ქრომის კარბიდი არის კერამიკული ნაერთი, რომელიც არსებობს რამდენიმე სხვადასხვა ქიმიურ შემადგენლობაში: Cr3 C2, Cr7 C3 და Cr23 C6. სტანდარტულ პირობებში, ის ნაცრისფერი მატერიის სახით არსებობს. ქრომი არის ძალიან მყარი და კოროზიის მდგრადი ლითონი. ის ასევე ცეცხლგამძლეა, რაც იმას ნიშნავს, რომ ძლიერდება მაღალ ტემპერატურაზეც.
ქრომის ეს თვისებები ხდის მას, როგორც დანამატს ლითონის შენადნობებში. როდესაც კარბიდის კრისტალები ინტეგრირებულია მასალის ზედაპირზე, ის აუმჯობესებს აცვიათ წინააღმდეგობას და კოროზიის წინააღმდეგობას და ასევე ინარჩუნებს ამ თვისებებს მაღალ ტემპერატურაზე. ყველაზე რთული და ყველაზე ხშირად გამოყენებული ნაერთი ამ მიზნით არის Cr3 C2.
დაკავშირებულ მინერალებს მიეკუთვნება ტონგბაიტი და იზოვიტი (Cr, Fe) 23 C6, ორივე ძალიან იშვიათია. კიდევ ერთი მდიდარი კარბიდური მინერალია იარლონგიტი Cr4 Fe4 NiC4.
Chromium თვისებები
არსებობსსამი განსხვავებული კრისტალური სტრუქტურა კარბიდისთვის, რომელიც შეესაბამება სამ სხვადასხვა ქიმიურ შემადგენლობას:
- Cr23 C6 აქვს კუბური სტრუქტურა და ვიკერსის სიხისტე 976 კგ/მმ2.
- Cr7 C3 აქვს ექვსკუთხა კრისტალური სტრუქტურა და მიკროსიმტკიცე 1336 კგ/მმ2.
- Cr3 C2 არის ყველაზე გამძლე სამი კომპოზიციიდან და აქვს რომბის სტრუქტურა მიკროსიხისტით 2280 კგ/მმ2..
ამ მიზეზით, Cr3 C2 არის ქრომის კარბიდის მთავარი ფორმულა, რომელიც გამოიყენება ზედაპირების დამუშავებაში.
სინთეზი
კარბიდის შეერთება შეიძლება მიღწეული იყოს მექანიკური შენადნობით. ამ ტიპის პროცესში, ქრომის ლითონი და ნახშირბადი გრაფიტის სახით იკვებება ბურთის წისქვილში და ფქვავენ წვრილ ფხვნილად. კომპონენტების დაქუცმაცების შემდეგ, ისინი გაერთიანებულია გრანულებად და ექვემდებარება ცხელ იზოსტატურ წნეხს. ეს ოპერაცია იყენებს ინერტულ გაზს, ძირითადად არგონს დახურულ ღუმელში.
ეს ზეწოლის ქვეშ მყოფი ნივთიერება ახდენს ზეწოლას ნიმუშზე ყველა მხრიდან, სანამ ღუმელი თბება. სითბო და წნევა იწვევს გრაფიტისა და ლითონის რეაქციას ერთმანეთთან და ქმნის ქრომის კარბიდს. ნახშირბადის პროცენტის შემცირება საწყის ნარევში იწვევს Cr7 C3 და Cr23 C6 ფორმების მოსავლიანობის ზრდას.
ქრომის კარბიდის სინთეზირების კიდევ ერთი მეთოდი იყენებს ოქსიდს, სუფთა ალუმინს და გრაფიტს თვითგამრავლების ეგზოთერმული რეაქციაში, რომელიც შემდეგნაირად მიმდინარეობს:
3Cr2O3 + 6Al + 4C → 2Cr3C2 + 3Al 2O3
ამ მეთოდით, რეაგენტებიგაანადგურა და შერეული ბურთი წისქვილზე. შემდეგ ერთიანი ფხვნილი შეკუმშულია ტაბლეტში და მოთავსებულია ინერტული არგონის ატმოსფეროში. ნიმუში შემდეგ თბება. ცხელ მავთულს, ნაპერწკალს, ლაზერს ან ღუმელს შეუძლია სითბოს უზრუნველყოფა. იწყება ეგზოთერმული რეაქცია და მიღებული ორთქლი ავრცელებს ეფექტს მთელ ნიმუშზე.
ქრომის კარბიდების წარმოება
ბევრი კომპანია ქმნის ნივთიერებას ალუმინოთერმული რედუქციისა და ვაკუუმური დამუშავების კომბინაციით 1500°C და ზემოთ ტემპერატურაზე. ქრომის ლითონის, ოქსიდის და ნახშირბადის ნარევი მზადდება და შემდეგ იტვირთება ვაკუუმურ ღუმელში. ღუმელში წნევა მცირდება და ტემპერატურა 1500°C-მდე აიწევს. შემდეგ ნახშირბადი რეაგირებს ოქსიდთან და წარმოქმნის მეტალის და აირისებრ მონოქსიდს, რომელიც გამოდის ვაკუუმურ ტუმბოებში. შემდეგ ქრომი ერწყმის დარჩენილ ნახშირბადს და ქმნის კარბიდს.
