Хром

Хром - это легкий белый металл с серебристо-голубоватым оттенком. Название "хром" происходит от греческого слова "chroma" и означает "цвет". Благодаря крайне высокой коррозионной стойкости во многих различных кислотах и основаниях, а также горячих газах хром широко используется в качестве материала для любых типов защитных покрытий. В двигателях внутреннего сгорания хром используется в качестве износостойкого покрытия для повышения срока службы отдельных компонентов. Наш хром также хорошо зарекомендовал себя как компонент высокотемпературных топливных элементов. Наряду с этими применениями наш хром также используется в качестве блестящего декоративного покрытия для элементов управления бытовой техники и для ювелирных изделий.

Мишени для распыления и дуговые катоды, используемые для покрытий из твердых материалов.
Мишени для распыления и дуговые катоды, используемые для покрытий из твердых материалов.
Интерконнекторы для топливных элементов
Интерконнекторы для топливных элементов
Атомное число24
CAS7440-47-3
Атомная масса51,996
Температура плавления1 900 °C
Температура кипения2 672 °C
Атомный объем0.012 [nm3]
Плотность при 20 °C (293 K)7.15 [г/см3]
Кристаллическая структураобъемноцентрированная кубическая
Постоянная кристаллической решетки0.28847 [nm]
Наличие в земной коре200.0 [g/t]
Сферыприменения
Сферы<br/>применения
Сплавы на основе хромы
Сплавы
Свойства
Свойства
Распространенность в природе и подготовка
Распроср<br/>аненность
Порошковая металлургия
Порошковой
металлургия

Гарантированная чистота.

Вы можете положится на наше качество. Мы изготавливаем нашу продукцию из хрома сами — от металлического порошка до готового продукта. В качестве исходного материала мы используем только чистейший хромовый порошок. Таким образом, мы гарантируем вам чрезвычайно высокую чистоту материала.

Мы гарантируем, что чистота нашего хрома — 99,8 %. Согласно химическим анализам, остаточное содержание состоит из следующих элементов:

ЭлементГарантированное значение (µg/g)
Fe1 500
Mo50
W50
Si500
O1 000
N200
C300
другие300

Мы гарантируем, что чистота нашего хрома (UHP) — 99,95 %. Согласно химическим анализам, остаточное содержание состоит из следующих элементов:

ЭлементГарантированное значение (µg/g)
Fe300
Si100
W50
Mo50
C100
O300
N200

Превосходная износостойкость. Прекрасный внешний вид.

Учитывая его уникальные свойства, неудивительно, что наш хром имеет некоторые совершенно особенные сферы применения, например, он используется в качестве материала покрытия в различных процессах.

При использовании нитрида хрома в качестве покрытия из твердого материала для движущихся компонентов материал обеспечивает надежную защиту отизноса и истирания. Кроме того, хром используется для придания блеска и сияния часам и крепежным элементам любого типа. В то же время хром защищает от коррозии.

Чистый хром или все же сплав?

Мы оптимальным образом подготавливаем наш хром к любым применениям. При помощи различных легирующих элементов мы можем изменять следующие свойства хрома:

  • физические свойства (например, температура плавления, давление пара, плотность, электропроводность, теплопроводность, тепловое расширение, теплоемкость)
  • механические свойства (например, прочность, механизм разрушения, пластичность)
  • химические свойства (например, коррозионная стойкость, травимость)
  • обрабатываемость (например, машинная обработка, формуемость, свариваемость)
  • структура и характеристики рекристаллизации (например, температура рекристаллизации, склонность к появлению хрупкости, эффект старения, размер зерен)

И это еще не все: используя наши специальные технологии производства, мы можем изменять различные другие свойства хрома и хромовых сплавов в широком диапазоне.

Название материала Chemical composition (percentage by weight)
Cr (высокая чистота) > 99,8 %
Cr (сверхвысокая чистота) > 99,95 %
CFY < 95 % Cr 5 % Fe Иттрий
ITM < 74 % Fe 26 % Cr (Mo, Ti, Y2O3)

CFY (хром-железо-иттрий).

