铬是一种轻质的蓝色—银白色金属。铬这一名称来源于希腊语中的"chroma",意指颜色。由于铬对多种酸碱以及高温气体都具有出色的耐腐蚀性,因此成为广受青睐的一种材料,被用于各类保护涂层。 在燃烧设备中,铬被用作耐磨涂层,以便延长特殊部件的使用寿命。用作高温燃料电池的组成部分时,我们的铬也表现出色。除了上述应用以外,铬还用作家电工作元件或首饰的装饰性闪亮涂层

硬质材料层溅射靶
硬质材料层溅射靶
SOFC互联器
SOFC互联器
原子序数24
CAS编号7440-47-3
原子质量51.996
熔点1 900 °C
沸点2 672 °C
原子体积0.012 [nm3]
20 ℃时密度7.15 [g/cm3]
晶体结构体心立方
晶格常数0.28847 [nm]
地球的地壳丰度200.0 [g/t]
应用
应用
铬合金
合金
特性
特性
天然状态和制备
状态
粉末冶金术
粉末-
冶金

纯度品质保证

您可以完全信赖我们的质量。我们自主生产铬产品——从金属粉末成品。我们只采购最纯的铬粉末作为原材料,从而确保您受益于极高的材料纯度

我们保证攀时铬材料(HP)的纯度达到99.8%
经过化学分析的认证,剩余的成分包含以下元素:

元素保证最大值[µg/g]
Fe1 500
Mo50
W50
Si500
O1 000
N200
C300
其它300

我们保证攀时铬材料(UHP)的纯度达到99.95%。经过化学分析的认证,剩余的成分包含以下元素:

元素保证最大值[µg/g]
Fe300
Si100
W50
Mo50
C100
O300
N200

出色的耐磨性—美丽的外观

鉴于其独特性能,铬被用于某些非常特殊的工业领域也就不足为奇,例如在各种工艺中的涂层材料

用作涂在移动件上的氮化铬硬质材料涂层时,该材料表现出可靠的耐磨损性和耐磨蚀性。除此之外,铬还具有美丽的光泽和色彩,适合制造各类手表和配件。同时铬还具有防腐蚀性。

纯铬—或者合金?

我们制备的铬完美适用于所有领域。我们通过添加不同的合金获得以下特性:

  • 物理特性 (例如熔点、蒸汽压、密度、导电性、导热性、热膨胀系数、热容)
  • 机械特性 (例如强度、断裂性、延展性)
  • 化学特性 (例如耐腐蚀性、可蚀刻性)
  • 加工性能 (例如加工、成型性能、可焊接性)
  • 结构和再结晶特性 (例如再结晶温度、易脆化性、老化效应、晶粒大小)

此外,通过采用我们自定义的制造工艺,我们还能对铬和铬合金调配出其它不同特性,获得广泛的特性参数值。

材料名称 化学成份(重量占比)
铬(高纯度) > 99,8 %
铬(超高纯度) > 99,95 %
铬铁钇(CFY) < 95 % 铬
5 % 铁
中温金属(ITM) < 74 % 铁
26 % 铬
(Mo, Ti, Y2O3)

CFY (铬铁钇)

CFY是一种铬合金,它含有5%的铁。该材料主要用于燃料电池中的互接器。CFY的热膨胀系数正好与燃料电池中的电解液吻合。下表列出了攀时CFY合金的热膨胀曲线。

温度 [℃] 300 400 500 600 700 800 900
线性热膨胀系数 [10-6K] 8.88 9.19 9.5 9.8 10.1 10.5 10.8

在高达850℃的使用环境下,所选材料的抗腐蚀性成为非常关键的因素。尤其是CFY互连件,必须要耐受航空氧气和高浓度氢气。

在高温工作条件下,材料也承受巨大的机械应力。我们的CFY合金具有良好的高温稳定性和抗蠕变性。因此,我们的材料能够一直保持稳定而不变形。

ITM (中温金属)

