sanhi ng graphite at metal na tumugon sa isa't isa at bumubuo ng chromium carbide. Ang pagbaba sa porsyento ng carbon sa unang pinaghalong humahantong sa pagtaas ng ani ng mga form na Cr7 C3 at Cr23 C6.
Ang isa pang paraan para sa pag-synthesize ng chromium carbide ay gumagamit ng oxide, purong aluminum at graphite sa isang self-propagating exothermic reaction na nagpapatuloy tulad ng sumusunod:
3Cr2O3 + 6Al + 4C → 2Cr3C2 + 3Al 2O3
Sa paraang ito, ang mga reagentsdinurog at inihalo sa ball mill. Ang unipormeng pulbos ay pagkatapos ay i-compress sa isang tablet at inilagay sa ilalim ng isang hindi gumagalaw na kapaligiran ng argon. Ang sample ay pagkatapos ay pinainit. Ang isang mainit na wire, spark, laser, o oven ay maaaring magbigay ng init. Nagsisimula ang isang exothermic reaction at ang nagresultang singaw ay kumakalat sa epekto sa kabuuan ng sample.
Production ng chromium carbide
Maraming kumpanya ang gumagawa ng substance sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng aluminothermal reduction at vacuum processing sa mga temperaturang 1500°C pataas. Ang isang pinaghalong chromium metal, oxide at carbon ay inihanda at pagkatapos ay inilalagay sa isang vacuum furnace. Ang presyon sa oven ay nabawasan at ang temperatura ay itataas sa 1500°C. Ang carbon pagkatapos ay tumutugon sa oxide upang bumuo ng metal at gas monoxide, na inilalabas sa mga vacuum pump. Ang chromium pagkatapos ay pinagsama sa natitirang carbon upang bumuo ng carbide.
Ang eksaktong balanse sa pagitan ng mga bahaging ito ay tumutukoy sa nilalaman ng nagreresultang sangkap. Ito ay maingat na kinokontrol upang matiyak na ang kalidad ng produkto ay angkop para sa mga demanding market gaya ng aerospace.
Production ng metallic chrome
- Natuklasan ng mga mananaliksik ang isang bagong klase ng mga carbide na nakakakuha ng katatagan mula sa isang hindi maayos na istraktura.
- Ang mga resulta ng pag-aaral ay naglatag ng pundasyon para sa hinaharap na mga survey ng mga bagong carbide na kapaki-pakinabang sa mga praktikal na aplikasyon.
- Naging mas madali ang paggawa ng 2D nitride.
Metal iyonginagamit sa maraming kumpanya, na ginawa ng aluminothermic reduction, kung saan nabuo ang isang halo ng chromium oxide at aluminum powder. Pagkatapos ay ilalagay ang mga ito sa isang sisidlan ng litson kung saan ang pinaghalong pinag-aapoy. Binabawasan ng aluminyo ang chromium oxide sa metal at alumina slag sa temperatura na 2000–2500°C. Ang sangkap na ito ay bumubuo ng isang molten pool sa ilalim ng silid ng pagpapaputok, kung saan maaari itong kolektahin kapag ang temperatura ay bumaba nang sapat. Kung hindi, ang pakikipag-ugnayan ay magiging mahirap at lubhang mapanganib. Pagkatapos ang paunang sangkap ay gagawing pulbos at ginagamit bilang hilaw na materyal para sa paggawa ng chromium carbide.
Karagdagang paggiling
Ang pagdurog ng chromium carbide at ang paunang sangkap nito ay isinasagawa sa mga gilingan. Kapag naggigiling ng mga pinong pulbos na metal, palaging may panganib ng pagsabog. Kaya naman ang mga gilingan ay espesyal na idinisenyo upang harapin ang mga potensyal na panganib. Ang cryogenic refrigeration (pinakakaraniwang likidong nitrogen) ay inilalapat din sa pasilidad upang mapadali ang paggiling.
Magsuot ng mga coating na lumalaban
Ang Carbides ay matigas at kaya ang karaniwang gamit ng chromium ay upang magbigay ng matibay na wear resistant coatings sa mga bahaging kailangang protektahan. Sa kumbinasyon ng isang proteksiyon na metal matrix, ang parehong mga anti-corrosion at wear-resistant agent ay maaaring mabuo na madaling ilapat at cost-effective. Ang mga coatings na ito ay ginawa sa pamamagitan ng welding o thermal spraying. Sa kumbinasyon ng iba pang lumalaban na sangkap, maaaring gamitin ang chromium carbide para sabumubuo ng mga cutting tool.