CFY - это сплав на хромовой основе с 5% содержанием железа. Этот материал используется, прежде всего, для интерконнекторов в топливных элементах. Коэффициент теплового расширения сплава CFY точно подбирается под коэффициент теплового расширения электролита в топливном элементе. В таблице ниже представлена кривая теплового расширения нашего сплава CFY.

Температура [°C] 300 400 500 600 700 800 900
Коэффициент линейного теплового расширения [10-6K] 8.88 9.19 9.5 9.8 10.1 10.5 10.8

При температуре эксплуатации до 850 °C коррозионная стойкость используемого материала является ключевым фактором. Так, интерконнектор из сплава CFY должен, в частности, выдерживать воздействие содержащегося в воздухе кислорода и высокую концентрацию водорода.

При высокой температуре эксплуатации материалы также подвергаются крайне высокой механической нагрузке. Наш сплав CFY обладает хорошей стабильностью при высокой температуре и хорошим сопротивлением ползучести. Благодаря этому наш материал надолго остается стабильным и сопротивляется деформации.

ITM (среднетемпературный металл).

Наш материал ITM - это сплав на основе железа с 26% содержанием хрома и небольшим количеством оксида иттрия. Этот сплав используется для интерконнекторов и в качестве подложки для электрохимически активных элементов в портативных твердооксидных топливных элементах (SOFC). Хотя в обоих случаях используется один и тот же сплав, его свойства значительно различаются в зависимости от сферы применения.

При использовании в интерконнекторах сплав ITM спекается до полностью газонепроницаемого состояния и затем подвергается прокатке. В топливных элементах он одновременно выполняет функцию подложки и контакта. Интерконнекторы должны оставаться коррозионностойкими и формоустойчивыми при температуре до 800 °C. Это становится возможным благодаря использованию оксида иттрия в качестве легирующего элемента.

Подложки из ITM для электрохимически активных элементов заменили традиционные керамические подложки в портативных топливных элементах. Для такого применения мы спекаем сплав ITM таким образом, чтобы он становился чрезвычайно пористым. Так мы обеспечиваем оптимальную газопроницаемость, необходимую для топливного элемента. Подложки из сплава ITM лучше выдерживают нагрузки, вызванные колебаниями температуры в ходе стартстопного цикла, чем керамические. Сплав ITM также более устойчив к механическим воздействиям: вибрации и перемещениям, чем керамические материалы.

Наш сплав ITM также может использоваться в качестве компонента установок парового риформинга при производстве водорода. Спрос на водород и желание не зависеть от промышленных производителей постоянно растет. Наш сплав ITM используется в качестве трубчатой мембраны в небольших установках для собственного производства водорода. Для этого применения мы спекаем наш сплав ITM до пористого состояния и обеспечиваем таким образом оптимальную диффузию водорода.

Мы наносим на наши трубчатые мембраны из сплава ITM палладиевое покрытие. Хотя материал пропускает водород, он предотвращает диффузию нежелательных газов.

Так можно экономично и эффективно получать водород чистотой > 99,9 %. При температуре эксплуатации более 500 °C мембрана, имеющая форму прутка, должна сохранять свою форму. Она не должна окисляться. Наш сплав ITM, стабилизированный оксидом иттрия, является идеальным материалом для этого применения.

Хорош во всех отношениях. Характеристики хрома.

Хром относится к группе тугоплавких металлов. Хотя его температура плавления и выше, чем у платины (1 900 °C против 1 772 °C), она близка к нижней границе диапазона температур плавления тугоплавких металлов. В большинстве случаев высокая температура плавления тугоплавких металлов сочетается с низким давлением пара. Но не в случае хрома. Этот металл обладает крайне высоким давлением пара. Плотность хрома также сравнима с плотностью железа и ниобия, но не достигает плотности молибдена или вольфрама (10 г/см3). Модуль упругости хрома также ниже, чем у молибдена и вольфрама.

