Chrom-Metall wird am meisten für seine Verwendung in der Verchromung (die oft einfach als "Chrom" bezeichnet wird) anerkannt, aber seine größte Verwendung ist als Bestandteil in rostfreien Stählen . Beide Anwendungen profitieren von der Härte des Chroms, der Korrosionsbeständigkeit und der Fähigkeit, für ein glänzendes Aussehen poliert zu werden.
Eigenschaften
- Atomsymbol: Cr
- Atomzahl: 24
- Atommasse: 51,996 g / mol 1
- Element Kategorie: Übergangsmetall
- Dichte: 7,19 g / cm 3 bei 20 ° C
- Schmelzpunkt: 3465 ° F (1907 ° C)
- Siedepunkt: 4840 ° F (2671 ° C)
- Mohs Härte: 5.5
Eigenschaften
Chrom ist ein hartes, graues Metall, das wegen seiner unglaublichen Korrosionsbeständigkeit geschätzt wird. Reines Chrom ist magnetisch und spröde, aber wenn es legiert wird, kann es verformbar gemacht und zu einem hellen, silbrigen Finish poliert werden.
Chrom hat seinen Namen von khrōma, einem griechischen Wort, das Farbe bedeutet, aufgrund seiner Fähigkeit, lebendige, bunte Verbindungen wie Chromoxid zu erzeugen.
Geschichte
Der französische Chemiker Nicolas-Louis Vauguelin stellte 1797 das erste reine Chrommetall her, indem er Krokoit (ein chromhaltiges Mineral) mit Kaliumcarbonat behandelte und dann die entstandene Chromsäure mit Kohlenstoff in einem Graphittiegel reduzierte.
Während Chromverbindungen seit Jahrtausenden in Farbstoffen und Farben verwendet werden, begann sich erst nach Vauguelins Entdeckung der Einsatz von Chrom in Metallanwendungen zu entwickeln.
Im späten 19. und frühen 20. Jahrhundert experimentierten Metallurgen in Europa aktiv mit Metalllegierungen , um stärkere und haltbarere Stähle herzustellen.
Im Jahr 1912, als er in den Firth Brown Laboratories in Großbritannien arbeitete, wurde der Metallurg Harry Brearley beauftragt, ein widerstandsfähigeres Metall für Gewehrläufe zu finden.
Er fügte Chrom hinzu, von dem bekannt war, dass es einen hohen Schmelzpunkt hat, zu herkömmlichem Kohlenstoffstahl, wodurch der erste rostfreie Stahl hergestellt wurde. Etwa zur gleichen Zeit entwickelten jedoch andere, einschließlich Elwood Haynes in den USA und Ingenieure bei Krupp in Deutschland, auch chromhaltige Stahllegierungen. Mit der Entwicklung des Elektrolichtbogenofens folgte wenig später die Großserienfertigung von Edelstahl.
Im gleichen Zeitraum wurde auch an Galvanisierungsmetallen geforscht, die es billigeren Metallen wie Eisen und Nickel ermöglichten , die Abrieb- und Korrosionsbeständigkeit ihres äußeren Chroms sowie ihre ästhetischen Qualitäten zu berücksichtigen. Die ersten Chromelemente erschienen in den späten 1920er Jahren auf Autos und High-End-Uhren.
Produktion
Industrielle Chromprodukte umfassen Chrommetall, Ferrochrom, Chromchemikalien und Gießereisande. In den letzten Jahren gab es einen Trend zu einer größeren vertikalen Integration bei der Herstellung von Chrommaterialien. Das heißt, es werden immer mehr Unternehmen in den Abbau von Chromiterz einbezogen und verarbeiten es auch zu Chrommetall, Ferrochrom und schließlich zu Edelstahl.
Im Jahr 2010 betrug die weltweite Produktion von Chromiterz (FeCr 2 O 4 ) 25 Millionen Tonnen.
Die Ferrochromproduktion betrug rund 7 Millionen Tonnen, während die Chrommetallproduktion rund 40.000 Tonnen betrug. Ferrochrom wird ausschließlich mit Elektrolichtbogenöfen hergestellt, während Chrommetall über elektrolytische, silicothermische und aluminothermische Verfahren hergestellt werden kann.
Bei der Herstellung von Ferrochrom verursacht die durch Elektrolichtbogenöfen erzeugte Hitze, die 2800 ° C (5070 ° F) erreicht, dass Kohle und Koks Chromerz durch eine carbothermische Reaktion reduzieren. Sobald ausreichend Material in dem Ofenherd geschmolzen worden ist, wird das geschmolzene Metall in großen Gußstücken abgelassen und verfestigt, bevor es zerkleinert wird.
Die aluminothermische Herstellung von hochreinem Chrommetall macht über 95% des heute produzierten Chrommetalls aus. Der erste Schritt in diesem Verfahren erfordert, dass das Chromiterz mit Soda und Kalk in der Luft bei 2000ºF (1000ºC) geröstet wird, was ein Natriumchromat, das Kalzin enthält, erzeugt.
Es kann von dem Abfallmaterial ausgelaugt und dann als Chromoxid (Cr 2 O 3 ) reduziert und ausgefällt werden.
Das Chromoxid wird dann mit pulverisiertem Aluminium gemischt und in einen großen Tontiegel gegeben. Bariumperoxid und Magnesiumpulver werden dann auf die Mischung verteilt, und der Tiegel wird von Sand umgeben (der als Isolierung wirkt).
Die Mischung wird entzündet, was dazu führt, dass der Sauerstoff aus dem Chromoxid mit dem Aluminium unter Bildung von Aluminiumoxid reagiert und dadurch geschmolzenes Chrommetall freisetzt, das zu 97-99% rein ist.
Laut den Statistiken des US Geological Survey waren die größten Produzenten von Chromiterz im Jahr 2009 Südafrika (33%), Indien (20%) und Kasachstan (17%). Zu den größten Ferrochrom produzierenden Unternehmen gehören Xstrata , Eurasian Natural Resources Corp. (Kasachstan), Samancor (Südafrika) und Hernic Ferrochrome (Südafrika).
Anwendungen
Nach Angaben der International Development Association for Chrom, des 2009 extrahierten gesamten Chromiterzes, wurden 95,2% von der metallurgischen Industrie, 3,2% von der Feuerfest- und Gießereiindustrie und 1,6% von chemischen Herstellern verbraucht. Die Hauptverwendungen für Chrom sind in rostfreien Stählen, legierten Stählen und Nichteisenlegierungen.
Nichtrostende Stähle beziehen sich auf eine Reihe von Stählen, die zwischen 10% und 30% Chrom (bezogen auf das Gewicht) enthalten und nicht so leicht korrodieren oder rosten wie normale Stähle. Zwischen 150 und 200 verschiedene Edelstahlzusammensetzungen existieren, obwohl nur etwa 10% von diesen in regelmßigem Gebrauch sind.
Quellen:
Sully, Arthur Henry und Eric A. Brandes. Chrom . London: Butterworths, 1954.
Straße, Arthur. & Alexander, WO 1944. Metalle im Dienste des Menschen . 11. Ausgabe (1998).
Die International Chromium Development Association (ICDA).
Quelle: www.icdacr.com
Chromium Superalloy Handelsnamen
| Handelsname | Chromgehalt (% Gewicht) |
|---|---|
| Hastelloy-X® | 22 |
| WI-52® | 21 |
| Waspaloy® | 20 |
| Nimonic® | 20 |
| IN-718® | 19 |
| Rostfreier Stahl | 17-25 |
| Inconel® | 14-24 |
| Udimet-700® | 15 |