Welding electrodes
Ang mga chromium carbide rod na ito ay lalong ginagamit bilang kapalit ng lumang ferrochromium o mga bahaging naglalaman ng carbon. Nagbibigay sila ng higit na mahusay at mas pare-parehong mga resulta. Sa mga welding electrodes na ito, ang chromium II carbide ay nilikha sa panahon ng proseso ng pagbubuklod upang magbigay ng wear layer. Gayunpaman, ang pagbuo ng mga carbide ay tinutukoy ng eksaktong mga kondisyon sa natapos na pinagsamang. At samakatuwid, maaaring may mga pagbabago sa pagitan ng mga ito na hindi nakikita para sa mga electrodes na naglalaman ng chromium carbide. Ito ay makikita sa wear resistance ng idinepositong weld.
Kapag sinubukan ang isang gulong na gawa sa tuyong buhangin na goma, napag-alamang 250% na mas mataas ang wear rate ng compound na inilapat sa ferrochrome o carbon electrodes. Kumpara sa chromium carbide.
Ang kalakaran sa industriya ng welding mula sa stick electrodes hanggang sa flux cored wire ay nakikinabang sa substance. Ang Chromium carbide ay halos eksklusibong ginagamit sa pulverized na elemento sa halip na high carbon ferrochromium dahil hindi ito dumaranas ng dilution effect na dulot ng sobrang bakal dito.
Ito ay nangangahulugan na ang isang coating na naglalaman ng mas malaking dami ng matitigas na particle, na may mataas na wear resistance, ay maaaring makuha. Samakatuwid, dahil may pagbabago mula sa rod electrodes tungo sa flux cored wire dahil sa mga bentahe ng automation at mas mataas na produktibidad na nauugnay sa huling substance welding technology, tumataas ang merkado para sa carbide.
Mga karaniwang gamit para ditoay: hardfacing ng conveyor screws, fuel mixer blades, pump impeller at general chromium applications kung saan kailangan ang wear resistance.
Thermal spray
Kapag ini-spray ng init, ang chromium carbide ay pinagsama sa isang metal matrix gaya ng nickel-chromium. Karaniwan, ang ratio ng mga sangkap na ito ay 3:1, ayon sa pagkakabanggit. Mayroong metal matrix upang i-bonding ang carbide sa coated substrate at magbigay ng mataas na antas ng corrosion resistance.
Ang kumbinasyon ng property na ito at wear resistance ay nangangahulugan na ang thermally sprayed CrC-NiCr coatings ay angkop bilang isang high temperature wear barrier. Ito ay para sa kadahilanang ito na ang mga ito ay lalong ginagamit sa merkado ng aerospace. Ang mga karaniwang aplikasyon dito ay mga coatings para sa mga bar mandrel, hot stamping dies, hydraulic valves, machine parts, aluminum component wear protection at pangkalahatang mga application na may mahusay na resistensya sa corrosion at abrasion sa temperatura na hanggang 700-800°C.
Alternatibong chrome plating
Bagong application para sa thermally sprayed coatings bilang kapalit ng hard product saturation. Ang hard chromium plating ay gumagawa ng wear-resistant na shell na may magandang kalidad sa ibabaw sa murang halaga. Ang chrome plating ay nakukuha sa pamamagitan ng paglubog ng item na ibubusog sa isang lalagyan ng isang kemikal na solusyon na naglalaman ng chromium. Ang isang de-koryenteng kasalukuyang ay dumaan sa tangke, na nagiging sanhi ng pagdeposito ng materyal sa mga bahagi atpagbuo ng isang magkakaugnay na patong. Gayunpaman, ang lumalaking alalahanin sa kapaligiran ay nauugnay sa pagtatapon ng wastewater mula sa ginamit na electroplating solution, at ang mga isyung ito ay naging sanhi ng pagtaas ng gastos ng proseso.
Ang Chromium carbide coatings ay may wear resistance na dalawa at kalahati hanggang limang beses na mas mahusay kaysa sa hard chromium plating at walang mga problema sa pagtatapon ng wastewater. Samakatuwid, ang mga ito ay lalong ginagamit para sa hard chromium plating, lalo na kapag ang wear resistance ay mahalaga o isang makapal na patong ay kinakailangan para sa isang malaking bahagi. Ito ay isang kawili-wili at mabilis na lumalagong lugar na magiging mas mahalaga habang tumataas ang halaga ng pagsunod sa kapaligiran.
Mga tool sa paggupit
Ang nangingibabaw na materyal dito ay tungsten carbide powder, na sina-sinter gamit ang cob alt upang makagawa ng napakatigas na bagay. Upang mapabuti ang tibay ng mga cutting tool na ito, ang titanium, niobium at chromium carbide ay idinagdag sa materyal. Ang papel ng huli ay upang maiwasan ang paglaki ng butil sa panahon ng sintering. Kung hindi, mabubuo ang labis na malalaking kristal sa panahon ng proseso, na maaaring magpahina sa tibay ng cutting tool.