ზუსტი ბალანსი ამ კომპონენტებს შორის განსაზღვრავს მიღებული ნივთიერების შემცველობას. ეს საგულდაგულოდ კონტროლდება, რათა დარწმუნდეს, რომ პროდუქტის ხარისხი შესაფერისია მომთხოვნი ბაზრებისთვის, როგორიცაა აერონავტიკა.
მეტალის ქრომის წარმოება
- მკვლევარები აღმოაჩენენ კარბიდების ახალ კლასს, რომლებიც სტაბილურობას იღებენ მოუწესრიგებელი სტრუქტურისგან.
- კვლევის შედეგები საფუძველს უყრის პრაქტიკულ გამოყენებაში გამოსადეგი ახალი კარბიდების მომავალ გამოკვლევებს.
- 2D ნიტრიდების შექმნა ახლახან გაადვილდა.
მეტალი რომგამოიყენება მრავალ კომპანიაში, წარმოებული ალუმინოთერმული შემცირებით, სადაც იქმნება ქრომის ოქსიდისა და ალუმინის ფხვნილის ნარევი. შემდეგ ისინი იტვირთება შემწვარი ჭურჭელში, სადაც ნარევი აალდება. ალუმინი ამცირებს ქრომის ოქსიდს ლითონად და ალუმინის წიდად 2000–2500°C ტემპერატურაზე. ეს ნივთიერება ქმნის გამდნარ აუზს საცეცხლე კამერის ბოლოში, სადაც მისი შეგროვება შესაძლებელია, როდესაც ტემპერატურა საკმარისად დაიკლებს. წინააღმდეგ შემთხვევაში, კონტაქტი რთული და ძალიან საშიში იქნება. შემდეგ საწყისი ნივთიერება გადაიქცევა ფხვნილად და გამოიყენება ნედლეულად ქრომის კარბიდის წარმოებისთვის.
შემდეგი დაფქვა
ქრომის კარბიდის და მისი საწყისი ნივთიერების დამსხვრევა ტარდება ქარხნებში. წვრილი ლითონის ფხვნილების დაფქვისას ყოველთვის არის აფეთქების რისკი. ამიტომ ქარხნები სპეციალურად შექმნილია ასეთ პოტენციურ საფრთხეებთან გამკლავებისთვის. კრიოგენული გაგრილება (ყველაზე ხშირად თხევადი აზოტი) ასევე გამოიყენება დაწესებულებაში დაფქვის გასაადვილებლად.
აცვიათ მდგრადი საფარები
კარბიდები მყარია და ამიტომ ქრომის საერთო გამოყენებაა ძლიერი აცვიათ მდგრადი საფარის უზრუნველყოფა იმ ნაწილებზე, რომლებიც უნდა იყოს დაცული. დამცავ მეტალის მატრიცასთან ერთად შეიძლება შეიქმნას როგორც ანტიკოროზიული, ასევე აცვიათ მდგრადი აგენტები, რომლებიც ადვილად გამოსაყენებელი და ეკონომიურია. ეს საფარები მზადდება შედუღებით ან თერმული შესხურებით. სხვა რეზისტენტულ ნივთიერებებთან ერთად, ქრომის კარბიდი შეიძლება გამოყენებულ იქნასსაჭრელი ხელსაწყოების ფორმირება.
შედუღების ელექტროდები
ეს ქრომის კარბიდის ღეროები სულ უფრო ხშირად გამოიყენება ძველი ფეროქრომის ან ნახშირბადის შემცველი კომპონენტების ნაცვლად. ისინი აძლევენ უფრო მაღალ და თანმიმდევრულ შედეგებს. ამ შედუღების ელექტროდებში, ქრომის II კარბიდი იქმნება შემაკავშირებელ პროცესში, რათა უზრუნველყოს აცვიათ ფენა. თუმცა, კარბიდების წარმოქმნა განისაზღვრება მზა სახსრის ზუსტი პირობებით. და ამიტომ, მათ შორის შეიძლება იყოს ცვლილებები, რომლებიც არ ჩანს ქრომის კარბიდის შემცველი ელექტროდებისთვის. ეს აისახება დეპონირებული შედუღების აცვიათ წინააღმდეგობაზე.
მშრალი ქვიშის რეზინისგან დამზადებული ბორბლის ტესტირებისას აღმოჩნდა, რომ ნაერთის ცვეთის სიჩქარე, რომელიც გამოიყენება ფეროქრომის ან ნახშირბადის ელექტროდებზე, 250%-ით მეტი იყო. ქრომის კარბიდთან შედარებით.
შედუღების ინდუსტრიის ტენდენცია ჯოხის ელექტროდებიდან ნაკადად ბირთვიანი მავთულებამდე სარგებლობს ნივთიერებაზე. ქრომის კარბიდი გამოიყენება თითქმის ექსკლუზიურად დაფქულ ელემენტში მაღალი ნახშირბადის ფეროქრომის ნაცვლად, რადგან ის არ განიცდის მასში ჭარბი რკინით გამოწვეული განზავების ეფექტს.