Хром является одним из наиболее устойчивых тугоплавких металлов. Он устойчив во многих кислотах и основаниях и обладает крайне специфическими свойствами:

Свойства
Атомное число 24
Атомная масса 51,996
Температура плавления 1 900 °C / 2 173 K
Температура кипения 2 672 °C / 2 945 K
Атомный объем 1.2 · 10-29 [м3]
Давление пара при 1 800 °C
при 2 200 °C
267 [Па] 7161 [Па]
Плотность при 20 °C (293 K) 7.15 [г/см3]
Кристаллическая структура объемноцентрированная кубическая
Постоянная кристаллической решетки 2.8847 · 10-10 [м]
Твердость при 20 °C (293 K) 180 - 250 [HV10]
Модуль упругости при 20 °C (293 K) 294 [ГПа]
Коэффициент Пуассона 0.21
Коэффициент линейного теплового расширения при 20 °C (293 K) 6.2 · 10-6 [м/(м•K)]
Теплопроводность при 20 °C (293 K) 93.7 [Вт/(м•K)]
Удельная теплоемкость при 20 °C (293 K) 0.45 [Дж/(г•K)]
Электропроводность при 20 °C (293 K) 7.9 · 106 [1/(Ом•м)]
Удельное электрическое сопротивление при 20 °C (293 K) 0.127 [(Ом•мм2)/м]
Скорость звука при 20 °C (293 K) Продольная волна
Поперечная волна
6 850 [м/с] 3 980 [м/с]
Работа выхода электрона 4.5 [эВ]

Теплофизические свойства.

Большинство тугоплавких металлов имеют низкий коэффициент линейного теплового расширения и высокий уровень теплопроводности. Однако хром не обладает теми же характерными свойствами, что и молибден или вольфрам. Коэффициент теплового расширения довольно высок. При температуре выше 37 °C свойства материала меняются с антиферромагнитных на парамагнитные. Начиная с этой температуры до температуры плавления материала его коэффициент теплового расширения резко возрастает. Эта температура перехода (температура Нееля) представляет собой фазовый переход первого порядка, сопровождающийся резким увеличением объема хрома, что сильно влияет на коэффициент теплового расширения, и потому процесс кажется нелинейным.

Различают пять типов магнитных свойств твердых тел в зависимости от их атомной структуры. Хром обладает двумя из них - парамагнетизмом и антиферромагнетизмом - в зависимости от температуры.

В случае парамагнетизма отдельные магнитные моменты разворачиваются в направлении внешнего магнитного поля и укрепляют его. При исчезновении внешнего магнитного поля внутреннее магнитное поле снова исчезает.

В случае антиферромагнетизма отдельные магнитные моменты направлены антипараллельно по отношению к внешнему магнитному полю, поэтому на макроскопическом уровне никаких измеримых магнитных свойств не наблюдается.

Хотя теплопроводность хрома ниже, чем у вольфрама или молибдена, она изменяется точно так же: теплопроводность падает при повышении температуры. В диапазоне, близком к температуре Нееля, на теплопроводность также оказывает влияние фазовый переход, хотя и не в такой степени, как на коэффициент теплового расширения.

Некоторые из теплофизических свойств хрома сильно зависят от температуры. На графиках ниже показаны кривые изменения коэффициента теплового расширения и теплопроводности.

Коэффициент линейного теплового расширения хрома в сравнении с молибденом и вольфрамом
Коэффициент линейного теплового расширения
хрома в сравнении с молибденом и вольфрамом
Теплопроводность хрома в сравнении с молибденом и вольфрамом в зависимости от температуры

Механические свойства.

Имея объемноцентрированную кубическую металлическую решетку, хром, как и молибден и вольфрам, имеет температуру хрупко-вязкого перехода. В случае хрома эта температура может варьироваться от -50 °C до 350 °C. Важнейшим фактором, оказывающим влияние на температуру хрупко-вязкого перехода, является чистота хрома и, в частности, содержание азота и кислорода. Однако на температуру перехода также сильно влияет присутствие легирующих элементов, микроструктура и степень холодной обработки. Полностью рекристаллизованный хром обладает нулевой пластичностью при комнатной температуре. Однако формовка или мягкий отжиг делает хром пластичным. Добавление железа в качестве легирующего элемента также повышает пластичность хрома.

