โปรไฟล์โลหะ: โครเมียม

โลหะโครเมี่ยมเป็นที่ยอมรับกันอย่างกว้างขวางสำหรับการใช้งานในการชุบโครเมียม (ซึ่งมักเรียกกันง่าย ๆ ว่า 'โครเมี่ยม') แต่การใช้งานที่ใหญ่ที่สุดนั้นเป็นส่วนประกอบใน เหล็กกล้าไร้สนิม ทั้งสองโปรแกรมได้รับประโยชน์จากความแข็งของโครเมียมความต้านทานต่อการ กัดกร่อน และความสามารถในการขัดเงาเพื่อให้ปรากฏเป็นประกาย

คุณสมบัติ

• สัญลักษณ์อะตอม: Cr
• จำนวนอะตอม: 24
• มวลอะตอม: 51.996g / mol ¹
• ประเภทสินค้า: เปลี่ยนโลหะ

• ความหนาแน่น: 7.19g / cm ³ ที่ 20 ° C
• จุดหลอมเหลว: 3465 ° F (1907 ° C)
• จุดเดือด: 4840 ° F (2671 ° C)
• ความแข็งของ Moh: 5.5

ลักษณะ

โครเมี่ยมเป็นโลหะหนักสีเทาที่มีค่าสำหรับความต้านทานต่อการกัดกร่อนที่น่าทึ่ง โครเมี่ยมบริสุทธิ์เป็นของแม่เหล็กและเปราะ แต่เมื่ออัลลอยด์สามารถทำมาสเตนเลสและขัดเงาได้สดใส

โครเมียมมาจากชื่อ khrōma คำกรีกหมายถึงสีเนื่องจากความสามารถในการผลิตที่มีชีวิตชีวาและมีสีสันสารประกอบเช่นโครเมี่ยมออกไซด์

ประวัติศาสตร์

ในปี ค.ศ. 1797 นักเคมีชาวฝรั่งเศสชื่อ Nicolas-Louis Vauguelin ได้ผลิตโลหะโครเมียมบริสุทธิ์เป็นครั้งแรกโดยการบำบัด crocoite (แร่ที่มีโครเมียม) กับโพแทสเซียมคาร์บอเนตและลดกรดโครมิกที่เป็นผลึกด้วยคาร์บอนในเบ้าหลอมที่มีกราไฟต์

ในขณะที่สารประกอบโครเมียมถูกนำมาใช้ในสีย้อมและสีเป็นเวลาหลายพันปีแล้ว แต่หลังจากการค้นพบของ Vauguelin พบว่าโครเมียมใช้ในงานโลหะเริ่มพัฒนาขึ้น

ในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 และต้นศตวรรษที่ 20 นักอุตสาหกรรมโลหะในทวีปยุโรปกำลังทดลองโลหะ ผสม โลหะอย่างแข็งขันพยายามผลิต เหล็กที่ แข็งแรงและทนทานมากขึ้น

ในปีพ. ศ. 2455 ในขณะที่ทำงานที่ห้องทดลองของ Firth Brown ในสหราชอาณาจักรผู้ชำนาญการด้านโลหการวิทยา Harry Brearley ได้รับมอบหมายให้ค้นหาโลหะที่ยืดหยุ่นมากขึ้นสำหรับกระบอกปืน

เขาเสริมโครเมียมซึ่งเป็นที่ทราบกันว่ามีจุดหลอมเหลวสูงเป็นเหล็กกล้าคาร์บอนแบบดั้งเดิมซึ่งผลิตสเตนเลสชนิดแรก อย่างไรก็ตามในเวลาเดียวกันคนอื่น ๆ รวมถึง Elwood Haynes ในสหรัฐอเมริกาและวิศวกรที่ Krupp ในประเทศเยอรมนียังพัฒนาโครเมียมที่มีส่วนผสมของเหล็ก ด้วยการพัฒนาเตาเผาแบบไฟฟ้าการผลิตสแตนเลสขนาดใหญ่หลังจากนั้นไม่นาน

ในช่วงเวลาเดียวกันการวิจัยยังดำเนินการเกี่ยวกับโลหะไฟฟ้าชุบโลหะซึ่งช่วยให้โลหะที่มีราคาถูกเช่น เหล็ก และ นิกเกิล สามารถนำมาใช้กับความต้านทานต่อการขัดถูและการกัดกร่อนของโครเมียมภายนอกรวมถึงคุณสมบัติด้านสุนทรียะ คุณลักษณะโครเมี่ยมชิ้นแรกปรากฏบนรถยนต์และนาฬิการะดับไฮเอนด์ในปลายทศวรรษที่ 1920

การผลิต

ผลิตภัณฑ์โลหะผสมอุตสาหกรรม ได้แก่ โลหะโครเมียมโครเมี่ยมสารเคมีโครเมียมและทรายหล่อ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมามีแนวโน้มที่จะมีการบูรณาการแนวตั้งมากขึ้นในการผลิตวัสดุโครเมียม นั่นคือ บริษัท อื่น ๆ ที่มีส่วนเกี่ยวข้องในการทำเหมืองแร่แร่โครเมียมนอกจากนี้ยังมีการประมวลผลมันเป็นโลหะโครเมียมโครเมี่ยมและในที่สุดสแตนเลส