ეს ნიშნავს, რომ შეიძლება მიიღოთ საფარი, რომელიც შეიცავს უფრო დიდი რაოდენობით მძიმე ნაწილაკებს, რომელსაც აქვს მაღალი აცვიათ წინააღმდეგობა. მაშასადამე, როდესაც ხდება ღეროების ელექტროდებიდან ნაკადის ბირთვიანი მავთულის გადასვლა ავტომატიზაციის უპირატესობებისა და ამ უკანასკნელი ნივთიერების შედუღების ტექნოლოგიასთან დაკავშირებული მაღალი პროდუქტიულობის გამო, კარბიდის ბაზარი იზრდება.
მისი ტიპიური გამოყენებაარის: კონვეიერის ხრახნები, საწვავის შემრევის პირები, ტუმბოს იმპულერები და ზოგადი ქრომის გამოყენება, სადაც საჭიროა ცვეთის წინააღმდეგობა.
თერმული შესხურება
სხურებისას ქრომის კარბიდი შერწყმულია ლითონის მატრიქსთან, როგორიცაა ნიკელ-ქრომი. როგორც წესი, ამ ნივთიერებების თანაფარდობა არის 3:1, შესაბამისად. ლითონის მატრიცა წარმოდგენილია კარბიდის დასამაგრებლად დაფარულ სუბსტრატთან და უზრუნველყოს მაღალი ხარისხის კოროზიის წინააღმდეგობა.
ამ თვისების და აცვიათ წინააღმდეგობის კომბინაცია ნიშნავს, რომ თერმულად შესხურებული CrC-NiCr საფარები შესაფერისია, როგორც მაღალი ტემპერატურის აცვიათ ბარიერი. სწორედ ამ მიზეზით, ისინი სულ უფრო ხშირად იყენებენ საჰაერო კოსმოსურ ბაზარზე. აქ ტიპიური აპლიკაციებია საფარები ზოლის მანდრილებისთვის, ცხელი ჭედური საფენებისთვის, ჰიდრავლიკური სარქველები, მანქანების ნაწილები, ალუმინის კომპონენტების აცვიათ დაცვა და ზოგადი აპლიკაციები კარგი გამძლეობით კოროზიისა და აბრაზიისთვის 700-800°C-მდე ტემპერატურაზე.
ქრომირებული საფარის ალტერნატივა
ახალი აპლიკაცია თერმულად შესხურებული საფარისთვის, როგორც მყარი პროდუქტის გაჯერების შემცვლელი. მყარი ქრომის საფარი აწარმოებს აცვიათ მდგრად გარსს კარგი ზედაპირის ხარისხით დაბალ ფასად. ქრომირებული დაფარვა მიიღება ქრომის შემცველი ქიმიური ხსნარის ჭურჭელში ჩაყრით. შემდეგ ელექტრული დენი გადის ავზში, რაც იწვევს მასალის დეპონირებას ნაწილებზე დათანმიმდევრული საფარის ფორმირება. თუმცა, მზარდი გარემოსდაცვითი საზრუნავი დაკავშირებულია ჩამდინარე წყლების განკარგვასთან, რომელიც გამოყენებული ელექტრული ხსნარისგან არის და ამ საკითხებმა გამოიწვია პროცესის ღირებულების ზრდა.
ქრომის კარბიდის საფარებს აქვთ აცვიათ წინააღმდეგობა, რომელიც ორნახევარიდან ხუთჯერ უკეთესია, ვიდრე მყარი ქრომის საფარი და არ აქვს ჩამდინარე წყლების გატანის პრობლემა. აქედან გამომდინარე, ისინი სულ უფრო ხშირად გამოიყენება მყარი ქრომის საფარისთვის, განსაკუთრებით მაშინ, როდესაც ცვეთა წინააღმდეგობა მნიშვნელოვანია ან საჭიროა სქელი საფარი დიდი ნაწილისთვის. ეს არის საინტერესო და სწრაფად მზარდი სფერო, რომელიც უფრო მნიშვნელოვანი გახდება გარემოსდაცვითი შესაბამისობის ღირებულების გაზრდით.
საჭრელი ხელსაწყოები
აქ დომინანტური მასალაა ვოლფრამის კარბიდის ფხვნილი, რომელიც ადუღდება კობალტთან, რათა წარმოქმნას უკიდურესად მძიმე ობიექტები. ამ საჭრელი ხელსაწყოების სიმტკიცის გასაუმჯობესებლად მასალას ემატება ტიტანის, ნიობიუმის და ქრომის კარბიდები. ამ უკანასკნელის როლი აგლომერაციის დროს მარცვლის ზრდის პრევენციაა. წინააღმდეგ შემთხვევაში, პროცესის დროს წარმოიქმნება ზედმეტად დიდი კრისტალები, რამაც შეიძლება შეამციროს საჭრელი ხელსაწყოს სიმტკიცე.