我们的ITM属于铁基合金,它的铬含量为26%,同时含有少量的氧化钇。该合金用于移动SOFC燃料电池(固体氧化物燃料电池,SOFC)中作为电化学电池的互连件和支撑。虽然两种应用条件下都能使用同一种合金,但是其特性随规定用途不同会发生显著变化。

用作互连器时,ITM合金先被烧结成完全不含空气的结构,然后再进行轧制。在燃料电池中,它还同时起到支撑和接触的作用。互连器必须耐腐蚀,并且在高达800 ℃的温度条件下仍能保持尺寸稳定。由于使用氧化钇作为掺杂剂,因此可以做到这一点。

在便携式燃料电池的电化学电池单体中已经使用ITM支撑元件替代传统的陶瓷载体。对于该应用,我们对ITM合金采用的烧结方法能确保其具有特别良好的多孔性。只有通过该方法才能达到符合燃料电池要求的优异透气性。ITM支撑比陶瓷解决方案更能经受启动-停止循环中温度波动带来的应力。在适应振动和便携性方面,ITM比陶瓷材料表现出更好的机械稳定性。

我们的ITM合金也可用作氢气制备蒸气转炉的组成部件。氢气的需求量以及工业制造商希望独立的愿望正与日俱增。我们的ITM合金被用作小型系统管状膜,实现了氢气的独立制备。针对该应用,我们将ITM烧结成多孔性,确保氢气扩散效果最佳。

我们用钯喷涂ITM管状膜。虽然该材料能够透过氢气,但是它能防止有害气体扩散。

制备纯度> 99.9 %的氢气变得经济实惠而又高效。在超过500 ℃的工作温度下,杆状薄膜必须保持形状,不能被氧化。我们的ITM合金能与氧化钇能稳定共存,是适合该应用的理想之选。

优秀的全才:铬的材料特性

铬属于难熔金属一族。虽然其熔点达1907 ℃,比铂(1772 ℃)还高,但是这在难熔金属中算比较低的熔点。在大多数情况下,高熔点的难熔金属往往还伴有低蒸汽压。但是对铬来说却不存在这种情况。铬的蒸汽压很高。铬的密度也与铁和铌差不多,比钼或钨的10g/cm3更低。铬的弹性模量也低于钼和钨。

铬是难熔金属中抵抗性最好的金属之一。它能耐受多种酸和碱,并具有一系列非常特殊的性质:

特性
原子序数 24
原子质量 51.996
熔点 1 900 °C / 2 173 K
沸点 2 672 °C / 2 945 K
原子体积 1.2 · 10-29[m3]
蒸汽压 在1800 ℃温度下 在2200 ℃温度下 267 [Pa]
7161 [Pa]
20 ℃ (293 K)时密度 7.15 [g/cm3]
晶体结构 体心立方
晶格常数 2.8847 · 10-10[m]
20 ℃ (293 K)时硬度 180 - 250 [HV10]
20 ℃ (293 K)时弹性模量 294 [GPa]
泊松数 0.21
20 ℃ (293 K)时线性膨胀系数 6.2 · 10-6[m/(m·K)]
20 ℃ (293 K)时导热性 93.7 [W/(m·K)]
20 ℃ (293 K)时比热 0,45 [J/(g·K)]
20 ℃ (293 K)时导电性 7.9 · 106[1/(Ω·m)]
20 ℃ (293 K)时电阻 0.127 [(Ω·mm2)/m]
20 ℃ (293 K)时声音传播速度 纵波
横波
6 850 [m/s]
3 980 [m/s]
电子溢出功 4,5 [eV]

热物理特性

大多数难熔金属都具有较低的线性热膨胀系数和较高的热导率。但铬并不具有与钼和钨相同的典型特性。它的热膨胀系数相对较高。当温度高于37℃时,铬的特性从反磁性变成顺磁性。当温度继续上升至铬熔点的过程中,热膨胀系数非常急剧地上升。转化温度(奈尔温度)是指对应于铬材料体积剧增的第一级相变温度,它对热膨胀系数的影响很大,因此,曲线不再是线性。

