Хром карбиді – бірнеше түрлі химиялық құрамдарда болатын керамикалық қосылыс: Cr3 C2, Cr7 C3 және Cr23 C6. Стандартты жағдайларда ол сұр зат ретінде болады. Хром өте қатты және коррозияға төзімді металл. Ол сондай-ақ отқа төзімді, яғни ол жоғары температурада да берік болып қалады.
Хромның бұл қасиеттері оны металл қорытпаларында қоспа ретінде пайдалы етеді. Карбид кристалдары материалдың бетіне біріктірілген кезде ол тозуға төзімділік пен коррозияға төзімділікті жақсартады, сонымен қатар жоғары температурада осы қасиеттерді сақтайды. Осы мақсат үшін ең күрделі және ең жиі қолданылатын қосылыс - Cr3 C2.
Байланысты минералдарға тонгбайт пен изовит (Cr, Fe) 23 C6 жатады, екеуі де өте сирек. Тағы бір бай карбид минералы - ярлонгит Cr4 Fe4 NiC4.
Chromium қасиеттері
Барүш түрлі химиялық құрамға сәйкес карбид үшін үш түрлі кристалдық құрылым:
- Cr23 C6 текше құрылымы және Викерс қаттылығы 976 кг/мм2.
- Cr7 C3 алтыбұрышты кристалды құрылымы мен микроқаттылығы 1336 кг/мм2.
- Cr3 C2 үш композицияның ішіндегі ең берікі және микроқаттылығы 2280 кг/мм ромб тәрізді құрылымға ие2.
Сондықтан Cr3 C2 бетті өңдеуде қолданылатын хром карбидінің негізгі формуласы болып табылады.
Синтез
Карбидті байланыстыруға механикалық легирлеу арқылы қол жеткізуге болады. Процестің бұл түрінде хром металы мен графит түріндегі көміртегі шарикті диірменге беріледі және ұсақ ұнтаққа айналады. Компоненттерді ұсақтағаннан кейін олар түйіршіктерге біріктіріліп, ыстық изостатикалық престеуге ұшырайды. Бұл операция инертті газды, ең алдымен герметикалық пештегі аргонды пайдаланады.
Бұл қысымдағы зат пеш қызған кезде үлгіге барлық жағынан қысым жасайды. Жылу мен қысым графит пен металдың бір-бірімен әрекеттесуіне және хром карбидінің түзілуіне әкеледі. Бастапқы қоспадағы көміртегі пайызының төмендеуі Cr7 C3 және Cr23 C6 пішіндерінің шығымының жоғарылауына әкеледі.
Хром карбидін синтездеудің басқа әдісі оксидті, таза алюминийді және графитті өздігінен таралатын экзотермиялық реакцияда пайдаланады, ол келесідей жүреді:
3Cr2O3 + 6Al + 4C → 2Cr3C2 + 3Al 2O3
Бұл әдісте реагенттершарикті диірменде ұсақтап, араластырады. Содан кейін біркелкі ұнтақ таблеткаға қысылады және инертті аргон атмосферасының астына орналастырылады. Содан кейін үлгі қызады. Ыстық сым, ұшқын, лазер немесе пеш жылуды қамтамасыз ете алады. Экзотермиялық реакция басталады және алынған бу әсерді үлгінің қалған бөлігіне таратады.
Хром карбидтерін өндіру
Көптеген компаниялар затты 1500°C және одан жоғары температурада алюминотермиялық қалпына келтіру мен вакуумдық өңдеуді біріктіру арқылы жасайды. Хром металы, оксид және көміртегі қоспасы дайындалады, содан кейін вакуумдық пешке жүктеледі. Пештегі қысым төмендейді және температура 1500 ° C дейін көтеріледі. Содан кейін көміртегі оксидпен әрекеттесіп, металл және газтәрізді оксид түзеді, ол вакуумдық сорғыларға шығарылады. Содан кейін хром қалған көміртекпен қосылып, карбид түзеді.
Осы құрамдастардың арасындағы нақты тепе-теңдік алынған заттың мазмұнын анықтайды. Бұл өнім сапасының аэроғарыш сияқты сұранысы жоғары нарықтарға сай болуы үшін мұқият бақыланады.
Металл хром өндірісі
- Зерттеушілер ретсіз құрылымнан тұрақтылық алатын карбидтердің жаңа класын тапты.
- Зерттеудің нәтижелері практикалық қолдануда пайдалы жаңа карбидтердің болашақ зерттеулерінің негізін қалады.
- 2D нитридтерін жасау оңайырақ болды.
Металлхром оксиді мен алюминий ұнтағының қоспасы түзілетін алюминотермиялық тотықсыздандыру арқылы өндірілетін көптеген компанияларда қолданылады. Содан кейін олар қоспаны тұтандыратын қуыруға арналған ыдысқа салынады. Алюминий хром оксидін 2000–2500°C температурада металға және алюминий тотығын шлакқа дейін төмендетеді. Бұл зат күйдіру камерасының төменгі жағында балқыған бассейнді құрайды, оны температура жеткілікті түрде төмендеген кезде жинауға болады. Әйтпесе, байланыс қиын және өте қауіпті болады. Содан кейін бастапқы зат ұнтаққа айналады және хром карбидін алу үшін шикізат ретінде пайдаланылады.
Әрі қарай ұнтақтау
Хром карбиді мен оның бастапқы затын ұсақтау диірмендерде жүргізіледі. Жұқа металл ұнтақтарын ұнтақтау кезінде әрқашан жарылыс қаупі бар. Сондықтан диірмендер мұндай ықтимал қауіптермен күресу үшін арнайы жасалған. Ұнтақтауды жеңілдету үшін құрылғыға криогенді тоңазытқыш (көбінесе сұйық азот) қолданылады.