Прочность хрома повышается при холодной обработке и еще больше увеличивается при добавлении различных легирующих элементов. Для того чтобы обеспечить высокий уровень термической стабильности и сопротивление ползучести, мы добавляем в наш хром оксид иттрия. Так мы делаем наш материал пригодным для использования при температуре до 850 °C.

В отличие от других тугоплавких металлов, молибдена и вольфрама, хром имеет относительно низкую температуру плавления - 1 907 °C. Модуль упругости также относительно низкий. При этом модуль упругости хрома значительно выше, чем у тантала или ниобия, хотя оба эти металла имеют более высокую температуру плавления, чем хром.

Модуль упругости хрома в сравнении с другими тугоплавкими металлами: молибденом, вольфрамом, танталом и ниобием
Модуль упругости хрома в сравнении с
другими тугоплавкими металлами: молибденом, вольфрамом,
тантал и ниобий

Химические свойства.

Большинство людей знает хром как легирующий элемент в нержавеющей стали и как защитное покрытие в различных сферах применения. При контакте с любой коррозионной средой, например, кислородом, на хроме образуется прозрачный пассивный слой (Cr2O3). Этот пассивный слой абсолютно стабилен в нормальной атмосфере и в водных растворах. По этой причине хром очень часто используется в качестве декоративного и одновременно коррозионностойкого покрытия. Этот же пассивный слой также защищает нержавеющую сталь от коррозии.

Cr2O3 также надежно защищает хром от агрессивных кислот, например, серной или азотной кислоты. В оборудовании, работающем за счет сжигания топлива, например, газовых турбинах или дизельных двигателях, хром используется благодаря своей исключительной коррозионной стойкости в среде горячих газов. Температуры выше 1 000 °C не представляют для хрома никаких проблем. По своей стабильности он может сравниться с лучшими материалами, представленными на рынке.

В таблице ниже указана коррозионная стойкость хрома. Если не указано иное, данные относятся к чистым растворам, не смешанным с кислородом. Посторонние химически активные вещества могут существенно влиять на коррозионную стойкость материала даже при крайне низкой концентрации. У вас есть сложные вопросы по коррозии? Мы будем рады помочь вам, используя наш опыт и нашу собственную лабораторию по исследованию коррозии.

Коррозионная стойкость в воде, водных растворах и в среде неметаллов
Вода Горячая вода < 150 °C стойкий
Неорганические кислоты Азотная кислота < 65 % до 120 °C Азотная кислота < 98 % до 70 °C Соляная кислота / азотная кислота < 10 / 1 % до 130 °C Серная кислота / азотная кислота < 55 / 30 % до 120 °C Смесь соляной и азотной кислот до 120 °Cстойкий
стойкий
стойкий
стойкий
стойкий
Органические кислоты Уксусная кислота < 100 % до 100 °C
Щавелевая кислота < 10 % до 100 °C
Муравьиная кислота < 90 % до 100 °C
стойкий
стойкий
стойкий
Щелочные растворы Гидроксид натрия < 80 % до 235 °C
Этилендиамин < 50 % до 180 °C
стойкий
стойкий
Соляные растворы Цианид натрия < 30 % до 100 °C
Сульфид натрия < 60 % до 130 °C
стойкий
стойкий
Газы SO2 до1000 °C CH4 до 967 °C O2 до 967 °C Воздух до 967 °C Ar / NO2 до 967 °C N2 до 967 °C NH3 до 967 °Cстойкий
стойкий
стойкий
стойкий
стойкий
стойкий
стойкий

Распространенность в природе и подготовка.

В 1766 году Иоганн Готтлоб Леман открыл коричневато-красную свинцовую руду (PbCrO4), которая сейчас известна под названием крокоит. В то время хром еще не был известен и не был обнаружен в этой красной руде. Только в 1797 году Луи Никола Воклен предположил, что эта коричневато-красная свинцовая руда содержит неизвестный элемент. С помощью карбоната калия и соляной кислоты ему удалось получить из руды оксид хрома, который он затем восстановил в графитовой печи и получил светло-серый металл. Название "хром" происходит от греческого слова "chroma", что означает "цвет", и объясняется тем, что оксид хрома имеет множество различных цветов. Одним из наиболее стильных цветов из оксида хрома является хромовый желтый - цвет школьных автобусов в Америке.