固体能表现出五种不同的磁特性,具体与固体的原子结构有关。其中,铬在不同温度下表现两种特性,分别是反磁性或顺磁性。

顺磁性是指每个磁矩方向都与外磁场一致,从而导致外部磁场增强。当外磁场撤走后,内部磁场又消失。

逆磁性是指每个磁矩的方向与外磁场相反,因此在宏观层面测不到磁性。

虽然铬的热导率低于钨和钼,但是它们的曲线却又表现出完全相同的趋势:热导率随温度上升而下降。在奈尔温度附近,虽然变化程度不如热膨胀系数大,但是热导率也受相变影响。

温度对铬的某些热物理特性也有很大影响。下图所示为热膨胀系数和热导率之间的曲线。

铬、钼和钨的线性热膨胀系数比较
线性热膨胀系数
比较铬、钼和钨
比较铬、钼和钨的热导率与温度的关系

机械特性

作为一种体心立方金属,铬与钼和钨一样,也有对应于从脆变韧的一个转化温度。对于铬而言,转化温度范围从-50 ℃到350 ℃。影响铬从脆变韧这一转变温度的最重要因素是铬的纯度,尤其是其中的氮含量和氧含量。但是,夹杂其它合金元素、微观结构和冷加工温度等因素也对转化温度具有非常重要的影响。完全再结晶的铬在室温条件下没有表现出延展性。但是,如果铬经过成型或软退火后会变得有韧性。添加铁作为合金元素也会增加铬的延展性。

随着冷加工程度的上升,铬的强度也随之提高,而添加其它合金元素则可以进一步提高强度。为确保较高的热稳定性和抗蠕变性,我们添加氧化钇制成合金。该合金材料的耐受温度高达850 ℃。

与其它难熔金属—钼和钨相比—铬具有相对较低的熔点,仅为1907℃,而且铬的弹性模量也相对较低。但是,铬的弹性模量高于钽或铌—它们的熔点都比铬高。

铬与其它难熔金属:钼、钨、钽和铌的弹性模量比较
弹性模量比较
铬与其它难熔金属:钼,钨,
钽和铌

化学特性

大多数人都知道铬在不锈钢中是一种合金元素,用作不同应用条件下的保护涂层。与氧气等腐蚀性介质接触时,铬会生成透明的钝化层(Cr2O3) 该钝化层在一般的空气和水溶液中都能保持绝对稳定。因此,铬经常被用作装饰性耐腐蚀涂层。钝化层还能防止不锈钢被腐蚀。

Cr2O3也能有效防止铬受到硫酸或硝酸等腐蚀性酸液的侵蚀。在燃烧设备中,例如燃气涡轮机或柴油发动机中,铬因其超凡的耐高温气体特性而胜人一筹。高达1000℃的温度对铬来说也不是问题。铬的稳定性并不低于市场上在售的最佳材料。

下表列出了铬的耐腐蚀性。除非特别比较注明,否则所有规格都针对无氧气的纯溶液。低浓度的化学反应杂质会显著影响耐腐蚀性。关于腐蚀方面的内容您还有问题吗?我们很乐意用我们的经验和内部腐蚀实验室为您提供帮助。

对水、水溶液和非金属的抗腐蚀性
< 150 ℃ 的热水 耐腐蚀
无机酸 120℃以下浓度< 65 %的硝酸
70℃以下浓度< 98 %的硝酸
130℃以下浓度< 10 / 1 %的盐酸/硝酸
120℃以下浓度< 55 / 30 %的硫酸/硝酸
120 ℃ 的王水
耐腐蚀
耐腐蚀
耐腐蚀
耐腐蚀
耐腐蚀
有机酸 100 ℃ 以下<100%的乙酸
100 ℃以下浓度< 10 %的草酸
100 ℃以下浓度< 90 %的蚁酸
耐腐蚀
耐腐蚀
耐腐蚀
碱液 235 ℃以下浓度< 80 %的氢氧化钠
180 ℃以下浓度< 50 %的乙二胺
耐腐蚀
耐腐蚀
盐溶液 100 ℃以下浓度< 30 %的氰化钠
130 ℃以下浓度< 60 %的硫化钠
耐腐蚀
耐腐蚀
气体 1000 ℃以下的SO2
967 ℃以下的CH4
967 ℃以下的O2
967 ℃以下的空气
967 ℃以下的Ar / NO2
967 ℃以下的N2
967 ℃以下的NH3
耐腐蚀
耐腐蚀
耐腐蚀
耐腐蚀
耐腐蚀
耐腐蚀
耐腐蚀