Тозуға төзімді жабындар
Карбидтер қатты, сондықтан хромды жалпы пайдалану қорғауды қажет ететін бөлшектерге берік тозуға төзімді жабындарды қамтамасыз ету болып табылады. Қорғаныс металл матрицасымен үйлесімде қолдану оңай және үнемді коррозияға қарсы және тозуға төзімді агенттерді жасауға болады. Бұл жабындар дәнекерлеу немесе термиялық бүрку арқылы жасалады. Басқа төзімді заттармен бірге хром карбидін қолдануға боладыкескіш құралдар.
Дәнекерлеу электродтары
Бұл хром карбиді таяқшалары ескі феррохром немесе құрамында көміртегі бар компоненттердің орнына көбірек қолданылуда. Олар жоғарырақ және тұрақты нәтижелер береді. Бұл дәнекерлеу электродтарында тозу қабатын қамтамасыз ету үшін байланыстыру процесінде хром II карбиді жасалады. Дегенмен, карбидтердің пайда болуы дайын қосылыстағы нақты жағдайлармен анықталады. Сондықтан олардың арасында хром карбиді бар электродтар үшін көрінбейтін өзгерістер болуы мүмкін. Бұл тұндырылған дәнекерлеудің тозуға төзімділігінде көрінеді.
Құрғақ құм резеңкеден жасалған дөңгелекті сынау кезінде феррохром немесе көміртекті электродтарға қолданылатын қосылыстардың тозу жылдамдығы 250% жоғары екені анықталды. Хром карбидімен салыстырғанда.
Дәнекерлеу өнеркәсібіндегі таяқша электродтардан ағынды сымдарға дейінгі тенденция затқа пайдалы. Хром карбиді жоғары көміртекті феррохромның орнына тек дерлік ұнтақталған элементте қолданылады, өйткені ол құрамындағы артық темірден туындаған сұйылту әсеріне ұшырамайды.
Бұл тозуға төзімділігі жоғары қатты бөлшектердің көп мөлшерін қамтитын жабынды алуға болатынын білдіреді. Сондықтан, автоматтандырудың артықшылықтары мен соңғы заттарды дәнекерлеу технологиясымен байланысты жоғары өнімділікке байланысты өзек электродтарынан ағынды сымға ауысу болғандықтан, карбид нарығы артып келеді.
Оның әдеттегі пайдалануларымыналар: конвейер бұрандаларын, жанармай араластырғыш қалақтарды, сорғы дөңгелектерін және тозуға төзімділікті қажет ететін жалпы хромды қолдану.
Термиялық спрей
Жылуды шашыратқанда хром карбиді никель-хром сияқты металл матрицасымен біріктіріледі. Әдетте бұл заттардың қатынасы сәйкесінше 3:1 құрайды. Металл матрицасы карбидті қапталған негізге байланыстыру және коррозияға төзімділіктің жоғары дәрежесін қамтамасыз ету үшін бар.
Бұл қасиет пен тозуға төзімділіктің үйлесімі термиялық шашыратылған CrC-NiCr жабындарының жоғары температурада тозудан қорғайтын тосқауыл ретінде жарамды екенін білдіреді. Дәл осы себепті олар аэроғарыштық нарықта көбірек қолданылады. Мұнда типтік қолданбалы орындарға штангалардың жабындары, ыстық штамптау қалыптары, гидравликалық клапандар, машина бөлшектері, алюминий құрамдас бөліктерінің тозуынан қорғау және 700-800°C-қа дейінгі температурада коррозияға және тозуға жақсы төзімді жалпы қолданбалар жатады.
Хромдауға балама
Қатты өнімнің қанықтылығын алмастыратын термиялық шашыратылған жабындарға арналған жаңа қолданба. Қатты хромдау төмен бағамен жақсы бет сапасы бар тозуға төзімді қабық жасайды. Хроммен қаптау қаныққан затты құрамында хром бар химиялық ерітіндісі бар ыдысқа батыру арқылы алынады. Содан кейін электр тогы резервуар арқылы өтеді, бұл материалдың бөлшектерге шөгуіне жәнекогерентті жабынның қалыптасуы. Дегенмен, өсіп келе жатқан экологиялық алаңдаушылықтар пайдаланылған электропластикалық ерітіндінің ағынды суларын кәдеге жаратумен байланысты және бұл мәселелер процестің құнының өсуіне себеп болды.
Хром карбиді жабындарының тозуға төзімділігі қатты хроммен қапталғанға қарағанда екі жарым-бес есе жақсы және ағынды суларды ағызу проблемалары жоқ. Сондықтан, олар қатты хромдау үшін көбірек пайдаланылады, әсіресе тозуға төзімділік маңызды болғанда немесе үлкен бөлік үшін қалың жабын қажет. Бұл қызықты және тез дамып келе жатқан аймақ, ол қоршаған ортаға сәйкестік құны өскен сайын маңыздырақ болады.
Кесу құралдары
Бұл жердегі басым материал - өте қатты заттар алу үшін кобальтпен агломерленген вольфрам карбиді ұнтағы. Бұл кескіш құралдардың беріктігін жақсарту үшін материалға титан, ниобий және хром карбидтері қосылады. Соңғысының рөлі агломерация кезінде дәннің өсуін болдырмау болып табылады. Әйтпесе, процесс барысында шамадан тыс үлкен кристалдар пайда болады, бұл кескіш құралдың қаттылығын төмендетуі мүмкін.