ในปี 2010 การผลิตแร่โลหะโครเมียมทั่วโลก (FeCr ₂ O ₄ ) แร่ธาตุหลักที่สกัดได้สำหรับการผลิตโครเมียมคือ 25 ล้านตัน

การผลิตโลหะมีเทนประมาณ 7 ล้านตันในขณะที่การผลิตโลหะโครเมียมประมาณ 40,000 ตัน Ferrochromium ผลิตขึ้นโดยใช้เตาเผาแบบไฟฟ้าเท่านั้นขณะที่โลหะโครเมียมสามารถผลิตได้โดยใช้วิธีทาง electrolytic, silico-thermic และ aluminothermic

ในระหว่างการผลิต ferrochrome ความร้อนที่สร้างขึ้นโดยเตาหลอมไฟฟ้าซึ่งถึง 5070 องศา ฟาเรนไฮต์ (2800 องศา เซลเซียส) ทำให้ถ่านหินและโค้กลดโครเมี่ยมผ่านปฏิกิริยาคาร์โทรเรียมอนิก เมื่อวัสดุเพียงพอได้รับการหลอมในเตาเผาเตาโลหะหลอมเหลวจะถูกระบายออกและแข็งตัวในการหล่อขนาดใหญ่ก่อนที่จะถูกบด

การผลิตอลูมิเนียมอัลลอยของโลหะโครเมียมที่มีความบริสุทธิ์สูงถือได้ว่าผลิตโลหะโครเมียมมากกว่า 95% ในปัจจุบัน ขั้นตอนแรกในกระบวนการนี้ต้องการให้แร่ chromite ถูกคั่วด้วยโซดาและมะนาวในอากาศที่ 2000 ° F (1000 ° C) ซึ่งสร้างโซเดียมโครเมตที่มีส่วนผสมของ calcine

สามารถชะล้างออกไปจากวัสดุเหลือใช้แล้วลดและตกตะกอนเป็นโครเมียมออกไซด์ (Cr ₂ O ₃ )

ออกไซด์โครเมี่ยมจะถูกผสมกับ อลูมิเนียม ผงและใส่ลงในเบ้าหลอมดินขนาดใหญ่ แบเรียมเปอร์ออกไซด์และ แมกนีเซียม ผงจะถูกกระจายไปยังส่วนผสมและเบ้าหลอมล้อมรอบด้วยทราย (ซึ่งทำหน้าที่เป็นฉนวนกันความร้อน)

ส่วนผสมจะติดไฟทำให้เกิดออกซิเจนจากโครเมียมออกไซด์ทำปฏิกิริยากับอลูมิเนียมเพื่อผลิตอลูมิเนียมออกไซด์และปลดปล่อยโลหะโครเมียมเหลวที่บริสุทธิ์ 97-99%

ตามสถิติการสำรวจทางธรณีวิทยาของสหรัฐฯผู้ผลิตแร่โครเมียมรายใหญ่ที่สุดในปี 2552 ได้แก่ แอฟริกาใต้ (33%) อินเดีย (20%) และคาซัคสถาน (17%) บริษัท ผลิตเหล็ก ferrochrome ที่ใหญ่ที่สุด ได้แก่ Xstrata , Eurasian Natural Resources Corp. (Kazakhstan), Samancor (South Africa) และ Hernic Ferrochrome (South Africa)

การประยุกต์ใช้งาน

ตามที่สมาคมพัฒนาระหว่างประเทศสำหรับโครเมี่ยมของแร่โครเมียมทั้งหมดที่สกัดในปี 2009, 95.2% ถูกบริโภคโดยอุตสาหกรรมโลหะ, 3.2% โดยอุตสาหกรรมวัสดุทนไฟและหล่อและ 1.6% โดยผู้ผลิตสารเคมี การใช้โครเมียมที่สำคัญคือเหล็กกล้าไร้สนิมเหล็กอัลลอยและโลหะผสมที่ไม่ใช่เหล็ก

เหล็กกล้าไร้สนิมหมายถึงเหล็กกล้าช่วงที่มีโครเมียม 10% ถึง 30% (โดยน้ำหนัก) และไม่เป็นสนิมหรือเป็นสนิมได้ง่ายเหมือนกับเหล็กกล้าปกติ ระหว่าง 150 ถึง 200 องค์ประกอบสแตนเลสที่แตกต่างกันมีอยู่แม้ว่าเพียงประมาณ 10% ของเหล่านี้อยู่ในการใช้งานปกติ

_{แหล่งที่มา:}

_{Sully, Arthur Henry และ Eric A. Brandes โครเมียม ลอนดอน: Butterworths, 1954}

_{ถนน Arthur & Alexander, WO 1944 โลหะในการบริการของมนุษย์ ฉบับที่ 11 (พ.ศ. 2541)}

_{สมาคมพัฒนา Chromium ระหว่างประเทศ (ICDA)}

_{ที่มา: www.icdacr.com}

ชื่อการค้า Chromium Superalloy

ชื่อการค้า	เนื้อหาโครเมียม (% น้ำหนัก)
Hastelloy-X®	22
Wi-52®	21
Waspaloy®	20
Nimonic®	20
IN-718®	19
เหล็กกล้าไร้สนิม	17-25
Inconel®	14-24
Udimet-700®	15