Chroomkarbied is 'n keramiekverbinding wat in verskeie verskillende chemiese samestellings bestaan: Cr3 C2, Cr7 C3 en Cr23 C6. Onder standaardtoestande bestaan dit as grysstof. Chroom is 'n baie harde en korrosiebestande metaal. Dit is ook vlamvertragend, wat beteken dat dit sterk bly selfs by hoë temperature.
Hierdie eienskappe van chroom maak dit nuttig as 'n bymiddel in metaallegerings. Wanneer karbiedkristalle in die oppervlak van die materiaal geïntegreer word, verbeter dit slytweerstand en korrosiebestandheid en behou ook hierdie eienskappe by verhoogde temperature. Die mees komplekse en mees algemene verbinding vir hierdie doel is Cr3 C2.
Verwante minerale sluit tongbaiet en isoviet (Cr, Fe) 23 C6 in, albei uiters skaars. Nog 'n ryk karbiedmineraal is yarlongiet Cr4 Fe4 NiC4.
Chromium-eienskappe
Daar isdrie verskillende kristalstrukture vir karbied wat ooreenstem met drie verskillende chemiese samestellings:
- Cr23 C6 het 'n kubieke struktuur en 'n Vickers-hardheid van 976 kg/mm2.
- Cr7 C3 het 'n seskantige kristalstruktuur en 'n mikrohardheid van 1336 kg/mm2.
- Cr3 C2 is die duursaamste van die drie komposisies en het 'n rombiese struktuur met 'n mikrohardheid van 2280 kg/mm2.
Om hierdie rede is Cr3 C2 die hoofformule van chroomkarbied wat in oppervlakbehandeling gebruik word.
Sintese
Harbiedbinding kan deur meganiese legering verkry word. In hierdie tipe proses word chroommetaal en koolstof in die vorm van grafiet in 'n kogelmeul ingevoer en tot 'n fyn poeier gemaal. Nadat die komponente gebreek is, word dit in korrels gekombineer en aan warm isostatiese persing onderwerp. Hierdie bewerking gebruik 'n inerte gas, hoofsaaklik argon in 'n verseëlde oond.
Hierdie stof onder druk oefen druk op die monster van alle kante uit terwyl die oond verhit word. Die hitte en druk veroorsaak dat die grafiet en metaal met mekaar reageer en chroomkarbied vorm. 'n Afname in die persentasie koolstof in die aanvanklike mengsel lei tot 'n toename in die opbrengs van die Cr7 C3 en Cr23 C6 vorms.
'n Ander metode vir die sintetisering van chroomkarbied gebruik oksied, suiwer aluminium en grafiet in 'n selfvoortplantende eksotermiese reaksie wat soos volg verloop:
3Cr2O3 + 6Al + 4C → 2Cr3C2 + 3Al 2O3
In hierdie metode, die reagensefyngemaak en in 'n balmeul gemeng. Die eenvormige poeier word dan in 'n tablet saamgepers en onder 'n inerte argonatmosfeer geplaas. Die monster word dan verhit. 'n Warm draad, vonk, laser of oond kan hitte verskaf. 'n Eksotermiese reaksie word geïnisieer en die gevolglike stoom versprei die effek deur die res van die monster.
Produksie van chroomkarbiede
Baie maatskappye skep die stof deur aluminotermiese reduksie en vakuumverwerking te kombineer by temperature van 1500°C en hoër. 'n Mengsel van chroommetaal, oksied en koolstof word voorberei en dan in 'n vakuumoond gelaai. Die druk in die oond word verminder en die temperatuur word tot 1500°C verhoog. Die koolstof reageer dan met die oksied om metaal- en gasmonoksied te vorm, wat na vakuumpompe geventileer word. Die chroom kombineer dan met die oorblywende koolstof om karbied te vorm.
Die presiese balans tussen hierdie komponente bepaal die inhoud van die resulterende stof. Dit word noukeurig beheer om te verseker dat die produkkwaliteit geskik is vir veeleisende markte soos lugvaart.
Produksie van metaalchroom
- Navorsers ontdek 'n nuwe klas karbiede wat stabiliteit verkry van 'n wanordelike struktuur.
- Die resultate van die studie lê die grondslag vir toekomstige opnames van nuwe karbiede wat nuttig is in praktiese toepassings.
- Die skep van 2D-nitriede het pas makliker geword.
Metaal ditgebruik in baie maatskappye, vervaardig deur aluminotermiese reduksie, waar 'n mengsel van chroomoksied en aluminiumpoeier gevorm word. Hulle word dan in 'n roosterbak gelaai waar die mengsel aan die brand gesteek word. Aluminium reduseer chroomoksied tot metaal en alumina-slak by 'n temperatuur van 2000–2500°C. Hierdie stof vorm 'n gesmelte poel aan die onderkant van die vuurkamer, waar dit opgevang kan word wanneer die temperatuur voldoende gedaal het. Andersins sal kontak moeilik en baie gevaarlik wees. Dan word die aanvanklike stof in poeier omskep en as grondstof vir die vervaardiging van chroomkarbied gebruik.
Verdere slyp
Verplettering van chroomkarbied en die aanvanklike stof daarvan word in meule uitgevoer. Wanneer fyn metaalpoeiers gemaal word, is daar altyd 'n risiko van ontploffing. Daarom is meulens spesiaal ontwerp om sulke potensiële gevare te hanteer. Kriogeniese verkoeling (meestal vloeibare stikstof) word ook op die fasiliteit toegepas om maal te vergemaklik.
Slytasiebestande bedekkings
Karbiede is hard en daarom is 'n algemene gebruik vir chroom om sterk slytvaste bedekkings te verskaf op dele wat beskerm moet word. In kombinasie met 'n beskermende metaalmatriks kan beide anti-roes en slytvaste middels ontwikkel word wat maklik is om aan te wend en koste-effektief is. Hierdie bedekkings word gemaak deur sweiswerk of termiese bespuiting. In kombinasie met ander weerstandbiedende stowwe kan chroomkarbied vir gebruik wordvorming van snygereedskap.
Sweiselektrodes
Hierdie chroomkarbiedstawe word toenemend gebruik in die plek van die ou ferrochroom of koolstofbevattende komponente. Hulle gee voortreflike en meer konsekwente resultate. In hierdie sweiselektrodes word chroom II-karbied tydens die bindingsproses geskep om 'n slytlaag te verskaf. Die vorming van karbiede word egter bepaal deur die presiese toestande in die voltooide las. En daarom kan daar veranderinge tussen hulle wees wat nie sigbaar is vir elektrodes wat chroomkarbied bevat nie. Dit word weerspieël in die slytasieweerstand van die gedeponeerde sweislas.
Toe 'n wiel van droë sandrubber getoets is, is gevind dat die slytasietempo van die verbinding wat op ferrochroom- of koolstofelektrodes toegedien is 250% hoër was. In vergelyking met chroomkarbied.
Die neiging in die sweisbedryf van stokelektrodes tot vloedkerndrade bevoordeel die stof. Chroomkarbied word feitlik uitsluitlik in die verpoeierde element gebruik in plaas van hoë-koolstof ferrochroom omdat dit nie ly aan die verdunningseffek wat veroorsaak word deur oormaat yster daarin nie.
Dit beteken dat 'n deklaag wat 'n groter hoeveelheid harde deeltjies bevat, wat 'n hoë slytweerstand het, verkry kan word. Daarom, aangesien daar 'n verskuiwing van staafelektrodes na vloedkerndraad is as gevolg van die voordele van outomatisering en die hoër produktiwiteit wat met laasgenoemde stofsweistegnologie geassosieer word, neem die mark vir karbied toe.
Tipiese gebruike daarvooris: hardebedekking van vervoerbandskroewe, brandstofmengerlemme, pompwaaiers en algemene chroomtoepassings waar slytasieweerstand vereis word.
Termiese sproei
Wanneer hitte gespuit word, word chroomkarbied gekombineer met 'n metaalmatriks soos nikkel-chroom. Tipies is die verhouding van hierdie stowwe onderskeidelik 3:1. 'n Metaalmatriks is teenwoordig om die karbied aan die bedekte substraat te bind en om 'n hoë mate van korrosiebestandheid te verskaf.
Die kombinasie van hierdie eienskap en slytasieweerstand beteken dat termies gespuite CrC-NiCr-bedekkings geskik is as 'n hoëtemperatuur-slytasieversperring. Dit is om hierdie rede dat hulle toenemend in die lugvaartmark gebruik word. Tipiese toepassings hier is bedekkings vir staafdoorns, warm stamp-matryse, hidrouliese kleppe, masjienonderdele, aluminiumkomponent-slytasiebeskerming en algemene toepassings met goeie weerstand teen korrosie en skuur by temperature tot 700-800°C.
Alternatief vir verchrooming
Nuwe toepassing vir termies gespuite bedekkings as 'n plaasvervanger vir harde produkversadiging. Harde verchrooming produseer 'n slytvaste dop met goeie oppervlakkwaliteit teen lae koste. Verchrooming word verkry deur die item wat versadig moet word te doop in 'n houer van 'n chemiese oplossing wat chroom bevat. 'n Elektriese stroom word dan deur die tenk gevoer, wat veroorsaak dat die materiaal op die onderdele neerslaan envorming van 'n samehangende laag. Toenemende omgewingsbekommernisse word egter geassosieer met die wegdoening van afvalwater van die gebruikte elektroplateringsoplossing, en hierdie kwessies het die koste van die proses laat toeneem.
Chroomkarbiedbedekkings het slytasieweerstand wat twee en 'n half tot vyf keer beter is as harde chroomplatering en het geen probleme met die wegdoen van afvalwater nie. Daarom word hulle toenemend gebruik vir harde verchrooming, veral wanneer slytasieweerstand belangrik is of 'n dik laag vir 'n groot deel nodig is. Dit is 'n interessante en vinnig groeiende gebied wat belangriker sal word namate die koste van omgewingsvoldoening toeneem.
Snygereedskap
Die oorheersende materiaal hier is wolframkarbiedpoeier, wat met kob alt gesinter word om uiters harde voorwerpe te produseer. Om die taaiheid van hierdie snygereedskap te verbeter, word titaan-, niobium- en chroomkarbiede by die materiaal gevoeg. Die rol van laasgenoemde is om graangroei tydens sintering te voorkom. Andersins sal buitensporige groot kristalle tydens die proses vorm, wat die taaiheid van die snygereedskap kan verneder.