天然状态和制备

1766年,Johann Gottlob Lehmann发现了褐红色铅矿(PbCrO4),现在称为赤铅矿。当时,人们还不知道铬,也没有认识到它是红色矿的组成部分。直到1797年,Louis Nicolas Vauquelin推测褐红色铅矿中肯定包含一种当时还未知的元素。利用碳酸钾和盐酸,他成功地从矿产中提炼出氧化铬,然后在石墨炉内将其还原,得到了一种淡灰色金属。铬的名称来源于希腊语"chroma",意指颜色。因为氧化铬具有多种不同的颜色,故因此得名。氧化铬的最流行颜色之一为铬黄色,也是美国校车的颜色。

工业上用于制备铬的最重要矿物为铬铁矿(FeO.Cr2O3)。世界上一半以上的铬铁矿需求用量来自于南非。处理铬铁矿过程中得到两种最重要产品,分别为铬铁合金和金属铬。铬铁合金的最大市场是钢铁工业,其中铬被用于制造不锈钢。

制备铬矿的方法有好几种。铬铁矿(FeO.Cr2O3)受硅酸镁等矿产的污染程度以及Cr2O3和FeO的比例决定了制备工艺的复杂性。如果用于生产金属铬,则氧化铬含量必须大于于50%。

纯铬金属商业制造过程中的常用生产工艺:

铝热法是制备铬金属的过程中最常用的一种方法,其原理是用铝还原氧化铬。在该工艺中,氧化铬与铝粉末混合后再燃烧。由于反应放热,还原反应会自行继续,无需再提供能量。最后制得的产物中铬含量高达99.8 %,具体取决于初始粉末的纯度。其它杂质主要为铝、铁、硅和硫。放热反应包括氧化铬的还原:

如需制备特别纯的铬,可采用电解工艺。利用该工艺可实现高达99.995 %的纯度。在该工艺中,将CrO3Cr(VI)溶于硫酸,然后利用电泳沉积法获得铬片。但是,由于该工艺以严重牺牲环境为代价,故而被所有国家明文禁止使用。

我们是怎么做的呢?粉末冶金术!

那么,粉末冶金术又是什么?众所周知,目前大多数工业用的金属与合金,例如钢、铝和铜,都是采用模具内熔炼和铸造的方法进行生产。与之相反,粉末冶金术舍弃了熔炼操作,而是先对金属粉末进行压制,然后再在低于材料熔化温度的条件下进行热处理(烧结),从而制得产品。粉末冶金术中最重要的因素是金属粉末本身以及压制操作和烧结操作。我们能够在内部控制并优化上述所有因素。

为什么我们采用粉末冶金术?粉末冶金术可以生产熔点为2000℃甚至更高的材料。该工艺特别经济实惠,即使生产少量产品也不例外。除此之外,通过定制粉末混合物,我们还能生产一系列非常均匀的材料,并赋予其某些特殊性质。

铬粉末与合金元素混合以后填入模具内。然后用超高压进行压制。接着在专用的高温炉内对压制成型的零件(也称“绿色制品”)进行烧结。在烧结工艺中,绿色制品密度增加并形成微观结构。我们的材料具有非常特殊的性质——例如出色的热稳定性、硬度或流动性——这都是因为采用了适当的成型方法,例如锻造、轧制或拉伸。只有当这些操作都完美吻合时才能符合严格的质量要求,制造出具有优异纯度和品质的产品。

氧化物
还原
混合
炼制合金
我们将金属粉末与粉末混合,在高达2吨/平方厘米压力(每平方厘米2吨)下压制成一个“生坯”。当需要生产特别苛刻的几何形状的成品时,我们会确保“生坯”在压制阶段形成适当的形状。
压制
压制
成形

处理
机械
处理
焊合
质量
保证
回收利用

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