Важнейшим материалом для промышленного производства хрома является хромит (FeCr2O4). Больше половины мирового спроса обеспечивается за счет хромита, добываемого в ЮАР. Два основных продукта, получаемых при обработке хромита, - это феррохром и металлический хром. Крупнейшим рынком для феррохрома является сталелитейная промышленность, где хром используется для производства нержавеющей стали.

Существует несколько различных способов обработки хромовой руды. Сложность процесса зависит от содержания других руд, например, силикатов магния, в хромите (FeO.Cr2O3) и соотношения между Cr2O3 и FeO. Содержание оксида хрома в концентрате, используемом для производства металлического хрома, должно быть не меньше 50%.

Наиболее распространенные технологии коммерческого производства чистого хрома:

Для производства хроме чаще всего используется алюмотермический способ, в основе которого лежит восстановление оксида хрома алюминием. Для этого оксид хрома смешивается с алюминиевым порошком, а затем смесь поджигается. Реакция восстановления, будучи экзотермической реакцией, продолжается сама собой без необходимости в дополнительной подаче энергии. В зависимости от чистоты исходного порошка в результате такой реакции можно получить хром чистотой до 99,8%. Основными примесями являются алюминий, железо, кремний и сера. Экзотермическая реакция восстановления оксида хрома:

Если требуется исключительно чистый хром, используется метод электролиза. При таком способе производства можно получить хром чистотой до 99,995%. Для этого CrO3 Cr(VI) растворяют в серной кислоте, а затем посредством гальванического осаждения получают хлопья хрома. Однако, поскольку такая технология производства наносит значительный ущерб окружающей среде, она используется не во всех странах.

Как мы это делаем? Порошковая металлургия!!

Так что же такое порошковая металлургия? Как известно, сейчас большинство промышленных металлов и сплавов, таких как стали, алюминий и медь, производятся методом плавки и литья в формы. В порошковой металлургии плавка, наоборот, не используется, и продукты производятся путем прессования металлических порошков, которые затем подвергаются термической обработке (спеканию) при температуре ниже температуры плавления материала. Тремя важнейшими факторами в порошковой металлургии являются: сам металлический порошок, прессование и спекание. Эти факторы мы контролируем и оптимизируем самостоятельно.

Почему мы используем метод порошковой металлургии? Порошковая металлургия позволяет получать материалы с температурой плавления 2 000 °C и выше. Этот метод чрезвычайно экономичен даже при производстве в небольших количествах. Кроме того, специально составляемые смеси порошков позволяют нам получать множество чрезвычайно однородных материалов, обладающих конкретными свойствами.

Хромовый порошок смешивается с легирующими элементами и засыпается в формы. Затем он спрессовывается под чрезвычайно высоким давлением. Полученная в результате порошковая заготовка (которую также называют "прессовкой") спекается в специальной высокотемпературной печи. На этом этапе прессовка уплотняется и формируется ее микроструктура. Совершенно особые свойства наших материалов, например, их превосходная теплопроводность, их твердость или их характеристики текучести, обусловлены использованием соответствующих способов формовки, например, ковки, прокатки или волочения. Только оптимальное сочетание всех этих этапов позволяет нам соответствовать нашим собственным строгим требованиям к качеству и изготовлять продукты высочайшей чистоты и качества.

Оксид
Восстановление
Смешивание
Изготовление сплавов
Мы спрессовываем наши металлические порошки и смеси порошков под давлением до 2 т/см² (тонн на квадратный сантиметр) и получаем в ре
Прессование
Спекание
Формовка
Термическая
обработка
Механическая
обработка/
экранирование
Качество
гарантия
Переработка отходов

Здесь вы можете загрузить спецификации безопасности: