Хром металл: цена, недостатки, нанесение и снятие, отличия, цвет, вид

alexxlab | 26.01.1970 | 0 | Разное

Содержание

Цены на хром металлический | Металлы оптом и в розницу

Хром металлический

Хром – очень твердый металл с высокой тугоплавкостью. Его прочность, а также совершенно уникальная стойкость к коррозии сделали его очень востребованным элементом для промышленности, металлургии и строительной сферы. Превосходящий по плотности железо, он имеет очень высокую температуру плавления и кипения, и часто применяется не для изготовления изделий, а в качестве покрытия. Тонкий слой хрома на поверхности не просто придает изделию эстетичный вид за счет серебристого блеска, но надежно защищает его от возникновения ржавчины.

Свои антикоррозийные свойства хром сохраняет и в сплаве с железом. Тугоплавкий хром повышает температуру, при которой сплав начинает плавиться, поэтому его обязательно используют при изготовлении жаропрочных сталей. Способность хрома придавать сплавам повышенную твердость и устойчивость к ржавчине делает его особенно востребованным в черной металлургии.

Применение

Есть две основных категории, на которые разделяют все сплавы хрома с железом:

  • Низколегированные сплавы. Содержание хрома до 1,6%. Сталь с таким содержанием хрома металлического более прочная и твердая, чем обычная. Из низколегированной стали изготавливаются в основном детали машин;

  • Высоколегированные сплавы. Содержание хрома более 12%. Хром передает этому сплаву не только прочность, но и свою устойчивость к коррозии. Именно такие стали называются нержавеющими. Их используют в самых разных сферах – для изготовления корпусов кораблей, прочного крепежа, труб различного назначения и так далее.

Сталь, в которую добавлен хром металлический, обладает высокой стойкостью к нагреву, поэтому его используют для создания жаропрочных сталей, которые нужны для изготовления деталей турбин, клапанов поршневых двигателей, крепежа и прочего.

На нужны металлургии уходит около 70% всего добываемого хрома. Остальное применяется для хромирования – процесса, при котором на поверхность предмета, изготовленного из металла, наносится тонкий слой хрома, предохраняющий изделие от возникновения ржавчины.

Приобрести хром металлический марок Х99 и Х99Н4 вы можете, заказав необходимое количество этого металла у компании «СТАРТ». В этом разделе каталога вы можете найти актуальные цены на ферросплавы, имеющиеся в наличии марки, ГОСТ с требованиям к техническим характеристикам. Ждем ваших заявок и вопросов.

Характеристика и качества хрома

Хром (Cr), химический элемент VI группы периодической  системы  Менделеева.      Относится к  переходным  металлом  с атомным номером 24  и атомной массой 51,996.  В  переводе с греческого,  название металла  означает  «цвет».  Такому названию металл    обязан разнообразной  цветовой гамме,  которая присуща его различным      соединениям.

 Физические характеристики хрома

Металл обладает достаточной твердостью и хрупкостью одновременно. По шкале Мооса твердость хрома  оценивается в 5,5. Этот показатель означает, что хром имеет максимальную твердость из всех известных на сегодня  металлов, после урана, иридия, вольфрама и бериллия. Для простого вещества хрома характерен голубовато-белый  окрас.

Физические свойства хрома
Атомный номер 24
Атомная масса 51,996
Плотность, кг/м³ 7190
Температура плавления, °С 1856
Теплоемкость, кДж/(кг·°С) 0,46
Электроотрицательность 1,6
Ковалентный радиус, Å 1,18
1-й ионизац. потенциал, эв 6,76

Металл не относится к редким элементам. Его концентрация в земной коре достигает 0,02% масс. долей. В чистом виде хром не встречается никогда. Он содержится в минералах и рудах, которые являются главным источником добычи металла. Хромит (хромистый железняк, FeO*Cr2O3) считается основным соединением хрома. Еще одним достаточно распространенным, однако менее важным минералом, является крокоит PbCrO4.

Металл легко поддается плавке при температуре 19070С (21800К или 34650F). При температуре в 26720С – закипает. Атомная масса металла составляет 51,996 г/моль.

Хром является уникальным металлом благодаря своим магнитным свойствам. В условиях комнатной температуры ему присуще антиферромагнитное упорядочение, в то время, как другие металлы обладают им в условиях исключительно пониженных температур. Однако, если хром нагреть выше 37

0С, физические свойства хрома изменяются. Так, существенно меняется электросопротивление и коэффициент линейного расширения, модуль упругости достигает минимального значения, а внутреннее трение значительно увеличивается. Такое явление связано с прохождением точки Нееля, при которой антиферромагнитные свойства материала способны изменяться на парамагнитные. Это означает, что первый уровень пройден, и вещество резко увеличилось в объеме.

Строение хрома представляет собой объемно-центрированную решетку, благодаря которой металл характеризуется температурой хрупко-вязкого периода. Однако, в случае с данным металлом, огромное значение имеет степень чистоты, поэтому, величина находится в пределах -500С - +3500С. Как показывает практика, раскристаллизированный металл не имеет никакой пластичности, но мягкий отжиг и формовка делают его ковким.

Химические свойства хрома

Атом имеет следующую внешнюю конфигурацию: 3d54s1. Как правило, в соединениях хром имеет следующие степени окисления: +2, +3, +6, среди которых наибольшую устойчивость проявляет Сr3+

.Кроме этого существуют и другие соединения, в которых хром проявляет совершенно иную степень окисления, а именно: +1, +4, +5.

Металл не отличается особой химической активностью. Во время нахождения хрома в обычных условиях, металл проявляет устойчивость к влаге и кислороду. Однако, данная характеристика не относится к соединению хрома и фтора – CrF3, которое при воздействии температур, превышающих 6000С, взаимодействует с парами воды, образуя в результате реакции Сr2О3, а также азотом, углеродом и серой.

Во время нагревания металлического хрома, он взаимодействует с галогенами, серой, кремнием, бором, углеродом, а также некоторыми другими элементами, в результате чего получаются следующие химические реакции хрома:

Cr + 2F2 = CrF4 (с примесью CrF5)

2Cr + 3Cl2 = 2CrCl3

2Cr + 3S = Cr2S3

Хроматы можно получить, если нагреть хром с расплавленной содой на воздухе, нитратами или хлоратами щелочных металлов:

2Cr + 2Na2CO3 + 3O

2 = 2Na2CrO4 + 2CO2.

Хром не обладает токсичностью, чего нельзя сказать о некоторых его соединениях. Как известно, пыль данного металла, при попадании в организм, может раздражать легкие, через кожу она не усваивается. Но, поскольку в чистом виде он не встречается, то его попадание в человеческий организм является невозможным.

Трехвалентный хром попадает в окружающую среду во время добычи и переработки хромовой руды. В человеческий организм попадание хрома вероятно в виде пищевой добавки, используемой в программах по похудению. Хром с валентностью, равной +3, является активным участником синтеза глюкозы. Ученые установили, что излишнее употребление хрома особого вреда человеческому организму не наносит, поскольку не происходит его всасывание, однако, он способен накапливаться в организме.

Соединения, в котором участвует шестивалентный металл, являются крайне токсичными. Вероятность их попадания в человеческий организм появляется во время производства хроматов, хромирования предметов, во время проведения некоторых сварочных работ. Попадание такого хрома в организм чревато серьезными последствиями, так как соединения, в которых присутствует шестивалентный элемент, представляют собой сильные окислители. Поэтому, могут вызвать кровотечение в желудке и кишечнике, иногда с прободением кишечника. При попадании таких соединений на кожу возникают сильные химические реакции в виде ожогов, воспалений, возникновения язв.

В зависимости от качества хрома, которое необходимо получить на выходе, существует несколько способов производства металла: электролизом концентрированных водных растворов оксида хрома, электролизом сульфатов, а также восстановлением оксидом кремния. Однако, последний способ не очень популярен, так как при нем на выходе получается хром с огромным количеством примесей. Кроме того, он также является экономически невыгодным.

Характерные степени окисления хрома
Степень окисления Оксид Гидроксид Характер Преобладающие формы в растворах Примечания
+2 CrO (чёрный) Cr(OH)2 (желтый) Основный Cr2+ (соли голубого цвета) Очень сильный восстановитель

+3

Cr2O3 (зелёный) Cr(OH)3 (серо-зеленый) Амфотерный

Cr3+ (зеленые или лиловые соли)
[Cr(OH)4]- (зелёный)

+4 CrO2 не существует Несолеобразующий -

Встречается редко, малохарактерна

+6 CrO3 (красный)

h3CrO4
h3Cr2O7

Кислотный

CrO42- (хроматы, желтые)
Cr2O72- (дихроматы, оранжевые)

Переход зависит от рН среды. Сильнейший окислитель, гигроскопичен, очень ядовит.

ХРОМ: описание металла, свойства, сферы применения и месторождения

Кристаллы (99,999%) хрома различной формы, полученные разложением йодида хрома.

Хром — твёрдый металл голубовато-белого цвета. Хром иногда относят к чёрным металлам. Этот металл способен окрашивать соединения в разные цвета, потому и был назван «хром», что означает «краска».

Хром – микроэлемент, необходимый для нормального развития и функционирования человеческого организма. Важнейшая его биологическая роль состоит в регуляции углеводного обмена и уровня глюкозы в крови.

СТРУКТУРА

Кристаллическая структура хрома

В зависимости от типов химической связи — как и все металлы хром имеет металлический тип кристаллической решетки, то есть в узлах решетки находятся атому металла.
В зависимости от пространственной симметрии — кубическая, объемно-центрированная а = 0,28839 нм.

Особенностью хрома является резкое изменение его физических свойств при температуре около 37°С. Кристаллическая решетка металла состоит из его ионов и подвижных электронов. Аналогично атом хрома в основном состоянии имеет электронную конфигурацию.

При 1830 °С возможно превращение в модификацию с гранецентрированной решеткой, а = 3,69Å.

СВОЙСТВА

Хром

Хром имеет твердость по шкале Мооса 9, один из самых твердых чистых металлов (уступает только иридию, бериллию, вольфраму и урану). Очень чистый хром достаточно хорошо поддаётся механической обработке. Устойчив на воздухе за счёт пассивирования. По этой же причине не реагирует с серной и азотной кислотами.

При 2000 °C сгорает с образованием зелёного оксида хрома(III) Cr2O3, обладающего амфотерными свойствами. При нагревании реагирует со многими неметаллами, часто образуя соединения нестехиометрического состава карбиды, бориды, силициды, нитриды и др.

Хром образует многочисленные соединения в различных степенях окисления, в основном +2, +3, +6. Хром обладает всеми характерными для металлов свойствами — хорошо проводит тепло, электрический ток, имеет присущий большинству металлов блеск.

Является антиферромагнетиком и парамагнетиком, то есть, при температуре 39 °C переходит из парамагнитного состояния в антиферромагнитное (точка Нееля).

Запасы и добыча

Чистый хром

Самые большие месторождения хрома находятся в ЮАР (1 место в мире), Казахстане, России, Зимбабве, Мадагаскаре. Также есть месторождения на территории Турции, Индии, Армении, Бразилии, на Филиппинах.nГлавные месторождения хромовых руд в РФ известны на Урале (Донские и Сарановское).

Разведанные запасы в Казахстане составляют свыше 350 миллионов тонн (2 место в мире)Хром встречается в природе в основном в виде хромистого железняка Fe(CrO2)2 (хромит железа). Из него получают феррохром восстановлением в электропечах коксом (углеродом).

Чтобы получить чистый хром, реакцию ведут следующим образом:
1) сплавляют хромит железа с карбонатом натрия (кальцинированная сода) на воздухе;
2) растворяют хромат натрия и отделяют его от оксида железа;
3) переводят хромат в дихромат, подкисляя раствор и выкристаллизовывая дихромат;
4) получают чистый оксид хрома восстановлением дихромата натрия углём;
5) с помощью алюминотермии получают металлический хром;

6) с помощью электролиза получают электролитический хром из раствора хромового ангидрида в воде, содержащего добавку серной кислоты.

Хром: свойства, способы добычи и применение

Заслуга открытия этого природного минерала, выделенного в чистом виде Ф. Тассертом на рубеже XVIII-XIX веков, принадлежит французскому профессору химии Никола Луи Воклену и немецким учёным М. Г. Клапротом и Т. Е. Ловицем.

Физические характеристики:

  • Один из самых твёрдых и пластичных материалов (при проведении по стеклу, оставляет след).
  • Металл становится очень хрупким (легко ломается при незначительных физических воздействиях) при наличии примесей в виде: азота, кислорода и углерода.
  • Хорошо поддаётся механической обработке.
  • Электро- и теплопроводен.
  • Обладает металлическим блеском.
  • При температуре +37…+390C начинает менять ряд физических характеристик: снижается упругость, изменяется электропроводность и коэффициент линейного расширения.
  • Плотность металла =» 7,19 гм/см3.
  • Температура плавления составляет +18750C.
  • Температура кипения равняется +26800C.

Химические свойства:

  • В нормальных условиях малоактивен, что позволяет использовать его в качестве антикоррозийной добавки при выплавке железа.
  • При контакте с водой и кислородом воздуха не окисляется и не теряет своего блеска.
  • Не вступает в реакцию с азотной и серной кислотами.
  • Проявляет химическую активность при повышенных температурах, вступая в реакции с бромом, хлором и кислородом.
  • В определённых условиях образует множество химических соединений, обладающих окислительными и восстановительными свойствами, и при этом являющихся ядами!

Структура и состав металла

Как металл, хром имеет кристаллическую структуру в виде объёмно-центрированной кубической решётки, подверженной гранецентрированной модификации при температуре в +18300C. Сама решётка состоит из ионов минерала и подвижных электронов. Имеется провал одного электрона с подуровня на другой подуровень.

Виды хромовых руд

В достаточной степени распространённый в земной коре металл, хром представлен среди полезных ископаемых двумя своими основными соединениями:

  • Хромитом – называемым также железняком или шпинелем.
  • Крокоитом – красной свинцовой рудой класса хроматов.

Всего в природе насчитывается более 20 хромовых минералов, но промышленное значение имеют только шпинели: магнохромит, люмохромит, хромпикотит. Как те, так и другие минералы обладают определённой спецификой природного или производственно-хозяйственного происхождения. Второе справедливо в случае использования технологических отходов.

Эндогенные

Эндогенные хромовые руды представляют собой залежи ископаемых, образовавшихся в результате извержения магмы или жидких, а также газовых растворов, содержащих в себе минералы, располагающиеся в глубинах земных недр. Процесс их внутри земного формирования в своё время происходил под воздействием высоких температур и значительного давления.

В свою очередь, по времени образования эндогенные руды подразделяются:

  • на раннемагматические (в их нижних горизонтах и залегают хромовые руды)
  • и позднемагматические (те, в которых образуются линзы, столбы и жилы искомого минерала).

Кроме того, в зависимости от физико-химических процессов и содержания, насчитывается пять основных генетических групп руд:

  • магматические,
  • пегматитовые,
  • карбонатитовые,
  • скарновые,
  • гидротермальные.

Промышленное значение имеют альпинотипный и стратиформный типы месторождений. Оба они отличаются высоким содержанием хрома, железа и глинозёма.

Экзогенные

Разрушение эндогенных руд посредством процессов выветривания привело к возникновению экзогенных (россыпных) залежей, подразделяющихся на прибрежно-морские, элювиальные, делювиальные отложения.

Техногенные

Фактически представляют собой остатки технологических процессов освоения и переработки хромовых промышленных руд: специальные отвалы и хвосты. Их освоение требует соответствующих специфике исследований, а также научно-исследовательских и конструкторских разработок.

Способы добычи хрома

Основными технологиями добычи хрома, как и ряда других полезных ископаемых, выступают открытый, подземный и комбинированный способы.

Самым распространённым и популярным является открытый, карьерный способ. Это объясняется доступностью залежей и возможностью быстрой организации широкого фронта работ с привлечением максимума тяжёлой техники.

Однако такое бывает далеко не всегда. В случае глубинных залежей хромовых руд приходится строить шахты, прокладывать горизонтальные квершлаги, штольни, штреки. Способ достаточно затратный, но эффективный в плане добычи самых богатых залежей полезных ископаемых.

Если рудное тело располагается на разных глубинах, то уместным становится совмещение открытого и закрытого способа, то есть комбинированного, позволяющего в наибольшей степени освоить месторождение.

Так как добытое перечисленными способами сырьё насыщено примесями, а для потребителей нужен чистый хром, то для его получения прибегают к разнообразным физико-химическим способам переработки извлечённых руд.

Алюмотермический метод

Частный случай металлотермии, изобретённый в 1859 году российским академиком Н. Н. Бекетовым и внедрённый в промышленную эксплуатацию на рубеже XIX-XX веков Г. Гольдшмидтом, представляет собой не что иное, как метод восстановления оксида хрома с помощью алюминия сопровождающийся значительным выделением тепла. Температура подобного процесса может достигать 30000C.

Для осуществления процесса используется облицованная магнезитовым кирпичом специальная шахта, смонтированная на вагонетке. Внутри полости размещается шихта и запальная смесь. Для усиления реакции добавляются хромовокислые соли и флюсы. В результате чего исходное сырьё преобразуется в сплав, содержащий в своём составе до 92% хрома и предназначенный для слива шлак.

Металлотермическая плавка

Суть металлотермии заключается в восстановлении металлов (в нашем случае – хрома) из их соединений под воздействием высокой температуры с помощью других, более активных в химическом отношении металлов. Сами процессы металлотермии могут протекать в вакууме, электрических печах и вне печей, если позволяет температура реакции.

Дифференцированное сырьё, включает в себя:

  • Рудную часть =» концентрат + известь.
  • Восстановительные материалы =» концентрат + алюминиевый порошок.
  • Запальную смесь =» концентрат + алюминиевый порошок + натриевая селитра.

Всю эту массу загружают в электропечной агрегат. В течение 1-1,5 часа смесь плавят и восстанавливают, чтобы затем слить в изложницу, отделив, содержащий 80% хрома сплав от шлака.

Лабораторный метод

Фактически – электролиз, осуществляемый в лабораторных условиях. Для чего используется специальная ёмкость – электролизёр, заполненный серной кислотой, куда добавляется хромой ангидрид.

При пропускании электрического тока, на катоде оседает чистый хром с попутным выделением водорода.

Метод не имеет большого практического применения, вследствие малой востребованности получаемого состава.

Хранение и транспортировка

Изготовленный в виде кусков металлический хром, относящийся к третьему классу опасности, следует хранить в специализированных контейнерах или стальных барабанах. При необходимости длительного хранения, барабаны должны быть окрашены в серый цвет.

Транспортировка упакованного материала может осуществляться всеми видами транспорта с соблюдением действующих норм и правил перевозки грузов.

Область применения хрома

Производство стали

Благодаря своим свойствам, хром находит широкое применение в сталелитейном производстве. Этот легирующий элемент позволяет защитить железо от коррозии, повысить его твёрдость и уменьшить критическую скорость охлаждения во время закалки.

Хромистые стали используются для изготовления оружия, броневых плит, несгораемых шкафов, а также корпусов кораблей и подводных лодок.

Хромирование

Электролитическим способом на поверхность готового изделия или детали наносится тончайшая плёнка, толщиной порядка 0,005 мм, что позволяет сформировать хромированную поверхность. Такой защитный слой – хромовое покрытие или хромирование не только делает изделие изящным и красивым, но и защищает его от влаги и воздуха в течение длительного времени.

Сохранение древесины и обработка кожи

Не только металлы нуждаются в защите, но и древесина. Обработанная хромовыми солями, она становится не доступной для разрушения микроорганизмами, насекомыми и плюс к тому имеет меньшую вероятность механического повреждения.

В процессе производства обуви или галантереи кожевенные изделия проходят стабилизацию под воздействием хромовых квасцов.

Изготовление красок

Благодаря богатейшей палитре цветов ряда химических соединений, хрома входит в состав разнообразных красителей и пигментирующих веществ. Оксиды хрома и некоторых металлов служат художественными красками, также они применятся при протравливании тканей перед крашением.

Характерный для некоторых декоративных стеклянных изделий зелёный или жёлтый цвет имеет в своей основе этот же минерал.

Ювелирная промышленность

Драгоценные камни, столь незаменимые в готовых ювелирных изделиях часто содержат в своём составе хром. Это – прежде всего рубин, который к тому же используется в лазерных установках, а также шпинель и уваровит.

Безусловно, все перечисленные отрасли не исчерпывают области применения этого минерала. Он находит достаточно широкое употребление при изготовлении:

  • Фотографий (желатин).
  • Полиграфической продукции.
  • Электронной аппаратуры.
  • Пластмасс.
  • Фармацевтических веществ.
  • Огнеупоров.
  • Металлокерамики.
  • Электродов.

Месторождения в России и мире

Хром – достаточно распространённый в природе металл (0,03% массы земной коры), поэтому его залежи встречаются в Европе, Азии и Африке. Однако наиболее крупные месторождения располагаются в ЮАР, Казахстане, Российской Федерации, Мадагаскаре и Зимбабве. Менее богаты залежами Армения, Турция, Индия, Бразилия, Филиппины.

На территории нашей страны существуют несколько достаточно крупных месторождений с запасами от 1 до 10 млн. тонн руды:

  • Сопчеозёрское в Мурманской области.
  • Аганозерское в Карелии.
  • Цетральное в Ямало-Ненецком Автономном Округе.
  • Главное Сарановское и Южно-Сарановское в Пермском крае, Свердловской и Челябинской областях.

Также запасами руд этого минерала располагают Башкортостан, Оренбургская и Читинская области, Ханты-Мансийский АО, Красноярский и Алтайские края, остров Сахалин.

Мировые запасы

15 млрд. тонн – таковы выявленные мировые запасы хромовых руд на территории 47 стран мира. В процентном отношении ресурсы распределены таким образом:

  • Север ЮАР – 78%.
  • Актюбинская область Казахстана – 7%.
  • Зимбабве – 6%.
  • США – 1,5%.
  • Гренландия – 1,1%.
  • Финляндия – 1%.
  • Индия – 0,9%.

К началу III тысячелетия подтверждённые запасы 300 месторождений в 32 странах мира составляли 4,5 млрд. тонн.

Страны, добывающие хром

Общемировое ежегодное потребление хрома оценивается в 15 млн. тонн. Значительную долю в эту цифру вносят страны, добывающие руды:

  • закрытым способом: ЮАР, Зимбабве, Турция, Греция;
  • открытым методом – Бразилия, Финляндия, Мадагаскар, Индия.
  • комбинированным способом – Филиппины.

Кроме того, в этот список входят такие страны. Казахстан, Китай, Россия. В целом можно отметить, что ситуация на мировом рынке хрома в последнее десятилетие несколько стабилизировалась. А подтверждённых запасов этого природного полезного ископаемого хватит на ближайшие несколько десятков лет.

Физические свойства и механические характеристики металла хром и его соединений

Хром – не конструкционный материал, но используется довольно широко за счет того, что обладает превосходными антикоррозийными свойствами. Хромирование защищает любой другой сплав от ржавчины. Кроме того, легирование сталей хромом придает им такую же стойкость к коррозии, которая свойственна и самому металлу.

Итак, давайте обсудим сегодня, каковы технические и окислительные характеристики материала хром, основные амфотерные, восстановительные свойства и получение металла также будут затронуты. А еще мы узнаем, каково влияние хрома на свойства стали.

Хром – металл 4 периода 6 группы побочной подгруппы. Атомный номер 24, атомная масса – 51, 996. Это твердый металл серебристо-голубоватого цвета. В чистом виде отличается ковкостью и вязкостью, но малейшие примеси азота или углерода придают ему хрупкость и твердость.

Хром часто относят к черным металлам за счет цвета его основного минерала – хромистого железняка. А вот свое название – от греческого «цвет», «краска», он получил благодаря своим соединениям: соли и оксиды металла с разной степенью окисления окрашены во все цвета радуги.

  • В нормальных условиях хром инертен и не взаимодействует с кислородом, азотом или водой.
  • На воздухе он сразу же пассивируется – покрывается тонкой оксидной пленкой, которая полностью перекрывает кислороду доступ к металлу. По той же причине вещество не взаимодействует с серной и азотной кислотой.
  • При нагревании металл становится активным и вступает в реакции с водой, кислородом, кислотами и щелочами.

Для него характерна объемно-центрированная кубическая решетка. Фазовые переходы отсутствуют. При температуре в 1830 С возможен переход к гранецентрированной решетке.

Однако у хрома есть одна интересная аномалия.

При температуре в 37 С некоторые физические свойства металла резко меняются: изменяется электросопротивление, коэффициент линейного расширения, падает до минимума модуль упругости и повышается внутреннее трение.

Связано это с прохождением точки Нееля: при этой температуре вещество меняет свои антиферромагнитные свойства на парамагнитные, что представляет собой переход первого уровня и означает резкое увеличение объема.

  • Химические свойства хрома и его соединений описаны в этом видео:
  • Физические характеристики металла зависят от примесей до такой степени, что сложным оказалось установить даже температуру плавления.
  • Согласно современным измерениям температура плавления считается величина в 1907 С. Металл относится к тугоплавким веществам.
  • Температура кипения равна 2671 С.

Ниже будет дана общая характеристика физических и магнитных свойств металла хром.

Общие свойства и характеристики хрома

Физические особенности

Хром относится к наиболее устойчивым из всех тугоплавких металлов.

  • Плотность в нормальных условиях составляет 7200 кг/куб. м, это меньше чем у железа.
  • Твердость по шкале Мооса составляет 5, по шкале Бринелля 7–9 Мн/м2. Хром является самым твердым металлом из известных, уступает только урану, иридию, вольфраму и бериллию.
  • Модуль упругости при 20 С составляет 294 ГПа. Это довольно умеренный показатель.

Благодаря строению – объемно-центрированная решетка, хром обладает такой характеристикой, как температура хрупко-вязкого периода.

Вот только когда речь идет об этом металле, эта величина оказывается сильно зависящей от степени чистоты и колеблется от -50 до +350 С.

На практике раскристаллизированный хром никакой пластичностью не обладает, но после мягкого отжига и формовки становится ковким.

Прочность металла также растет при холодной обработке. Легирующие добавки тоже заметно усиливают это качество.

Далее представлена краткая характеристика теплофизических свойств хрома.

Теплофизические характеристики

Как правило, тугоплавкие металлы имеют высокий уровень теплопроводности и, соответственно, низкий коэффициент теплового расширения. Однако хром заметно отличается по своим качествам.

В точке Нееля коэффициент теплового расширения совершает резкий скачок, а затем с увеличением температуры продолжает заметно расти. При 29 С (до скачка) величина коэффициента составляет 6.2 · 10-6 м/(м•K).

Теплопроводность подчиняется этой же закономерности: в точке Нееля она падает, хотя и не столь резко и уменьшается с возрастанием температуры.

  • В нормальных условиях теплопроводность вещества равна 93.7 Вт/(м•K).
  • Удельная теплоемкость в тех же условиях – 0.45 Дж/(г•K).

Электрические свойства

Несмотря на нетипичное «поведение» теплопроводности хром является одним из лучших проводников тока, уступая по этому параметру только серебру, меди и золоту.

  • При нормальной температуре электропроводность металла составит 7.9 · 106 1/(Ом•м).
  • Удельное электрическое сопротивление – 0.127 (Ом•мм2)/м.

До точки Нееля – 38 С, вещество является антиферромагнетиком, то есть, под действием магнитного поля и при его отсутствии никаких магнитных свойств не проявляется. Выше 38 С хром становится парамагнетиком: проявляет магнитные свойства под действием внешнего магнитного поля.

  • Трехвалентный хром оказывается в окружающей среде при добыче хромовой руды и ее переработке. Однако в организм человека может попасть и в составе пищевой добавки – пиколината хрома, используемой в программах по уменьшению веса. Как микроэлемент трехвалентный металл участвует в синтезе глюкозы и необходим. Избыток его, судя по исследованиям, определенной опасности не представляет, поскольку не всасывается стенками кишечника. Однако в организме он может накапливаться.
  • Соединения шестивалентного хрома токсичны более чем в 100–1000 раз. Попасть в организм он может при производстве хроматов, при хромировании предметов, при некоторых сварочных работах. Соединения шестивалентного элемента являются сильными окислителями. Попадая в ЖКТ, они вызывают кровотечение желудка и кишечника, возможно с прободением кишечника. Через кожу вещества почти не всасываются, но оказывают сильное разъедающее действие – возможны ожоги, воспаления, появление язв.

Такое же действие соединение производит и на дыхательную систему, но учитывая большую чувствительность слизистой, здесь картина более разрушительна.

Хром – обязательный легирующий элемент при получении нержавеющих и жаропрочных сталей. Его способность противостоять коррозии и передавать это качество сплавам остается самым востребованным качеством металла.

Химические свойства соединений хрома и его окислительно-восстановительные свойства рассмотрены в этом видео:

Свойства и применения хрома

Подробности Подробности Опубликовано 14.09.2016 12:14 Просмотров: 27725

Хром, переходный метал, который широко используется в промышленности благодаря своей прочности и устойчивости к нагреву и коррозии. Эта статья даст вам понимание некоторых важных свойств и возможностей использования этого переходного металла.

Хром относится к категории переходных металлов. Это твердый, но хрупкий металл серо-стального цвета с атомным номером 24. Этот блестящий металл помещают в группы 6 периодической таблицы, и обозначают символом «Cr».

Имя хромий является производным от греческого слова хрома, что означает цвет.

Верный своему имени, хром образует несколько интенсивно окрашенных соединений. Сегодня практически весь коммерчески используемый хром извлекается из руды хромита железа или окиси хрома (FeCr2O4).

Свойства хрома
  • Хром является наиболее распространенным элементом на земной коре, но он никогда не происходит в чистом виде. В основном добывается из шахт, таких как хромитовые рудники.
  • Расплавляют хром при температуре 2180 K или 3465°F, а температура кипения составляет 2944 K или 4840°F. его атомный вес 51.996 г/моль, и по шкале Мооса составляет 5,5.
  • Хром встречается во многих окислительных состояниях, таких как +1, +2, +3, +4, +5, и +6, из которых +2, +3 и +6 являются наиболее распространенными, а +1, +4, А +5-это редкое окисление. В +3 степени окисления является наиболее стабильным состоянием хрома. Хром (III) может быть получен растворением элементарного хрома в соляной или серной кислоте.
  • Этот металлический элемент известен своими уникальными магнитными свойствами. При комнатной температуре, он обладает антиферромагнитным упорядочением, которое показано на других металлах при относительно низких температурах.
  • Антиферромагнетизм — это где соседние ионы, которые ведут себя как магниты присоединяются к противоположным или антипараллельным механизмам через материал. В результате, магнитное поле, создаваемое магнитными атомами или ионами, ориентируются в одном направлении отменяя магнитные атомы или ионы, выстроенные в противоположном направлении, так, что материал не проявляет никаких грубых внешних магнитных полей.
  • При температуре выше 38°C, хром становится парамагнетиком, т. е. его привлекает внешне приложенное магнитное поле. Другими словами, хром привлекает внешнее магнитное поле при температуре выше 38°С.
  • Хром не подвергается водородному охрупчиванию, т. е. не становятся хрупкими при воздействии атомарного водорода. Но при воздействии азота, он теряет свою пластичность и становится хрупким.
  • Хром обладает высокой устойчивостью к коррозии. Тонкая защитная оксидная пленка образуется на поверхности металла, когда он вступает в контакт с кислородом в воздухе. Этот слой препятствует диффузии кислорода в основной материал и таким образом, защищает его от дальнейшей коррозии. Этот процесс называется пассивация, пассивация хромом дает устойчивость к воздействию кислот.
  • Существует три основных изотопа хрома, которые называются 52Cr, 53Cr, 54Cr и, из которых 52 CR является наиболее распространенным изотопом. Хром реагирует с большинством кислот, но не взаимодействует с водой. При комнатной температуре он реагирует с кислородом, образуя оксид хрома.

Применение

Производство нержавеющей стали

Хром нашел широкий спектр применения благодаря своей твердости и устойчивости к коррозии. Он используется в основном в трех отраслях промышленности ― металлургической, химической и огнеупорной.

Он широко используется для производства нержавеющей стали, так как это предотвращает коррозию. Сегодня это очень важный легирующий материал для сталей.

Он также используется для изготовления нихрена, что используется в нагревательных элементах сопротивления из-за его способности выдерживать высокие температуры.

Покрытие поверхностей

Кислый хромат или дихромат используется также для покрытия поверхностей. Обычно это делается с помощью метода гальваники, в котором тонкий слой хрома наносится на металлическую поверхность.

Другой способ — это хромирование деталей, через который хроматы используются для нанесения защитного слоя на определенные металлы, такие как алюминий (Al), кадмий (CD), цинк (Zn), серебро, а также магний (MG).

Сохранение древесины и дубление кож

Соли хрома (VI) являются токсичными, поэтому они используются для сохранения древесины от повреждения и разрушения грибком, насекомыми и термитами. Хром (III), особенно хромовые квасцы или сульфат калия используется в кожевенной промышленности, так как он помогает стабилизировать кожу.

Красители и пигменты

Хром также используется для изготовления пигментов или красителей. Желтый хром и хромат свинца, широко использовались в качестве пигмента в прошлом.

Из-за экологических проблем, его использование существенно снизилось, а затем, наконец, его заменили свинец и хромовые пигменты.

Другие пигменты на основе хрома, красного хрома, оксида зеленого хрома, которые является смесью желтой и Берлинской лазури. Окись хрома используется для придания зеленоватого цвета стекла.

Синтез искусственных рубинов

Изумруды обязаны своим зеленым оттенком хрому. Окись хрома применяется также для производства синтетических рубинов. Естественные рубины корунды или кристаллы оксида алюминия, которые обретают красный оттенок из-за присутствия хрома. Синтетические или искусственные рубины сделаны легированием хрома (III) на синтетических кристаллах корунда.

Биологические функции

Хрома (III) или трехвалентный хром, необходим в организме человека, но в очень небольших количествах. Это, как полагают, играет важную роль в липиде и метаболизме сахара.

В настоящее время он используется во многих диетических добавках, которые как утверждают, имеют несколько преимуществ для здоровья, однако, это является спорным вопросом.

Биологическая роль хрома не была должным образом проверена, и многие эксперты считают, что это не важно для млекопитающих, в то время как другие рассматривают его как важнейший микроэлемент для человека.

Другое использование

Высокая температура плавления и теплостойкость сделать хром идеальным огнеупорным материалом. Он нашел себе применение в доменных печах, цементных печах, и металлических. Многие соединения хрома применяются в качестве катализаторов для переработки углеводородов. Хром (IV) используется, чтобы произвести магнитные ленты, используемые в аудио и видеокассетах.

Шестивалентный хром или хром (VI) называется токсическим и мутагенным веществом, а хром (IV) является известным своими канцерогенными свойствами. Хромат соли также вызывает аллергические реакции у некоторых людей. Благодаря заботе о здравоохранении и экологическим проблемам, некоторые ограничения были наложены на использование соединений хрома в различных частях мира.

Хром

Название элемент получил от греч. χρῶμα — цвет, краска — из-за разнообразия окраски своих соединений.

История

Открыт на Среднем Урале, в Березовском золоторудном месторождении. Впервые упоминается в труде М. В. Ломоносова «Первые основания металлургии» (1763 год), как красная свинцовая руда, PbCrO4. Современное название — крокоит. В 1797 году французский химик Л. Н. Воклен выделил из него новый тугоплавкий металл (скорее всего, Воклен получил карбид хрома).

Нахождение в природе

Хром является довольно распространённым элементом в земной коре (0,012 % по массе). Основные соединения хрома — хромистый железняк (хромит) FeO·Cr2O3. Вторым по значимости минералом является крокоит PbCrO4.

Месторождения

Самые большие месторождения хрома находятся в ЮАР (1-е место в мире), Казахстане, России, Зимбабве, Мадагаскаре. Также есть месторождения на территории Турции, Индии, Армении, Бразилии, на Филиппинах.

Главные месторождения хромовых руд в РФ известны на Урале (Донские и Сарановское).

Разведанные запасы в Казахстане составляют свыше 350 миллионов тонн (2-е место в мире).

Геохимия и минералогия

Среднее содержание хрома в различных изверженных породах резко непостоянно. В ультраосновных породах (перидотитах) оно достигает 2 кг/т, в основных породах (базальтах и др.) — 200 г/т, а в гранитах десятки г/т.

Кларк хрома в земной коре 83 г/т. Он является типичным литофильным элементом и почти весь заключен в минералах типа хромшпинелидов.

Хром вместе с железом, титаном, никелем, ванадием и марганцем составляют одно геохимическое семейство.

Различают три основных минерала хрома: магнохромит (Mg, Fe)Cr2O4, хромпикотит (Mg, Fe)(Cr, Al)2O4 и алюмохромит (Fe, Mg)(Cr, Al)2O4. По внешнему виду они неразличимы, и их неточно называют «хромиты». Состав их изменчив:

  • Cr2O3 18—62 %,
  • FeO 1—18 %,
  • MgO 5—16 %,
  • Al2O3 0,2 — 0,4 (до 33 %),
  • Fe2O3 2 — 30 %,
  • примеси TiO2 до 2 %,
  • V2O5 до 0,2 %,
  • ZnO до 5 %,
  • MnO до 1 %; присутствуют также Co, Ni и др.

Собственно, хромит, то есть FeCr2O4 сравнительно редок.

Помимо различных хромитов, хром входит в состав ряда других минералов — хромовой слюды (фуксита), хромового хлорита, хромвезувиана, хромдиопсида, хромтурмалина, хромового граната (уваровита) и др.

, которые нередко сопровождают руды, но сами промышленного значения не имеют. В экзогенных условиях хром, как и железо, мигрирует в виде взвесей и может накапливаться в глинах. Наиболее подвижной формой являются хроматы.

Получение

Хром встречается в природе в основном в виде хромистого железняка Fe(CrO2)2 (хромит железа). Из него получают феррохром восстановлением в электропечах коксом (углеродом):

Fe(CrO2)2 + 4C → Fe + 2Cr + 4CO

  • Феррохром применяют для производства легированных сталей.
  • Чтобы получить чистый хром, реакцию ведут следующим образом:
  • 1) сплавляют хромит железа с карбонатом натрия (кальцинированная сода) на воздухе:

4Fe(CrO2)2 + 8Na2CO3 + 7O2 → 8Na2CrO4 + 2Fe2O3 + 8CO2

  1. 2) растворяют хромат натрия и отделяют его от оксида железа;
  2. 3) переводят хромат в дихромат, подкисляя раствор и выкристаллизовывая дихромат;
  3. 4) получают чистый оксид хрома восстановлением дихромата натрия углём:

Na2Cr27 + 2C → Cr2O3 + Na2CO3 + CO

5) с помощью алюминотермии получают металлический хром:

Cr2O3 + 2Al → Al2O3 + 2Cr + 130kcal

6) с помощью электролиза получают электролитический хром из раствора хромового ангидрида в воде, содержащего добавку серной кислоты. При этом на катодах совершаются в основном 3 процесса:

  • восстановление шестивалентного хрома до трехвалентного с переходом его в раствор;
  • разряд ионов водорода с выделением газообразного водорода;
  • разряд ионов, содержащих шестивалентный хром, с осаждением металлического хрома;

Cr2O72− + 14H+ + 12e− → 2Cr + 7h3O

Физические свойства

В свободном виде — голубовато-белый металл с кубической объёмноцентрированной решёткой, a = 0,28845 нм. Ниже температуры 38 °C является антиферромагнетиком, выше переходит в парамагнитное состояние (точка Нееля).

Хром имеет твёрдость по шкале Мооса 5, один из самых твёрдых чистых металлов (уступает только иридию, бериллию, вольфраму и урану). Очень чистый хром достаточно хорошо поддаётся механической обработке.

Изотопы

Основная статья: Изотопы хрома

Природный хром состоит из четырех стабильных изотопов (50Cr (изотопная распространённость 4,345 %), 52Cr (83.789 %), 53Cr (9.501 %), 54Cr (2.365 %)).

Химические свойства

Характерные степени окисления

Для хрома характерны степени окисления +2, +3 и +6 (см. табл.). Практически все соединения хрома окрашены.

Степень окисленияОксидГидроксидХарактерПреобладающие формы в растворахПримечания
+2CrO (чёрный)Cr(OH)2 (жёлтый)ОсновныйCr2+ (соли голубого цвета)Очень сильный восстановитель
+3Cr2O3 (зелёный)Cr(OH)3 (серо-зелёный)АмфотерныйCr3+ (зелёные или лиловые соли)[Cr(OH)4]− (зелёный)
+4CrO2не существуетНесолеобразующийВстречается редко, малохарактерна
+6CrO3 (красный)h3CrO4h3Cr2O7КислотныйCrO42− (хроматы, желтые)Cr2O72− (дихроматы, оранжевые)Переход зависит от рН среды. Сильнейший окислитель, гигроскопичен, очень ядовит.

Диаграмма Пурбе для хрома

Простое вещество

Устойчив на воздухе за счёт пассивирования. По этой же причине не реагирует с серной и азотной кислотами. При 2000 °C сгорает с образованием зелёного оксида хрома(III) Cr2O3, обладающего амфотерными свойствами.

Синтезированы соединения хрома с бором (бориды Cr2B, CrB, Cr3B4, CrB2, CrB4 и Cr5B3), с углеродом (карбиды Cr23C6, Cr7C3 и Cr3C2), c кремнием (силициды Cr3Si, Cr5Si3 и CrSi) и азотом (нитриды CrN и Cr2N).

Соединения Cr(+2)

Степени окисления +2 соответствует основный оксид CrO (чёрный). Соли Cr2+ (растворы голубого цвета) получаются при восстановлении солей Cr3+ или дихроматов цинком в кислой среде («водородом в момент выделения»):

                 [H]  2Cr3+ → Zn,HCl  2Cr2+ 

Все эти соли Cr2+ — сильные восстановители вплоть до того, что при стоянии вытесняют водород из воды. Кислородом воздуха, особенно в кислой среде, Cr2+ окисляется, в результате чего голубой раствор быстро зеленеет.

Коричневый или жёлтый гидроксид Cr(OH)2 осаждается при добавлении щелочей к растворам солей хрома(II).

Синтезированы дигалогениды хрома CrF2, CrCl2, CrBr2 и CrI2

Соединения Cr(+3)

Степени окисления +3 соответствует амфотерный оксид Cr2O3 и гидроксид Cr(OH)3 (оба — зелёного цвета). Это — наиболее устойчивая степень окисления хрома. Соединения хрома в этой степени окисления имеют цвет от грязно-лилового (в водных растворах ион Cr3+ существует в виде аквакомплексов [Cr(h3O)6]3+) до зелёного (в координационной сфере присутствуют анионы).

Cr3+ склонен к образованию двойных сульфатов вида MICr(SO4)2·12h3O (квасцов)

Гидроксид хрома (III) получают, действуя аммиаком на растворы солей хрома (III):

Cr3+ + 3Nh4 + 3h3O → Cr(OH)3↓ + 3Nh5+

Можно использовать растворы щелочей, но в их избытке образуется растворимый гидроксокомплекс:

Cr3+ + 3OH− → Cr(OH)3↓Cr(OH)3 + 3OH− → [Cr(OH)6]3−

Сплавляя Cr2O3 со щелочами, получают хромиты:

Cr2O3 + 2NaOH → 2NaCrO2 + h3O

Непрокаленный оксид хрома(III) растворяется в щелочных растворах и в кислотах:

Cr2O3 + 6HCl → 2CrCl3 + 3h3O

При окислении соединений хрома(III) в щелочной среде образуются соединения хрома(VI):

2Na3[Cr(OH)6] + 3h3O2 → 2Na2CrO4 + 2NaOH + 8h3O

То же самое происходит при сплавлении оксида хрома (III) со щелочью и окислителями, или со щелочью на воздухе (расплав при этом приобретает жёлтую окраску):

2Cr2O3 + 8NaOH + 3O2 → 4Na2CrO4 + 4h3O

Соединения хрома (+4)

При осторожном разложении оксида хрома(VI) CrO3 в гидротермальных условиях получают оксид хрома(IV) CrO2, который является ферромагнетиком и обладает металлической проводимостью.

Среди тетрагалогенидов хрома устойчив CrF4, тетрахлорид хрома CrCl4 существует только в парах.

Соединения хрома (+6)

Степени окисления +6 соответствует кислотный оксид хрома (VI) CrO3 и целый ряд кислот, между которыми существует равновесие. Простейшие из них — хромовая h3CrO4 и двухромовая h3Cr2O7. Они образуют два ряда солей: желтые хроматы и оранжевые дихроматы соответственно.

Оксид хрома (VI) CrO3 образуется при взаимодействии концентрированной серной кислоты с растворами дихроматов.

Типичный кислотный оксид, при взаимодействии с водой он образует сильные неустойчивые хромовые кислоты: хромовую h3CrO4, дихромовую h3Cr2O7 и другие изополикислоты с общей формулой h3CrnO3n+1.

Увеличение степени полимеризации происходит с уменьшением рН, то есть увеличением кислотности:

2CrO42− + 2H+ → Cr2O72− + h3O

Но если к оранжевому раствору K2Cr2O7 прилить раствор щёлочи, как окраска вновь переходит в жёлтую, так как снова образуется хромат K2CrO4:

Cr2O72− + 2OH− → 2CrO42− + h3O

До высокой степени полимеризации, как это происходит у вольфрама и молибдена, не доходит, так как полихромовая кислота распадается на оксид хрома(VI) и воду:

h3CrnO3n+1 → h3O + nCrO3

Растворимость хроматов примерно соответствует растворимости сульфатов. В частности, жёлтый хромат бария BaCrO4 выпадает при добавлении солей бария как к растворам хроматов, так и к растворам дихроматов:

Ba2+ + CrO42− → BaCrO4↓2Ba2+ + Cr2O72− + h3O → 2BaCrO4↓ + 2H+

Образование кроваво-красного малорастворимого хромата серебра используют для обнаружения серебра в сплавах при помощи пробирной кислоты.

Известны пентафторид хрома CrF5 и малоустойчивый гексафторид хрома CrF6. Также получены летучие оксигалогениды хрома CrO2F2 и CrO2Cl2 (хромилхлорид).

Соединения хрома(VI) — сильные окислители, например:

K2Cr2O7 + 14HCl → 2CrCl3 + 2KCl + 3Cl2↑ + 7h3O

Добавление к дихроматам перекиси водорода, серной кислоты и органического растворителя (эфира) приводит к образованию синего монопероксида хрома(VI) CrO5 (CrO(O2)2), который экстрагируется в органический слой; данная реакция используется как аналитическая.

Применение

Хром — важный компонент во многих легированных сталях (в частности, нержавеющих), а также и в ряде других сплавов. Добавка хрома существенно повышает твердость и коррозийную стойкость сплавов.

Используется в качестве износоустойчивых и красивых гальванических покрытий (хромирование).

Хром применяется для производства сплавов: хром-30 и хром-90, незаменимых для производства сопел мощных плазмотронов и в авиакосмической промышленности.

Биологическая роль и физиологическое действие

Хром — один из биогенных элементов, постоянно входит в состав тканей растений и животных. У животных хром участвует в обмене липидов, белков (входит в состав фермента трипсина), углеводов. Снижение содержания хрома в пище и крови приводит к уменьшению скорости роста, увеличению холестерина в крови.

В чистом виде хром довольно токсичен, металлическая пыль хрома раздражает ткани лёгких. Соединения хрома(III) вызывают дерматиты.

Пример соединения хрома (VI): Оксид хрома (VI)

Соединения хрома в степени окисления +6 особо токсичны. Практически вся хромовая руда обрабатывается через преобразование в дихромат натрия. В 1985 году было произведено примерно 136 000 тонн шестивалентного хрома.

Другими источниками шестивалентного хрома являются триоксид хрома и различные соли — хроматы и дихроматы.

Шестивалентный хром используется при производстве нержавеющих сталей, текстильных красок, консервантов для дерева, при хромировании и пр.

Шестивалентный хром является признанным канцерогеном при вдыхании. На многих рабочих местах сотрудники подвержены воздействию шестивалентного хрома, например, при гальваническом хромировании или сварке нержавеющих сталей. В Европейском союзе использование шестивалентного хрома существенно ограничено директивой RoHS.

Шестивалентный хром транспортируется в клетки человеческого организма с помощью сульфатного транспортного механизма благодаря своей близости к сульфатам по структуре и заряду. Трёхвалентный хром, более часто встречающийся, не транспортируется в клетки.

Внутри клетки Cr(VI) восстанавливается до метастабильного пятивалентного хрома (Cr(V)), затем до трехвалентного хрома (Cr(III)). Трехвалентный хром, присоединяясь к протеинам, создает гаптены, которые включают иммунную реакцию.

После их появления чувствительность к хрому не пропадает. В этом случае даже контакт с текстильными изделиями, окрашенными хромсодержащими красками или с кожей, обработанной хромом, может вызвать раздражение кожи.

Витамин C и другие агенты реагируют с хроматами и образуют Cr(III) внутри клетки.

Продукты шестивалентного хрома являются генотоксичными канцерогенами. Хроническое вдыхание соединений шестивалентного хрома увеличивает риск заболеваний носоглотки, риск рака лёгких. (Лёгкие особенно уязвимы из-за большого количества мелких капилляров). Видимо, механизм генотоксичности запускается пяти- и трёхвалентным хромом.

В США предельно допустимая концентрация шестивалентного хрома в воздухе составляет 5 мкг/м³ (0,005 мг/м³). В России предельно допустимая концентрация хрома (VI) существенно ниже — 1,5 мкг/м³ (0,0015 мг/м³).

Одним из общепризнанных методов избежания шестивалентного хрома является переход от технологий гальванического хромирования к газотермическому и вакуумному напылению.

Основанный на реальных событиях фильм «Эрин Брокович» режиссёра Стивена Содерберга рассказывает о крупном судебном процессе, связанном с загрязнением окружающей среды шестивалентным хромом, в результате которого у многих людей развились серьёзные заболевания.

Гальваническое покрытие металла, нанесение гальванических покрытий в Москве

Гальваническое покрытие – это электрохимический метод обработки материалов, который заключается в нанесении на металлическое изделие тонкой поверхностной пленки из другого металла.

Как производится

нанесение гальванических покрытий?

Процесс происходит в специально предназначенных для него гальванических ваннах. Ванна наполняется раствором электролита. В нее помещается обрабатываемое изделие или деталь, а также тот металл, из которого нужно сделать покрытие. Под воздействием электрического тока металл, который послужит покрытием, распадается на ионы и переносится токопроводящим раствором на поверхность обрабатываемого изделия, оседая тонким слоем на его поверхности.

Технология включает три этапа:

- на первом обрабатываемую поверхность подготавливают — очищают ее от загрязнений, проводят обезжиривание, промывают и обрабатывают препятствующими окислению веществами;

- затем деталь погружают в ванну, в которой и наностится гальваническое покрытие металла;

- после завершения электрохимической обработки сцепление покрытия с поверхностью детали тестируют и подтверждают качество работы.

В чем выгода использования

гальванического покрытия деталей?
Создание гальванических покрытий предоставляет сразу несколько серьезных преимуществ:

- стойкий и длительный антикоррозийный эффект;

- возрастание устойчивости поверхностей к трению, износу и ударным нагрузкам;

- изменение электропроводимости – в зависимости от покрытия она может как возрасти, так и снизиться;

- увеличивается способность выдерживать высокие температуры;

- растет защищенность от воздействия агрессивных сред;

- заказчик получает отличный эстетический эффект.

Благодаря таким возможностям, гальваника деталей применяется в таких сферах, как:

- самолетостроение;

- строительное производство;

- машиностроение;

- радиотехника и электроника;

- оптика;

- дизайн.

Какие

гальванические покрытия для вас сделает компания «Оптима»?
В нашем распоряжении – самое современное оборудование для гальваники, поэтому мы предоставим заказчику все актуальные варианты покрытий:

- покрытие цинком (цинкование) – придает изделиям блеск и предотвращает образование ржавчины;

- покрытие никелем (никелирование) делает металлическую деталь устойчивой к внешним воздействиям;

- покрытие медью (омеднение), которое мы делаем по предварительному заказу, формирует для деталей прочную защитную пленку;

- покрытие золотом или серебром (золочение и серебрение), которое осуществляется по особому заказу достаточного объема, обеспечит сочетание предельно дорогого внешнего вида и надежной защиты от коррозии;

- покрытие хромом (хромирование) качественно повышает эстетику изделий, при этом делая их более прочными и увеличивая защиту от агрессивных внешних сред;

- покрытие латунью (латунирование) придает изделиям стильный декоративный вид;

- травление снимает с изделия поверхностный слой, что позволяет убрать окислы и ржавчину и обнаружить внутренние дефекты. Процедура становится отличной подготовкой к нанесению финишного покрытия;

- гальваника алюминия создает гальваническое покрытие на этом непростом в обработке материале и решает сложности, связанные с его поверхностной оксидной пленкой.

Специалисты компании «Оптима» проводят все нужные операции, грамотно подбирая режим электролитического процесса под условия заказа.

Три веских причины поручить выполнение заказа компании «Оптима»
Выбор предложений по
нанесению покрытий сегодня достаточно обширный – но, оценив их все, вы все равно вернетесь к нам. И это не случайно, потому что:

- в нашем распоряжении современное гальваническое оборудование и прекрасно обученные опытные специалисты – и качество нашей работы всегда на высоте;

- мы располагаем достаточным количеством гальванических ванн – поэтому при идеальном качестве изделий мы способны выполнить еще и большие объемы работ;

- мы предлагаем по-настоящему низкие цены на наши услуги.

Выбор очевиден, верно?

Хромирование деталей - декоративное покрытие хромом: технология

Под термином «хромирование» может пониматься как диффузионное насыщение поверхности обрабатываемого изделия слоем хрома, так и нанесение хрома по гальванической технологии. Существует также более общий термин – «металлизация». Под ним подразумевается нанесение на обрабатываемую поверхность слоя металла, в роли которого может выступать в том числе и хром.

Истинные фанаты хромирования не прочь покрыть хромом все, что только можно

Среди гальванических методов нанесения металла покрытие хромом является наиболее популярным. Именно поэтому термин «металлизация» часто используется в качестве синонима слова «хромирование».

Для чего нужен хромовый слой

Нанесение слоя хрома может выполняться для улучшения декоративных характеристик изделия из металла (декоративное хромирование), а также для защиты металлической детали от коррозии и придания ее поверхности большей твердости. Таким образом, за счет хромирования можно не только улучшить механические и декоративные характеристики изделия, но и значительно продлить срок его эксплуатации.

Множество разнообразных хромированных изделий можно встретить как в быту, так и в разных отраслях промышленности. Использование изделий из металла, на поверхность которых нанесен слой хрома, актуально в тех случаях, когда они будут эксплуатироваться в условиях постоянного воздействия агрессивных сред и интенсивного трения.

Восстановление хромированного покрытия возвращает былой внешний вид и продлевает срок службы конструкции

В бытовых условиях наиболее активно используются следующие изделия с хромированным покрытием:

  • мебельная фурнитура;
  • элементы для оформления домашних и офисных интерьеров;
  • автомобильные диски и детали транспортного средства;
  • сувенирная продукция;
  • сантехническое оборудование.

Хромированный бензобак

В промышленности технология хромирования применяется в следующих целях:

  • при производстве изделий по порошковой технологии;
  • при изготовлении пресс-форм, используемых для изготовления изделий из резины и полимерных материалов;
  • при производстве отражателей различного назначения;
  • для повышения твердости поверхностного слоя и износостойкости режущего, а также специального измерительного инструмента;
  • для придания исключительных декоративных характеристик кузовным и другим деталям транспортных средств;
  • для обработки деталей, эксплуатируемых в условиях постоянного трения и негативного воздействия внешней среды (элементы парового оборудования и теплосетей, детали автомобильных двигателей и морских судов).

Промышленная гальваническая линия, предназначенная для нанесения твердого хрома на изделия из сталей и цветных металлов

Хромированные детали отличаются следующими характеристиками:

  • высокой устойчивостью к коррозии;
  • микротвердостью, показатели которой достигают значений 950–1100 единиц по шкале HV;
  • высокой пористостью покрытия, его износо- и жаростойкостью;
  • низким коэффициентом трения сформированного покрытия;
  • большим разбросом толщины хромового слоя (5–300 мкм и даже более).
Перечисленные характеристики, которых можно добиваться с помощью хромирования стали и других металлов, делает такую технологию настолько популярной. Перечислять все сферы, где активно используется процесс хромирования, можно достаточно долго.

Разновидности металлизации по способу взаимодействия металлизируемой поверхности с наносимым металлом (нажмите для увеличения)

Основные методы

На сегодняшний день выделяют следующие виды хромирования, каждый из которых отличается своими преимуществами и недостатками:

  • хромирование, выполняемое по гальванической технологии;
  • диффузионное хромирование, проводимое в герметичной емкости при высокой температуре;
  • вакуумное хромирование, требующее использования специальной камеры, в которой создается вакуум;
  • каталитическое хромирование, предполагающее, что на поверхность обрабатываемого изделия наносятся специальные жидкости без кислот;
  • химическое хромирование изделий из стали и других металлов, которое по технологии выполнения напоминает обычную покраску;
  • хромирование по гальванической технологии.

Гальваническое хромирование

Покрытия, получаемые в результате гальванического хромирования, могут быть нескольких типов.

«Твердый хром»

Нанесение покрытий данного типа осуществляется при использовании тока, отличающегося высокой плотностью (более 100 А/дм2). Температура электролитического раствора не должна превышать значения 40°. Слой хрома, нанесенный по данной технологии, делает поверхность изделия более твердой, но в то же время и более хрупкой.

«Блестящий хром»

Покрытия данного типа наносятся с использованием тока, плотность которого находится в интервале 30–100 А/дм2 и в растворе с температурой в пределах 45–60°. Поверхностный слой металла, на который хромовое покрытие нанесено по данной технологии, приобретает исключительно высокую твердость и износостойкость, а также зеркальный блеск.

«Молочный хром»

Для получения хромированных покрытий данного типа используется ток минимальной плотности (до 25 А/дм2). Данный метод хромирования деталей не позволяет получать на них покрытия высокой твердости. Слой хрома, наносимый на поверхность изделия в таких случаях, напоминает очень эластичную массу, в структуре которой практически отсутствуют поры.

Для выполнения такого хромирования необходим трех- или шестивалентный хром. При хромировании металла с применением трехвалентного хрома в качестве основного компонента электролитического раствора используется хромовый ангидрид. При применении шестивалентного хрома в роли такого элемента выступает хлорид или сульфат хрома.

Составы электролитов для хромирования

Растворы, выполненные на основе шестивалентного хрома, содержат в своем составе следующие компоненты:

  1. серную кислоту – 2,25–3 г/л;
  2. хромовый ангидрид – 225–300 г/л;
  3. свинец, который обычно входит в состав анода в сочетании с сурьмой или оловом, – 4–6%.

Большое значение для качества наносимого хромированного покрытия имеет пропорция серной кислоты и хромового ангидрида в используемом электролитическом растворе. Как правило, такое соотношение стараются выдерживать в пределах 1:100. Если оно будет меньше, то поверхность хромируемой детали не будет отличаться высоким качеством, на ней могут возникать отслоения, матовость и различные пятна. Например, если для хромирования используется электролитический раствор, в котором серная кислота и хромовый ангидрид содержатся в соотношении 1:50, то хромовое покрытие не получит достаточно высокой кроющей и рассеивающей способности.

Режимы хромирования и материалы для анодов

Важными параметрами при нанесении хромированного покрытия также являются плотность электрического тока (не выше 310 кА/дм2) и температура электролитического раствора (45–60°). Если увеличить плотность тока, то на угловых и торцевых элементах хромируемой детали могут формироваться дендриты, которые значительно ухудшают декоративные характеристики изделия.

Кроме свинцовых анодов, химический состав которых дополнен сурьмой (не более 6%), для выполнения хромирования сегодня используются аноды из титана, покрытого платиновым слоем. При проведении хромирования желательно не применять растворимые аноды: для изготовления таких элементов лучше использовать листы или стержни из металла, сечение которых составляет порядка 1,5 см.

Для погружения изделий в ванну используются специальные контактные приспособления

Аноды для хромирования, изготовленные из свинца, необходимо регулярно чистить при помощи металлической щетки, так как на их поверхности постоянно образуется хромовокислый налет. В том случае, если для нанесения хрома используются титановые аноды, покрытые слоем платины, такую чистку выполнять не потребуется. Если аноды, при помощи которых осуществляется хромирование изделий из стали и других металлов, не применяются в течение нескольких дней, их необходимо извлечь из электролитического раствора и держать все это время в воде.

Как подготовить изделие

Технология декоративного хромирования (как и нанесение слоя хрома в защитных целях) предусматривает тщательную подготовку изделия. Такая подготовка заключается в выполнении таких процедур, как:

  • шлифовка обрабатываемой поверхности, а также ее тщательная полировка;
  • промывка изделия и протирание его мягкой тканью;
  • изолирование тех участков поверхности, где хромировка не требуется;
  • обезжиривание хромируемой детали;
  • декапирование изделия, которое позволяет улучшить адгезию наносимого хромового слоя с основным металлом;
  • размещение изделия в электролитическом растворе при помощи специального кронштейна.

Шлифовка изделия перед хромированием

В отдельных случаях технология декоративного хромирования предусматривает предварительное травление обрабатываемой поверхности и нанесение на нее слоя другого металла (меди или никеля), что способствует увеличению прочности хромового покрытия.

Как проводят процедуру хромирования

Сама технология декоративного хромирования заключается в следующем.

  • Изделие после предварительной подготовки помещается в емкость с электролитическим раствором, в которой уже находится анод.
  • Раствор, в который погружают изделие, должен быть предварительно нагрет до требуемой рабочей температуры. Следует иметь виду, что рабочая температура электролитического раствора должна поддерживаться на протяжении всего процесса хромирования. Это необходимо для того, чтобы обеспечить хорошую адгезию наносимого слоя, а также его однородность по структуре и толщине.
  • В зависимости от того, какой толщины должен быть хромированный слой, определяют время нахождения изделия в электролитическом растворе.

Рекомендуемые режимы сушки хромированных изделий

Технология декоративного хромирования предусматривает также выполнение термообработки детали (этот этап нужен для того, чтобы хромовое покрытие было более твердым и прочным). Изделие, на поверхность которого уже нанесен слой хрома, выдерживают в течение нескольких часов в нагревательной печи при температуре порядка 200°.

На видео ниже подробно показан процесс гальванического хромирования с комментариями в виде субтитров.

Химический способ

В настоящее время активно применяется технология декоративного хромирования, не предполагающая использования электролитического раствора. Таким способом, суть которого заключается в том, что хром из рабочего раствора осаждается на поверхности обрабатываемого изделия, выполняется хромирование алюминия и других металлов, а также деталей из полимерных материалов.

Рабочий раствор, используемый для выполнения такого хромирования, готовится на основе хромосодержащего реагента, дистиллированной воды и гипофосфита натрия. В процессе хромирования, которому подвергается алюминиевый или любой другой сплав, гипофосфит натрия восстанавливает хром из его солей, и металл оседает тонким слоем на поверхности обрабатываемого изделия. За счет того, что в используемых для выполнения такого хромирования химических реагентах содержится фосфор, готовый хромовый слой, частично насыщаемый данным элементом, отличается достаточно высокой прочностью.

Составы растворов для химического хромирования

Химический способ нанесения хромового покрытия отличается не только простотой реализации, но и большей экологической безопасностью, если сравнивать его с другими технологиями хромирования. Такой способ, при помощи которого можно хромировать алюминий, сталь и даже полимерные материалы, используют даже в домашних условиях.

Выполняя хромирование деталей автомобиля или других изделий по химической технологии, следует иметь в виду, что готовое покрытие получается матовым и отличается непривлекательным сероватым оттенком. Чтобы придать такому покрытию характерный хромовый блеск, необходимо провести финишную полировку.

При помощи технологии хромирования изделиям из различных металлов и полимерных материалов можно придавать не только защитные свойства, но и исключительные декоративные характеристики. Например, возможно нанесение на различные детали черного хрома, покрытие из которого делает их внешний вид эффектным и презентабельным.

Хром | Мир металлов

Хром. Приоритет открытия хрома принадлежит французскому ученому Л.Н. Воклену, который в 1797 г. представил в Парижскую Академию наук образцы нового металла - хромат свинца, полученного из природного соединения - крокоита.

Первые попытки применения хрома в роли легирующего элемента относятся к 1821 г., когда была получена первая хромистая сталь. Это и было начало трудовой деятельности хрома. Металлурги достойно оценили влияние хрома на свойства стали и на сегодняшний день, можно сказать, хром - это легирующий элемент номер один. Сталей, легированных хромом, чрезвычайно много. Обычно принято подразделять такие стали на низко- и высоколегированные. Первые содержат, как правило, не более 1,6, а вторые - более 12 % хрома.

Конструкционные стали, содержащие хрома от 0,6 до 1,6 %, имеют повышенную прочность и твердость. Хром также улучшает прокаливаемость. Например, сталь 40 имеет предел прочности 580 МПа, предел текучести 340 МПа, относительное удлинение 19 %. А сталь марки 40Х имеет аналогичные показатели, соответственно, 1000 МПа, 800 МПа, 13 %; прокаливаемость при этом возрастает в 3 раза. Вот что значит 1 % хрома в стали. Из хромистых сталей изготовляют валы, зубчатые колеса, толкатели, болты, шпильки и другие детали.

При добавлении в железо более 12 % хрома происходят поразительные изменения. Такой сплав при обыкновенных условиях не подвергается коррозии. Это свойство было впервые открыто в 1911 г., а 1913 г. считается годом начала промышленного производства хромистой нержавеющей стали. Еще спустя 10 лет было освоено производство хромоникелевой нержавеющей стали.

Чем объясняется высокая коррозионная стойкость хромистых сталей? При введении хрома в сталь происходит резкое увеличение потенциала твердого раствора а-железа и на поверхности металла образуется тончайшая плотная окисная пленка - поверхность металла изолируется от воздействия внешней среды.

Естественно, что хромистые стали нашли широкое применение. Однако есть у хромистых сталей недостаток - из них нельзя получить листовой прокат. Эта очень важная проблема все же была решена созданием хромоникелевой стали типа Х18Н9. Подобные стали прокатываются и их коррозионная стойкость стала еще выше. Дело в том, что никель, вводимый в хромистую нержавеющую сталь в количестве более 8 %, переводит ее в аустенитное состояние. А однородная структура аустенита, естественно, исключает возникновение микрогальванических элементов на поверхности деталей, изготовленных из такой стали.

Дальнейшая эксплуатация стали типа Х18Н9 показала, что., если при работе деталь из такой стали подвергалась нагреву до 500  700 °С, то появлялось коррозионное разрушение по границам зерен. Такая коррозия называется межкристаллитной. Оказывается, в данном интервале температур происходит нарушение однородности аусте-нитной структуры вследствие выделения карбидов хрома и соединений, очень богатых хромом. Очевидно, такой процесс сопровождается уменьшением содержания хрома в прилегающих к карбиду хрома участках твердого раствора. В среде электролита карбиды хрома становятся катодами, а обедненные хромом зоны аустенита - анодными участками. Особенно неблагоприятно выделение карбидов хрома по границам зерен. Обедненные хромом границы зерен подвергаются коррозии, и общее коррозионное разрушение приобретает наиболее опасный межкристаллитный характер.
Опасность устраняется, если в указанную хромоникелевую сталь добавить 1 % титана, который является наиболее активным карбидо-образующим элементом. При нагреве до температур 500-700 °С титан опережает хром, не дает ему соединиться с углеродом, образует карбиды титана и менее активный хром вынужден продолжать выполнять свою благородную задачу - обеспечивать высокий электродный потенциал аустенита. Надо отдать должное металлургам и металловедам - подобный способ борьбы с межкристалитной коррозией оригинален и, главное, эффективен.

Введение титана как легирующего элемента, т. е. более 0,025 %, помимо только что отмеченного благоприятного влияния, обеспечивает более высокую жаростойкость, сопротивление износу, получение мелкозернистой структуры, более полное удаление вредных примесей. Иногда титан заменяют ниобием. Ниобий оказывает аналогичное влияние на свойства хромоникелевой нержавеющей стали, и можно было бы всегда применять ниобий, если бы не высокая цена. Ниобий более чем в 30 раз дороже титана. Поэтому заменяют титан ниобием лишь тогда, когда листовой прокат поступает для получения сварных конструкций. Титан при сварке выгорает, а ниобий, как более тугоплавкий металл, не выгорает, и высокие антикоррозионные свойства сварных швов сохраняются.

Дальнейшее повышение коррозионной стойкости сталей типа Х18Н9Т пошло по пути уменьшения углерода в стали, что приводит к снижению содержания карбидов. Появились стали с пониженным содержанием углерода. Примерами таких сталей являются стали марок 0Х18Н9Т (углерода менее 0,08%), 00Х18Н9Т (углерода менее 0,04 %), 000Х18Н9Т (углерода менее 0,02%). Эти стали хорошо свариваются и применяются для изготовления трубопроводов, выхлопных конусов, деталей камер сгорания, диафрагм, листовых металлических частей турбины, емкостей заправочного и другого аналогичного оборудования.

Хромистые нержавеющие стали марок 12X13, 20X13 применяются для изготовления деталей топливной аппаратуры, соединительных элементов трубопроводов, клапанов, предметов домашнего обихода, а стали марок 28X13 и 40X13 -для изготовления хирургического инструмента, пружин и других деталей, работающих в слабоагрессивных средах (воздух, пар, вода).

Большая группа специальных сталей и сплавов носит название жаропрочных. Они способны длительное время работать при высоких температурах в сложнонапряженном состоянии при одновременном воздействии агрессивной внешней среды. Это стали и сплавы, которые содержат много легирующих элементов, главным из них является никель. Но обойтись без хрома и здесь пока невозможно. А низколегированные жаропрочные и жаростойкие сплавы не содержат никеля, но хром - обязательно.

Необходимый уровень жаропрочности достигается в сталях типа 12Х2МФСР, 12Х2МФБ (ЭИ531) за счет комплексного легирования. Легирующие элементы повышают силы связи атомов в кристаллической решетке железа, вызывают дисперсионное твердение, стабилизируют карбидную фазу. Все эти факторы и обусловливают повышенную жаропрочность.

Одной из самых заслуженных жаропрочных сталей является сталь ЭИ69. Эта сталь была применена впервые в нашей стране в 1939 г. для лопаток и дисков газовых турбин. Она применяется и сегодня, но не как турбинная сталь, а как сталь для клапанов поршневых двигателей, для крепежных деталей. И это закономерно - рабочие температуры за этот период существенно возросли.

Жаропрочные сплавы обычно называют «на никелевой основе», на основе «железа и никеля». Но и хрома в этих сплавах содержится до 30 %, а в сплавах типа ВХ-4 до 66 % хрома. Такие сплавы могут работать при температурах до 1200 °С.

Необходимо отметить, что долгое время существовало мнение о неперспективности сплавов на основе хрома из-за свойственной хрому хрупкости при обыкновенных температурах. Но человек-исследователь решил: хром не первый неподдающийся металл, были и потруднее. И начал освоение непокорного. Вначале добился повышения чистоты при плавке, применяя рафинирование, раскисление и денитрирование. Хром стал менее хрупким, но не настолько, чтобы стать пригодным для изготовления из него деталей. Ввели модифицирование при кристаллизации, всестороннее сжатие при обработке давлением - хром стал еще менее хрупким. Но этого было недостаточно. Только при образовании двухфазной структуры, при которой одна фаза была более пластичной по сравнению с другой, получили пластичный хром и сплавы на его основе с температурой перехода в хрупкое состояние ниже минус 60 °С.

В последние годы в нашей стране и за рубежом появились необычные нержавеющие стали типа СН-2. Их называют стареющими нержавеющими или сверхпрочными. Почти трехкратное повышение прочности достигается комплексным влиянием легирующих элементов {в основном меди, титана и алюминия), которые при старении способствуют образованию карбидов и протеканию ряда других процессов. Но не только высокая прочность является достоинством сталей данной группы. Например, сталь ВСН-2 обладает отличной свариваемостью многими видами сварки, она не требует термической обработки сварного шва, сварные швы отличаются высокой пластичностью и ударной вязкостью, сварка не вызывает поводки (коробления) изделия. Последнее объясняется малым содержанием углерода и низкой температурой мартенситного превращения.

Многие резервы данной группы сталей еще не использованы, многие еще не выявлены, но то, что их внедрение в различные отрасли современной техники является одним из направлений по созданию машин с минимальной материалоемкостью,- это очевидно.

С 1970 г. хром получил новую профессию - защищать сталь от коррозии: ученые разработали методы хромирования. К 20-м годам нашего века методы покрытия поверхности металлов металлическим хромом были доведены до их практического применения. Установлено, что даже тончайшее покрытие в 0,005 мм дает эффект защиты от коррозии. Такие покрытия отличаются высокой устойчивостью против химических, механических и термических воздействий.

Широкое применение имеют соединения хрома. Например, в огнеупорной промышленности применяются хромиты (кислородные соединения хрома), отличающиеся высокими химической инертностью и температурой плавления. В дубильном производстве и при изготовлении красителей без соединений хрома пока обойтись просто невозможно.

Большое значение для промышленности имеют сплавы на основе карбида хрома, которые используются в производстве фильер для волочения проволоки, вкладышей пресс-форм, вырубных штампов и других быстроизнашивающихся деталей (деталей насосов, клапанов в устройствах перекачки кислот в химическом машиностроении и др.).

Фосфид хрома применяется в качестве наполнителя при изготовлении шлифовальных кругов.

Несмотря на то что хром является широко распространенным металлом в природных месторождениях, цены за последние 30 лет на хром практически не снизились. Причинами являются возрастающая потребность в этом металле и трудность получения чистого хрома.

Цена 1 т хрома в 1983 г. составляла 3570 р.

Хром

Хром — элемент побочной подгруппы шестой группы четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 24. Обозначается символом Cr (лат. Chromium).

История открытия хрома

Еще в 1766 году петербургский профессор химии И. Г. Леман описал новый минерал, найденный на Урале на Березовском руднике, в 15 километрах от Екатеринбурга (ныне Свердловск). Обрабатывая камень соляной кислотой, Леман получил изумрудно-зеленый раствор, а в образовавшемся белом осадке обнаружил свинец. Спустя несколько лет, в 1770 году, Березовские рудники описал академик П. С. Паллас. «Березовские копи, — писал он, — состоят из четырех рудников, которые разрабатываются с 1752 года. В них наряду с золотом добываются серебро и свинцовые руды, а также находят замечательный красный свинцовый минерал, который не был обнаружен больше ни в одном другом руднике России. Эта свинцовая руда бывает разного цвета (иногда похожего на цвет киновари), тяжелая и полупрозрачная... Иногда маленькие неправильные пирамидки этого минерала бывают вкраплены в кварц подобно маленьким рубинам. При размельчении в порошок она дает красивую желтую краску...». Минерал был назван «сибирским красным свинцом». Впоследствии за ним закрепилось название «крокоит».

Образец этого минерала был в конце XVIII века привезен Палласом в Париж. Крокоитом заинтересовался известный французский химик Луи Никола Воклен. В 1796 году он подверг минерал химическому анализу. «Все образцы этого вещества, которые имеются в нескольких минералогических кабинетах Европы, — писал Воклен в своем отчете, — были получены из этого (т. е. Березовского.—С. В.) золотого рудника. Раньше рудник был очень богат этим минералом, однако говорят, что несколько лет назад запасы минерала в руднике истощились и теперь этот минерал покупают на вес золота, в особенности если он желтый. Образцы минерала, не имеющие правильных очертаний или расколотые на кусочки, годятся для использования их в живописи, где они ценятся за свою желто-оранжевую окраску, не изменяющуюся на воздухе... Красивый красный цвет, прозрачность и кристаллическая форма сибирского красного минерала заставила минералогов заинтересоваться его природой и местом, где он был найден; большой удельный вес и сопутствующая ему свинцовая руда, естественно, заставляли предполагать о наличии свинца в этом минерале...»

В 1797 году Воклен повторил анализ. Растертый в порошок крокоит он поместил в раствор углекислого калия и прокипятил. В результате опыта ученый получил углекислый свинец и желтый раствор, в котором содержалась калиевая соль неизвестной тогда кислоты. При добавлении к раствору ртутной соли образовывался красный осадок, после реакции со свинцовой солью появлялся желтый осадок, а введение хлористого олова окрашивало раствор в зеленый цвет. После осаждения соляной кислотой свинца Воклен выпарил фильтрат, а выделившиеся красные кристаллы (это был хромовый ангидрид) смешал с углем, поместил в графитовый тигель и нагрел до высокой температуры. Когда опыт был закончен, ученый обнаружил в тигле множество серых сросшихся металлических иголок, весивших в 3 раза меньше, чем исходное вещество. Так впервые был выделен новый элемент. Один из друзей Воклена предложил ему назвать элемент хромом (по-гречески «хрома» — окраска) из-за яркого разнообразного цвета его соединений. Между прочим, слог «хром» в значении «окрашенный» входит во многие термины, не связанные с элементом хромом: слово «хромосома», например, в переводе с греческого означает «тело, которое окрашивается»; для получения цветного, изображения пользуются прибором хромоскопом; фотолюбителям хорошо известны пленки «изопанхром», «панхром», «ортохром»; яркие образования в атмосфере Солнца астрофизики называют хромосферными вспышками и т. д.

Сначала Воклену не понравилось предложенное название, поскольку открытый им металл имел скромную серую окраску и как будто не оправдывал своего имени. Но друзья все же сумели уговорить Воклена и, после того как французская Академия наук по всей форме зарегистрировала его открытие, химики всего мира внесли слово «хром» в списки известных науке элементов.

Геохимия и минералогия хрома

Среднее содержание хрома в различных изверженных породах резко непостоянно. В ультраосновных породах (перидотитах) оно достигает 2 кг/т, в основных породах (базальтах и др.) — 200 г/т, а в гранитах десятки г/т. Кларк хрома в земной коре 83 г/т. Он является типичным литофильным элементом и почти весь заключен в минералах типа хромшпинелидов. Хром вместе с железом, титаном, никелем, ванадием и марганцем составляют одно геохимическое семейство.

Различают три основных минерала хрома: магнохромит (Mn, Fe)Cr2O4, хромпикотит (Mg, Fe)(Cr, Al)2O4 и алюмохромит (Fe, Mg)(Cr, Al)2O4. По внешнему виду они неразличимы и их неточно называют «хромиты». Состав их изменчив:

  • Cr2O3 18—62 %,
  • FeO 1—18 %,
  • MgO 5—16 %,
  • Al2O3 0,2 — 0,4 (до 33 %),
  • Fe2O3 2 — 30 %,
  • примеси TiO2 до 2 %,
  • V2O5 до 0,2 %,
  • ZnO до 5 %,
  • MnO до 1 %; присутствуют также Co, Ni и др.

Собственно хромит, то есть FeCr2O4 сравнительно редок. Помимо различных хромитов, хром входит в состав ряда других минералов — хромовой слюды (фуксита), хромового хлорита, хромвезувиана, хромдиопсида, хромтурмалина, хромового граната (уваровита) и др., которые нередко сопровождают руды, но сами промышленного значения не имеют. В экзогенных условиях хром, как и железо, мигрирует в виде взвесей и может накапливаться в глинах. Наиболее подвижной формой являются хроматы.

Добыча хрома в России и мире

Разведанные запасы в Казахстане составляют свыше 350 млн т (или 1 место в мире).

В России ведется разработка как разведанных запасов (категорий АВС1), так и предварительно оцененных (категории С2) и даже забалансовых; в 2007 г. из них было добыто соответственно 381 тыс.т, 194 тыс.т и 20 тыс.т руды. Вследствие этого разведанные запасы хромитов страны уменьшились на 3,1%, в то время как предварительно оцененные запасы в результате постановки на баланс месторождения Шалозерское увеличились на 3,9%. В целом балансовые запасы хромовых руд России увеличились на 718 тыс.т, или на 1,4%.

Запасы хрома в России и мире

В 1936 году в Казахстане, в районе Актюбинска, были найдены огромные залежи хромита — основного промышленного сырья для производства феррохрома. В годы войны на базе этого месторождения был построен Актюбинский ферросплавный завод, который впоследствии стал крупнейшим предприятием по выпуску феррохрома и хрома всех марок.

Богат хромистой рудой и Урал. Здесь расположено большое число месторождений этого металла: Сарановское, Верблюжьегорское, Алапаевское, Монетная дача, Халиловское и др. По разведанным запасам хромистых руд Россия занимает ведущее место в мире.

Состояние МСБ хромовых руд Российской Федерации на 1.01.2008 г.

Прогнозные ресурсы

Р1

Р2

Р3

количество*, млн т

165

259

199

доля распределённого фонда, %

78

54

40

Запасы

АВС1

С2

количество, тыс.т

17714

34732

изменение по отношению к запасам на 1.01.2007 г., тыс.т

- 573

1291

доля распределённого фонда, %

98,98

99,95

*экспертная оценка

Государственным балансом учитывается 24 месторождения хромовых руд, из них пять – только с забалансовыми запасами. В 2007 г. впервые учтены Шалозерское месторождение в Республике Карелия и месторождение с забалансовыми запасами Вершина реки Алапаихи в Свердловской области. В распределённом фонде недр РФ находится 17 месторождений, в нераспределенном – в основном мелкие объекты, хотя их руды по качеству сопоставимы с рудами месторождений распределённого фонда.

Руды хрома имеются в Турции, Индии, Новой Каледонии, на Кубе, в Греции, Югославии, некоторых странах Африки. В то же время такие промышленные страны, как Англия, Франция, ФРГ, Италия, Швеция, Норвегия, совершенно лишены хромового сырья, а США и Канада располагают лишь очень бедными рудами, практически не пригодными для производства феррохрома. Всего же на долю хрома приходится 0,02% земной коры.

Получение хрома

Хром встречается в природе в основном в виде хромистого железняка Fe(CrO2)2 (хромит железа). Из него получают феррохром восстановлением в электропечах коксом (углеродом):

FeO · Cr2O3 + 4C → Fe + 2Cr + 4CO↑

Феррохром применяют для производства легированных сталей.

Чтобы получить чистый хром, реакцию ведут следующим образом:

1) сплавляют хромит железа с карбонатом натрия (кальцинированная сода) на воздухе:

4Fe(CrO2)2 + 8Na2CO3 + 7O2 → 8Na2CrO4 + 2Fe2O3 + 8CO2

2) растворяют хромат натрия и отделяют его от оксида железа;

3) переводят хромат в дихромат, подкисляя раствор и выкристаллизовывая дихромат;

4) получают чистый оксид хрома восстановлением дихромата углём:

Na2Cr2O7 + 2C → Cr2O3 + Na2CO3 + CO↑

5) с помощью алюминотермии получают металлический хром:

Cr2O3+ 2Al → Al2O3 + 2Cr + 130 ккал

6) с помощью электролиза получают электролитический хром из раствора хромового ангидрида в воде, содержащего добавку серной кислоты. При этом на катодах совершаются в основном 3 процесса:

  • восстановление шестивалентного хрома до трехвалентного с переходом его в раствор;
  • разряд ионов водорода с выделением газообразного водорода;
  • разряд ионов, содержащих шестивалентный хром, с осаждением металлического хрома;

Cr2O72− + 14Н+ + 12е = 2Cr + 7H2O

Физические свойства хрома

Хром обладает всеми характерными свойствами металлов — хорошо проводит тепло, почти не оказывает сопротивления электрическому току, имеет присущий большинству металлов блеск. Любопытна одна особенность хрома: при температуре около 37°С он ведет себя явно «вызывающе» — многие его физические свойства резко, скачкообразно меняются. В этой температурной точке внутреннее трение хрома достигает максимума, а модуль упругости падает до минимальных значений. Так же внезапно изменяются электропроводность, коэффициент линейного расширения, термоэлектродвижущая сила. Пока ученые не могут объяснить эту аномалию.

В свободном виде — голубовато-белый металл с кубической объемно-центрированной решеткой, а = 0,28845 нм. При температуре 39 °C переходит из парамагнитного состояния в антиферромагнитное (точка Нееля).

Хром (с примесями) является самым твердым металлом (твердость по шкале Мооса 8.5). Очень чистый хром достаточно хорошо поддаётся механической обработке.

Даже незначительные примеси делают хром очень хрупким, поэтому в качестве конструкционного материала его практически не применяют.

Химические свойства хрома

Устойчив на воздухе. При 2000 °C сгорает с образованием зелёного оксида хрома(III) Cr2O3, обладающего амфотерными свойствами. Сплавляя Cr2O3 со щелочами получают хромиты:

Cr2O3 + 2NaOH → 2NaCrO2 + H2O.

Непрокаленный оксид хрома(III) легко растворяется в щелочных растворах и в кислотах:

Cr2O3 + 6HCl → 2CrCl3 + 3Н2О.

При термическом разложении карбонила хрома Cr(СО)6 получают красный основной оксид хрома(II) CrO. Коричневый или желтый гидроксид Cr(OH)2 со слабоосновными свойствами осаждается при добавлении щелочей к растворам солей хрома(II).

При осторожном разложении оксида хрома(VI) CrO3 в гидротермальных условиях получают оксид хрома(IV) CrO2, который является ферромагнетиком и обладает металлической проводимостью.

При взаимодействии концентрированной серной кислоты с растворами дихроматов образуются красные или фиолетово-красные кристаллы оксида хрома(VI) CrO3. Типичный кислотный оксид, при взаимодействии с водой он образует сильные неустойчивые хромовые кислоты: хромовую H2CrO4, дихромовую H2Cr2O7 и другие изополикислоты с общей формулой H2CrnO3n+1. Увеличение степени полимеризации происходит с уменьшением рН, то есть увеличением кислотности:

2K2CrO4 + 2H2SO4 → K2Cr2O7 + 2K2SO4 + Н2О.

Но если к оранжевому раствору K2Cr2O7 прилить раствор щёлочи, как окраска вновь переходит в жёлтую так как снова образуется хромат калия K2CrO4:

K2Cr2O7 + 2KOH → 2K2CrO4 + Н2О.

При этом до высокой степени полимеризации, как это происходит у вольфрама и молибдена, не доходит, так как полихромовая кислота распадается на оксид хрома(VI) и воду:

h3CrnO3n+1 → H2О + nCrO3

Известны галогениды, соответствующие разным степеням окисления хрома. Синтезированы дигалогениды хрома CrF2, CrCl2, CrBr2 и CrI2 и тригалогениды CrF3, CrCl3, CrBr3 и CrI3. Однако, в отличие от аналогичных соединений алюминия и железа, трихлорид CrCl3 и трибромид CrBr3 хрома нелетучи.

Среди тетрагалогенидов хрома устойчив CrF4, тетрахлорид хрома CrCl4 существует только в парах. Известен гексафторид хрома CrF6.

Получены и охарактеризованы оксигалогениды хрома CrO2F2 и CrO2Cl2.

Синтезированы соединения хрома с бором (бориды Cr2B, CrB, Cr3B4, CrB2, CrB4 и Cr5B3), с углеродом (карбиды Cr23C6, Cr7C3 и Cr3C2), c кремнием (силициды Cr3Si, Cr5Si3 и CrSi) и азотом (нитриды CrN и Cr2N).

В растворах наиболее устойчивы соединения хрома(III). В этой степени окисления хрому соответствуют как катионная форма, так и анионные формы, например, существующий в щелочной среде анион [Cr(OH)6]3−.

При окислении соединений хрома(III) в щелочной среде образуются соединения хрома(VI):

2Na3[Cr(OH)6] + 3H2O2 → 2Na2CrO4 + 2NaOH + 8H2O.

При добавлении к жёлтому раствору, содержащему хромат-ионы, раствора соли бария выпадает жёлтый осадок хромата бария BaCrO4:

Ba2+ + CrO42- → BaCrO4.

Соединения хрома(VI) — сильные окислители, например:

K2Cr2O7 + 14HCl → 2CrCl3 + 2KCl + 3Cl2↑ + 7H2O.

Применение хрома

«Нержавейка»—сталь, отлично противостоящая коррозии и окислению, содержит примерно 17—19% хрома и 8—13% никеля. Но этой стали углерод вреден: карбидообразующие «наклонности» хрома приводят к тому, что большие количества этого элемента связываются в карбиды, выделяющиеся на границах зерен стали, а сами зерна оказываются бедны хромом и не могут стойко обороняться против натиска кислот и кислорода. Поэтому содержание углерода в нержавеющей стали должно быть минимальным (не более 0,1%).

Феррохром и ферросплавы

Основная часть добываемой в мире хромистой руды поступает сегодня на ферросплавные заводы, где выплавляются различные сорта феррохрома и металлического хрома.

Впервые феррохром был получен в 1820 году восстановлением смеси окислов железа и хрома древесным углем в тигле. В 1854 году удалось получить чистый металлический хром электролизом водных растворов хлорида хрома. К этому же времени относятся и первые попытки выплавить углеродистый феррохром в доменной печи. В 1865 году был выдан первый патент на хромистую сталь. Потребность в феррохроме начала резко расти.

Важную роль в развитии производства феррохрома сыграл электрический ток, точнее электротермический способ получения металлов и сплавов. В 1893 году французский ученый Муассан выплавил в электропечи углеродистый феррохром, содержащий 60% хрома и 6% углерода.

В дореволюционной России ферросплавное производство развивалось черепашьими темпами. Мизерные количества ферросилиция и ферромарганца выплавляли доменные печи южных заводов. В 1910 году на берегу реки Сатки (Южный Урал) был построен маленький электрометаллургический завод «Пороги», который стал производить феррохром, а затем и ферросилиций. Но об удовлетворении нужд своей промышленности не могло быть и речи: потребность России в ферросплавах приходилось почти полностью покрывать ввозом их из других стран.

Молодое Советское государство не могло зависеть от капиталистических стран в такой важнейшей отрасли промышленности, как производство качественных сталей, являющейся основным потребителем ферросплавов. Чтобы воплотить в жизнь грандиозные планы индустриализации нашей страны, требовалась сталь—конструкционная, инструментальная, нержавеющая, шарикоподшипниковая, автотракторная. Один из важнейших компонентов этих сталей — хром.

Уже в 1927—1928 годах началось проектирование и строительство ферросплавных заводов. В 1931 году вошел в строй Челябинский завод ферросплавов, ставший первенцем нашей ферросплавной промышленности.

В то время наша хромистая руда вывозилась не только в Германию, но и в Швецию, Италию, США. И у них же нам приходилось покупать феррохром.

Но когда вслед за Челябинским в 1933 году были построены еще два ферросплавных завода—в Запорожье и Зестафони, наша страна не только прекратила ввозить важнейшие ферросплавы, в том числе и феррохром, но и получила возможность экспортировать их за границу. Качественная металлургия страны была практически полностью обеспечена необходимыми материалами отечественного производства.

Хром против нержавеющей стали - что предпочтительнее?

sohoConcept производит современную мебель из хрома и нержавеющей стали, поскольку оба имеют свои преимущества. В зависимости от того, какой внешний вид вы пытаетесь достичь и какой образ жизни вы ведете, любой тип металла может вписаться в ваш дизайн.

В чем разница между хромом и нержавеющей сталью?

Разница между хромом и нержавеющей сталью заключается в их составе.Нержавеющая сталь - это металлический сплав без гальванического покрытия, содержащий никель и не менее 10,5% хрома, что делает его более прочным. В зависимости от количества никеля и хрома в сплаве создаются разные типы нержавеющей стали. Хром, сокращение от хрома, относится к покрытию. Хромирование нанесено на металлическую основу. Он полностью состоит из хрома и не является сплавом.

Хром обычно полируется и очень блестит, хотя сатиновый и матовый варианты могут быть более матовыми.Он используется как в декоративных, так и в промышленных целях, поскольку устойчив к коррозии и имеет высокий уровень блеска. К тому же это очень легкий металл. Вот почему хромированные обеденные стулья и хромированные табуреты часто так популярны - их легко перемещать и переставлять из-за небольшого веса.

Нержавеющая сталь прочнее хрома. Он устойчив к коррозии, царапинам и потускнению. Однако в зависимости от окружающей среды он не полностью защищен от пятен или износа.Его часто используют в средах, требующих высокой прочности, низкой стоимости и устойчивости к коррозии, например, в посуде, столовых приборах и промышленных приборах.

Хром часто выбирают для украшения, потому что он ярче и сияет, чем нержавеющая сталь. Однако из-за полированной поверхности он также может легко поцарапаться и легко показать отпечатки пальцев и грязь. При правильном уходе и содержании этого можно избежать. Однако при выборе хрома важно учитывать - многие ли люди будут его трогать, например, дети? Будет ли он интенсивно использоваться и будет ли он поцарапан?

Нержавеющую сталь легче содержать в чистоте, и она очень прочная.Даже при интенсивном использовании он по-прежнему устойчив к царапинам и не повреждается. Если вы ожидаете, что ваша мебель или приспособления будут интенсивно использоваться, нержавеющая сталь - лучший вариант.

Мебель sohoConcept - Хром и нержавеющая сталь

sohoConcept предлагает современную мебель из хрома и нержавеющей стали. Хромированные табуреты, хромированные обеденные стулья, табуреты из нержавеющей стали, столы из нержавеющей стали - у вас есть выбор в зависимости от вашего декора, бюджета и образа жизни.

Мы можем помочь вам выбрать лучший металл, хром или нержавеющую сталь, для вашего дома или бизнеса.

История хромирования

Что вы представляете, когда слышите слово «хром»? Для большинства людей хром - очень хорошее слово. Он пробуждает образы гладкого, блестящего, отражающего металла, который всегда выглядит по-новому. Производители могут думать о хроме как о спасательном средстве для повышения прочности и долговечности своей продукции. Большинство хромированных изделий на самом деле не полностью сделаны из хрома - они покрыты гальваническим слоем хрома.Этот слой может преобразить продукт как эстетически, так и функционально.

Неудивительно, что хромирование - популярный процесс. Давайте оглянемся назад и узнаем больше о том, кто изобрел хромирование и как этот процесс эволюционировал с течением времени.

Истоки хромирования

Прежде чем мы узнаем, когда было изобретено хромирование, мы должны вернуться в начало 19 века, когда гальваническое покрытие было впервые обнаружено.Итальянский химик Луиджи Бругнателли обнаружил, что погружение металлических предметов в раствор растворенного золота и нанесение заряда вольтовской кучей заставляет золото покрывать поверхность предметов. Вольтовская батарея была первой электрической батареей, которая могла обеспечить бесперебойное электричество в цепи.

Бругнателли поделился своими открытиями в 1805 году в бельгийском научном журнале, но научное сообщество не восприняло это открытие. Наполеон Бонапарт опасался, что низшие классы смогут использовать этот процесс для получения позолоченных вещей.Гальваника не получила широкого распространения, пока не была открыта заново несколько десятилетий спустя. Это быстро стало популярным способом создания драгоценностей, реликвий и многого другого, которые казались чрезвычайно ценными, но были доступны для более широких слоев населения. Помимо золота, стали популярными другие виды металлизации, например никелирование.

В то время как идея гальваники в целом была разработана в начале 19 века, хромирование началось только в начале 20 века.Одним из пионеров хромирования был Джордж Дж. Сарджент, который получил докторскую степень в 1912 году, изучая осаждение хрома. Его исследования привели к тому, что Колин Финк и Чарльз Элдридж разработали коммерческий процесс хромирования в следующем десятилетии.

К середине 1920-х годов свои услуги по хромированию рекламировали две компании: The Chemical Treatment Company в Нью-Йорке и Chromium Products Corporation в Нью-Джерси. Эти две компании быстро объединились, образовав Chromium Corporation of America.После некоторых патентных вмешательств Chromium Corporation of America объединилась с новой компанией General Chromium Corporation и в 1927 году образовала United Chromium, Incorporated.

Очевидно, что эти первые компании возлагали большие надежды на успех хромирования, и они были правы. Популярность хромирования стремительно росла. Когда что-то было хромированным, потребители знали, что оно будет иметь блестящий гладкий вид и будет более прочным и устойчивым к коррозии.

Как изменилось хромирование за последние годы

Неудивительно, что производители и потребители приняли хромирование, или, как его стали называть, просто хром. Хром можно наносить практически на все, чтобы улучшить его внешний вид и долговечность. Автомобили, велосипеды и мотоциклы, среди прочего, начали поступать на рынок с гладкими хромированными деталями.

Во время Второй мировой войны использование металлов, таких как хром, было частично приостановлено, но после войны оно возобновилось в полную силу.Фактически, французское правительство создало Центр информации по твердому хрому сразу после войны, который дал миру всеобъемлющий учебник по этой теме в 1952 году.

Хром был обычным элементом дизайна многих предметов в 1950-х годах. Например, представьте себе закусочную середины века. Барные стулья, отделка барной стойки и столов и даже внешние элементы здания часто были хромированными. На протяжении всего 20 века и по сегодняшний день хром продолжает оставаться обычным элементом отделки всего, от автомобилей до дверных ручек и смесителей для раковины.Возможно, вы не увидите его во всех местах, которые были бы в 1950-х годах, но гладкий внешний вид хрома вряд ли когда-нибудь выйдет из моды.

Когда хром используется исключительно для эстетики, он известен как декоративное хромирование. Декоративное хромирование выполняется иначе, чем твердое хромирование, которое также иногда называют техническим или функциональным хромированием. Когда хром применяется в эстетических целях, он наносится гораздо более тонким слоем, чем когда он предназначен в первую очередь для практических целей.Жесткое хромирование часто наносится на компоненты и инструменты, которые должны выдерживать значительный износ, например, на гидроцилиндры.

Способ хромирования изменился с момента его первого появления в 20-х годах. Первоначально твердое хромирование выполнялось путем кропотливого расчета площади поверхности объекта, подлежащего покрытию, и подачи соответствующего уровня тока для достижения требуемой плотности тока с известной скоростью. Марвин Дж. Уди бросил вызов этому процессу, заявив, что все хромирование можно проводить при одном и том же уровне напряжения.

Вместе с Филом Хейлом Уди намеревался доказать свою гипотезу, пытаясь одновременно покрыть различные детали одним и тем же током. Он обнаружил, что «если у вас есть точно известное расстояние между электродами и вы подаете постоянное напряжение, плотность тока будет постоянной». Преемник по имени Кларенс Х. Пегер дал системе название Reversible Rack 2 Bus Bar System и помог ее популяризировать.

Примерно в то же время Т.Веберсинн экспериментировал с трехвалентным процессом хромирования, который он намеревался улучшить по сравнению с обычными шестивалентными ваннами. На самом деле процесс оказался проще и рентабельнее. Однако в результате поверхность стала более темной и менее привлекательной. Трехвалентный хром больше напоминал нержавеющую сталь. Другая проблема заключалась в том, что хром плохо держался в более толстых слоях и был пористым, что приводило к недостаточной прочности.

Со временем «рецепт» трехвалентного хромирования был усовершенствован.Сегодня компании используют добавки, чтобы добиться нужного цвета. В зависимости от области применения хромирования сегодня используются как трехвалентные, так и шестивалентные растворы. Шестивалентные решения по-прежнему предпочтительны для большинства тяжелых условий эксплуатации.

Хромирование от специалистов по твердому хромированию

Хромирование - это наука, и поэтому у него есть научное прошлое - время открытий, экспериментов и постоянного совершенствования. В Hard Chrome Specialists мы разбираемся в тонкостях хромирования и понимаем, как добиться наилучших результатов для наших клиентов.Наши передовые ванны для хромирования позволяют нам тщательно контролировать параметры покрытия для достижения точных характеристик толщины и твердости хромового покрытия.

Мы обеспечиваем Восточное побережье твердым хромированием с 1988 года, поэтому у нас есть опыт, чтобы помочь вам найти идеальное решение для покрытия ваших компонентов и предоставить это решение вам. Свяжитесь с нами сегодня, чтобы узнать больше.

Хром: полностью современный металл

Скрытые на виду

Крокоит необычен по внешнему виду, но встречается редко.

Начиная с использования хрома в дизайне ар-деко 1930-х годов и до его расцвета в автомобилях, мебели и бытовой технике 1950-х и 1960-х годов, хром был тесно связан с быстро меняющимся современным миром. В отличие от других металлов, хром не использовался ни в древности, ни в доисторических временах.

Большое количество хрома содержится в двух минералах. Более распространенный, хромит, представляет собой темный тусклый камень, который легко не заметить. Второй, минерал, называемый крокоитом, необычен по внешнему виду, но крайне редок.Крокоит, также известный как хромат свинца, был обнаружен геологом в 1765 году на руднике Бересоф недалеко от Екатеринбурга, Сибирь. Этот минерал ярко-оранжевого цвета ценился первыми коллекционерами камня за его четырехгранные кристаллы. Художники также ценили фрагменты крокоита за их красивый красновато-оранжевый цвет. Но руда слишком редка, чтобы ее можно было использовать в коммерческих целях. Хромит, основная промышленная руда, не был обнаружен до 1798 года.

Все цвета радуги

Элемент хром был выделен в 1797 году французским химиком Луи Николасом Вокленом.Он назвал элемент от греческого слова, обозначающего цвет, «цветность», потому что каждое полученное им соединение хрома было яркого цвета. Он обнаружил красный, ярко-желтый и темно-зеленый цвета и обнаружил, что следы хрома в перуанском изумруде ответственны за его цвет. Другие позже обнаружили, что красный цвет рубина также имеет хром.

В 1799 году немецкий химик, живший в Париже, обнаружил хром в темном тусклом камне, который впоследствии стал называться хромитом. Этого минерала было больше, чем крокоита, а большая доступность хрома способствовала инновациям и открытиям в широком спектре отраслей.

Принцесса и карета

Цветные химические соединения хрома, для которых Воклен назвал хром, вскоре нашли практическое применение в текстильной промышленности. До появления синтетических красителей все красители поступали из природных источников, таких как минералы и растения. Часто эти красители быстро тускнеют, если окрашенный материал стирать. Чтобы исправить или стабилизировать цвет, использовались химические вещества, называемые протравы. Химически протрава связывается с красителем и волокнами материала, предотвращая кровотечение и выцветание.Еще в 1820 году хлопчатобумажная и шерстяная промышленность использовали в процессе окрашивания большое количество соединений хрома, таких как бихромат калия. Красные и зеленые пигменты, полученные из соединений хрома, также использовались для печати обоев в этот период.

В 1822 году один из учеников Воклена, Андреас Курц, переехал в Англию и начал производить бихромат калия и продавать его английской текстильной промышленности по 5 шиллингов за фунт. Вскоре местные производители последовали их примеру, и конкуренция снизила цену до 8 пенсов, что составляет примерно восьмую часть от первоначальной цены.Это не принесло Курцу удовлетворительной прибыли, поэтому он начал производить другие соединения хрома, в частности хромовые пигменты. Его хромово-желтый цвет стал модным, когда популярная принцесса Шарлотта, дочь британского монарха Георга IV, использовала его для раскраски своей кареты. Возможно, отсюда и возникло «желтое такси» - идея, воплощенная сегодня в такси Нью-Йорка. Курц оставил свой след в мире цвета; «Kurtz yellow» по-прежнему доступен в британских каталогах цветов.

Сплав для улучшения качества железа

В то время как хромовые химические вещества быстро приобрели коммерческое значение в пигментной промышленности, хрому потребовалось больше времени, чтобы произвести впечатление на другие сектора.Одним из таких направлений была металлургическая промышленность. Начиная с середины 1800-х годов производители железа обнаружили, что добавление хрома к стали дает более твердый и полезный металл.

Сталь представляет собой смесь железа с небольшим количеством углерода - около 1 процента. Такие смеси металлов называют сплавами. Железо в чистом виде можно нагреть, а затем согнуть, забить молотком или «обработать» во многих формах. Изготовленные таким образом железные предметы имеют умеренную твердость и могут гнуться при использовании.При плавлении чугуна и заливке его в формы получаются изделия из чугуна, которые после остывания становятся хрупкими. Но добавление углерода к железу изменяет его микроструктуру и свойства. Когда эта смесь нагревается, она достигает чрезвычайно пластичной стадии и может легко образовываться. По мере остывания сталь приобретает прочность и жесткость, становясь сильнее железа. Этот процесс называется темперированием. Различное количество углерода и скорость охлаждения определяют конечные свойства стали.

Добавление хрома к этой смеси дает более твердую сталь за счет задержки превращения, которое происходит при охлаждении стали, а стали с содержанием хрома от 3 до 5 процентов стали производиться, начиная с 1865 года.Только в начале 1900-х годов стали заметны коррозионно-стойкие свойства сталей с процентным содержанием хрома более 5 процентов. При более высоком процентном содержании хром делает сталь очень устойчивой ко многим коррозионным агентам и средам. Эти «нержавеющие» стали находят множество применений в материалах, требующих высокой прочности и устойчивости к коррозии. Возможно, наиболее известное применение нержавеющей стали - это столовые приборы и кухонная утварь. Например, штамп «18-8» указывает, что сталь содержит 18 процентов хрома (для прочности) и 8 процентов никеля (для блеска).Сегодня использование хрома в производстве нержавеющей стали составляет 60 процентов потребления хрома. Посуда и столовые приборы из нержавеющей стали можно найти на кухнях по всей территории США

Тостеры на бортики: Chrome is King

Кухни содержат хром в другой форме: гальванический хром покрывает раковины и приборы зеркальной пленкой. Повсеместное распространение гальванического хрома впечатляет, учитывая, что фундаментальные принципы гальваники хрома не были открыты до 1924 года.Исследование началось намного раньше во Франции с книги Антуана Сезара Беккереля по электрохимии, опубликованной в 1843 году. Он предположил, что хром может осаждаться на поверхностях, погруженных в растворы хлорида хрома и сульфата хрома. В 1849 году француз получил патент на процесс, который заставлял золото прилипать к железу с помощью промежуточной пластины из хрома. Р. В. фон Бунзен, изобретатель горелки Бунзена, исследовал гальваническое покрытие хрома и произвел небольшие образцы электроосажденного хрома в 1854 году из растворов хлорида хрома.

Большинство металлов образует пластинки из солей (хлоридные и сульфатные соединения), но хром необычен тем, что лучше всего пластифицируется из хромовых кислот. Ранние экспериментаторы пробовали растворы хлорида и сульфата хрома без особого успеха. Правильный раствор был обнаружен случайно, когда немецкий профессор электролизовал раствор хромовой кислоты и заметил отложение хрома. Это удивительное открытие привело к исследованию Колина Г. Финка и нескольких аспирантов из Корнелла и Колумбии, которые объяснили этот процесс.

Первое применение хромирования было в производстве ювелирных изделий. Хром использовался для изготовления платиновых обручальных колец, чтобы защитить их от износа. Хромированные украшения, провозглашенные чудо-металлом, который выглядел как платина, но выглядел гораздо лучше, вскоре стали украшать ухо и руку модных женщин по всем Соединенным Штатам.

По мере того, как процесс покрытия стал более дешевым и распространенным, сантехника и бытовая техника стали покрывать хромом. Привлекательная блестящая поверхность и устойчивость к коррозии сделали изделия с гальваническим покрытием эстетически и функционально желательными.Вскоре потребители стали требовать хромированной отделки всех своих приборов, и производители автомобилей начали делать хромированные бамперы и молдинги, столь характерные для автомобильного дизайна 1950-х годов. Слово «хром», практически неизвестное 30 лет назад, стало нарицательным.

Промышленное применение хромирования было обнаружено в то время, когда декоративное хромирование дебютировало. Хром - очень твердый металл с низким коэффициентом трения. Производители начали покрывать сильно изношенные детали машин, такие как цилиндры автомобилей, толстым слоем хрома, что значительно продлило срок службы этих деталей.Хром также пригодился в котельных трубах. Стальные трубы будут накапливать накипь - минеральные отложения, выделяемые кипящей водой, - и эти отложения будут отслаиваться с поверхности трубы и забивать систему. Однако хромированные трубы не оставляли накипи. Медные и стальные пластины, используемые для печати денег, быстро изнашивались до появления хромирования, но со слоем хрома они могли создавать четкие изображения в течение гораздо более длительного времени.

Широкое использование хрома в этих приложениях затрудняет измерение количества хрома в окружающей среде, в пищевых продуктах и ​​в тканях человека.Ученые используют чрезвычайно строгие безметалловые «чистые» методы для точного измерения следов хрома. Но хром в лабораторном оборудовании из нержавеющей стали и других продуктах может легко загрязнить образцы, которые не хранятся, не обрабатываются или не анализируются должным образом.

Слишком жарко для обращения: огнеупорные материалы

Хромированная сталь

, которая устойчива к короблению или плавлению в условиях сильной жары, идеально подходит для высокотемпературных применений, таких как компоненты реактивных двигателей. Основная хромовая руда, хромит, также является термостойкой.Именно это свойство, наряду с его химической стабильностью, делает хром полезным в качестве огнеупорного материала.

Огнеупорные материалы используются в качестве изоляции внутри доменных печей и тиглей, используемых в производстве металлов, особенно при рафинировании металлов и производстве стали и других сплавов. Сплавы производятся, когда два или более металла смешиваются вместе для получения нового металла, который сочетает в себе желаемые характеристики, такие как твердость и устойчивость к коррозионным средам.

Подобные доменные печи используются в производстве металла.

Доменные печи представляют собой высокие цилиндрические башни с тиглем, большой чашеобразной конструкции внизу и слегка сужающейся вверху. Смесь руды и других материалов (шихта) загружается в верхнюю часть печи, а снизу продувается горячим воздухом. Химические реакции в шихте отделяют металл от отходов (шлака), а очищенный металл собирается в тигле. Обычно шлак плавает сверху, а металл выливается из носика на дно тигля.

Во время работы доменные печи сильно нагреваются.Эти высокие температуры необходимы для облегчения химических реакций, отделяющих металл от руды. Но это тепло может потенциально позволить руде вступить в реакцию с материалами в стенках доменной печи и футеровке тигля, загрязняя очищаемый металл. И если стены расширятся под воздействием тепла, структурная целостность башни может быть нарушена. По этим причинам стены должны иметь соответствующий химический состав. Стандартные строительные материалы, такие как бетон и цемент, не могут выдержать этих условий, и очевидно, что любая сталь, используемая в здании, должна быть защищена, иначе она будет плавиться, как металл внутри печи.

По этим причинам огнеупоры незаменимы в процессе производства стали. Огнеупоры или огнеупорные материалы имеют высокие температуры плавления и химически стабильны. Это делает их идеальными для изоляции доменных печей, извлекающих чугун из железной руды, и для футеровки больших тиглей, в которых находится расплавленная сталь.

Хромит изначально использовался в качестве огнеупора во Франции наряду с магнезитом и доломитом (другими тугоплавкими минералами). Вплоть до 1890-х годов кирпичи из цельного хромита, вырезанные прямо из шахты, использовались без дальнейшей обработки или обработки.Это так называемые обогащенные блоки руды.

По мере роста сталелитейной промышленности в США и Англии производители разработали огнеупорные кирпичи из дробленого хромита или магнезита. Их было дешевле производить, чем обработанные блоки, потому что осколки руды были так же полезны, как и большие твердые блоки, необходимые для обогащения. Измельченная руда смешивалась со смолой и прессовалась в формы кирпича. Кроме того, их обжигали при низких температурах, как глину. В 30-е годы прошлого века для различных целей производились огнеупоры из смесей хромита и магнезита в разном процентном соотношении.В 2000 году во всем мире было добыто четыре миллиона метрических тонн хромита. США потребляют около 90 000 тонн в год. В 1982 году 11 процентов хромита использовалось в огнеупорных материалах, но в 1989 году эта доля упала до 7 процентов.

Из-за технического прогресса сегодня хромит как огнеупор менее важен, чем в начале 20-го века. Тем не менее, он по-прежнему незаменим как критический сплав для нержавеющей стали. Еще до того, как ценность хрома в производстве стали получила широкое признание, открытие руды в Соединенных Штатах сделало одну семью чрезвычайно богатой и сделало страну лидером в хромовой промышленности.

Американский Chrome Tycoon

С появлением этих хромовых производств хромовая руда стала пользоваться большим спросом. Примерно до 1830 года большая часть хромита в мире поступала из Сибири, где Паллас впервые нашел крокоит. Как геолог-любитель Исаак Тайсон был одним из немногих американцев, изучавших хромит и знавших его ценность и коммерческий потенциал.

Летом 1827 года он стоял на рынке в Балтиморе, когда заметил тележку с бочками яблочного сидра.Между стволами втыкались тяжелые черные камни, чтобы они не катились. Он изучал подобные камни в шести милях от Балтимора, недалеко от дома своего отца, и узнал в этих камнях минеральный хромит. Заинтригованный, Тайсон быстро обнаружил, что камни происходят из фермы Рид, в 27 милях к северо-востоку от Балтимора в округе Харфорд. Тайсон купил ферму и вскоре обнаружил большой карман хромитовой руды в восьми футах ниже поверхности земли. Убежденный, что в районе Балтимора находится больше руды, он стал искать все шире и шире.Его догадка была правильной; в 1828 году он нашел руду на ферме Вуд в Пенсильвании.

Тайсон превратил участок в рудник Вуд, который в конечном итоге дал 100 000 тонн руды. Вскоре Тайсону принадлежали права на добычу полезных ископаемых на всех рудоносных участках в Пенсильвании, Вирджинии и Мэриленде. По мере того, как сибирские месторождения истощались, его компания пользовалась растущей международной монополией на хромовую руду. Однако, когда в 1848 году в Турции был открыт хром, Тайсон утратил свою монополию. Как и Курц в Англии, он обратился к другим продуктам и начал производить химикаты на основе хрома для текстильной промышленности.Таким образом, он стал пионером химической промышленности США.

Риск рака на рабочем месте?

Для большинства коммерческих применений хрома требуется форма хрома + 6, которую получают из хромита (хром + 3) в процессе химического обжига, при котором хромитовая руда измельчается и нагревается с помощью химически активных веществ. В результате этого процесса образуется большое количество пыли и содержащегося в воздухе хрома. К сожалению, именно работники этих отраслей на собственном опыте обнаружили риски для здоровья, связанные с переносимой по воздуху хромовой пылью.

В течение первой половины 20-го века уровень пыли в воздухе во время обработки руды был настолько высоким, что, как говорили, нельзя было увидеть противоположную стену через производственный цех в часы пиковой нагрузки. Рабочие дышали пылью с очень высоким содержанием хрома в воздухе.

В 1930-х годах промышленные гигиенисты в Германии начали замечать, что заболеваемость респираторными раками, такими как рак легких, была выше у рабочих, занятых в производстве хромовой руды, чем у работников других аналогичных профессий.При вскрытии, проведенном годами позже, было показано, что легкие рабочих, подвергавшихся воздействию этой пыли на протяжении всей жизни, содержат до 10 процентов хрома по весу. С 1900 по 1940 год среди населения в целом курение сигарет было редкостью, а рак легких все еще встречался относительно редко у мужчин среднего возраста. Поэтому врачи отметили, что учащенное заболевание легких у этих рабочих является необычным.

Хромит

Основываясь на этих наблюдениях, немцы начали серию шагов по снижению уровня запыленности и воздействия на человека в хромовой промышленности, положив начало современной практике промышленной гигиены.Начало Второй мировой войны помешало этим наблюдениям получить широкое распространение или принять их в других странах, но после войны остальной западный мир начал исследовать болезни, связанные с хромом, и инициировать свои собственные программы промышленной гигиены.

Важнейшие эпидемиологические исследования профессионального воздействия хрома в 1950-х и 1960-х годах показали, что воздействие пыли, содержащей промышленно производимый хром + 6, а не хром + 3, естественным образом содержащийся в рудах, было связано с раком легких.Эти исследования также показали, что некоторые формы хромовой пыли, особенно соединения с промежуточной растворимостью в воде, такие как хромат кальция, вызывают наибольшее беспокойство. Наиболее водорастворимые формы, такие как хромат натрия или калия, и сильно нерастворимые формы, такие как хромат свинца, не были тесно связаны с воздействием на здоровье.

В течение этого периода предпринимались согласованные усилия по снижению воздействия на рабочих путем изменения производственных процессов, замены форм хрома, использования личной защитной одежды и других мер.Правительственные органы устанавливают приемлемые уровни воздействия, которые постоянно пересматриваются по мере получения новой информации в результате дополнительных исследований. Это привело к значительному снижению уровня запыленности и уменьшению воздействия на рабочих. Недавние исследования показывают, что у рабочих, которые начали работать в этих отраслях с 1960-х годов, после того, как эти методы стали применяться, уровень заболеваемости раком органов дыхания существенно не отличается от общего населения.

Хром на серебряном экране

В фильме Эрин Брокович (2001, Universal Studios) Pacific Gas and Electric изображена как корпоративный гигант, отравивший воду в маленьком городке Хинкли, Калифорния.Фильм, основанный на реальном судебном процессе, предполагает, что высокие уровни хрома-6 были ответственны за широкий спектр заболеваний среди местных жителей, включая различные виды рака, выкидыши, болезнь Ходжкина и носовые кровотечения.

Хинкли, Калифорния

В 1960-х годах компания PG&E использовала дихромат натрия, соединение хрома-6, в качестве антикоррозионного средства в охлаждающих жидкостях. Современные нефтехимические заводы и нефтеперерабатывающие заводы имеют большие градирни, которые удаляют избыточное тепло, производимое генераторами, холодильными установками и другими механизмами.Со временем охлаждающая жидкость в градирнях может накапливать коррозию или минеральные отложения. Эти отложения снижают эффективность установки, вызывая необходимость остановки производства для длительной и дорогостоящей очистки. Однако добавление бихромата натрия в охлаждающую жидкость почти исключает коррозию и отложения минералов.

Со временем дихромат натрия разлагается до хрома +3. По мере того как это происходит, раствор становится все менее и менее эффективным средством защиты от ржавчины. В результате на PG&E вскоре накопилось большое количество отработанной охлаждающей жидкости.Компания поместила отходы в неглубокие пруды, намереваясь извлечь хромовые отходы со дна пруда, когда остальная часть раствора испарится. Однако геология песчаной пустыни не принималась во внимание. Охлаждающая жидкость быстро просочилась в землю, а хром загрязнил грунтовые воды, питающие колодцы Хинкли.

Сегодня уровни хрома + 6 в некоторых скважинах Хинкли выше, чем обычно. Может ли это соединение иметь неблагоприятные последствия для здоровья?

Рак органов дыхания и связанные с ним заболевания, наблюдаемые у рабочих, добывающих хромовую руду в начале 20-го века, являются единственными хорошо задокументированными побочными эффектами, связанными с воздействием хрома.Национальные или международные группы, такие как Агентство по охране окружающей среды США, Центры США по контролю и профилактике заболеваний, Всемирная организация здравоохранения или Международное агентство исследований, не сообщали о других неблагоприятных последствиях воздействия хрома на человека или экспериментальных животных из питьевой воды. по раку.

Отчасти в ответ на иск, на котором основан фильм об Эрин Брокович, Калифорния недавно рассмотрела вопрос о снижении допустимого количества хрома в питьевой воде.Однако группа экспертов, созванная Агентством по охране окружающей среды Калифорнии для рассмотрения этого решения, в своем отчете пришла к выводу, что действующий стандарт защищает здоровье человека и что нет доказательств повышенного риска заболевания хромом в питьевой воде. Другие независимые исследования Хинкли и других городов Калифорнии с аналогичными градирнями показывают, что в этих городах за период воздействия не наблюдалось увеличения заболеваемости раком.

Главное для жизни

Подобно витаминам и минералам, включая железо, кальций, цинк и селен, хром является важным микроэлементом - он необходим нам в нашем рационе для нормального здоровья.Большинство ежедневных витаминных составов содержат от 50 до 200 микрограммов хрома. Но как мы узнаем, что что-то вроде хрома необходимо для здоровья?

Исследования 1950-х годов показали, что хром может участвовать в регулировании уровня глюкозы в нашей крови. Глюкоза - это сахар, который наш организм использует в качестве топлива. Уровень глюкозы в крови в основном регулируется высвобождением инсулина. Отсутствие надлежащего контроля глюкозы с помощью инсулина является основой диабета. Исследования на животных, проведенные в 1960-х годах дартмутским исследователем Генри Шредером, показали, что хром необходим для нормальной регуляции уровня глюкозы, по крайней мере, у экспериментальных животных.Это было продемонстрировано, когда сначала полностью исключили хром из рациона, что вызвало у животных проблемы с глюкозой, подобные диабету, а затем снова добавили хром в рацион, что устранило проблему. Этот основной эксперимент показывает, как было продемонстрировано, что большинство основных пищевых веществ необходимы для нормального здоровья.

Конечно, окончательным научным доказательством будет прямое доказательство того, что вещество имеет важное значение для человека (например, британские наблюдения за цингой), а этого доказательства для хрома не хватало в течение многих лет.Однако в 1970-х годах молодой врач провел смелый и необычный эксперимент, чтобы помочь молодой женщине, находящейся в коме. Женщина не могла есть или пить, поэтому она получала полное парентеральное питание или парентеральное питание; Другими словами, все ее питание давалось ей через внутривенную трубку из пластикового пакета, содержащего сахар, аминокислоты и другие питательные вещества. В течение многих недель у нее развилось заболевание, подобное диабету, которое не реагировало на инъекции инсулина, как можно было ожидать. Лечащий ее врач читал об исследованиях хрома на животных и решил попробовать добавить хром + 3 в ее сумку для полного парентерального питания.Через несколько дней ее диабет полностью исчез. Это наблюдение было повторено у нескольких других пациентов, демонстрируя непосредственно у людей потребность в хроме +3 для нормальной регуляции глюкозы. Хром теперь является стандартным ингредиентом в TPN и других искусственных диетах.

Большинство исследований показывают, что мы получаем весь необходимый нам хром из нормальной, хорошо сбалансированной диеты, состоящей из мяса, зерна, фруктов и овощей. Однако было показано, что добавки полезны для диабетиков и других людей с дисбалансом регуляции глюкозы, у пожилых людей и людей с плохим питанием.

Источники включают:

WebElements Periodic Table Включает обширную информацию о химических свойствах свинца, от простых до сложных. Предназначен для студентов и любопытных, немного подкованных наукой граждан.

Хром, т. 1 и 2, Udy, Martin J., ed. Райнхольд Паб. Co., Нью-Йорк 1956.

Энциклопедия химической технологии Кирка-Отмера. 4-е издание. Vol. 3, стр. 820-875. Wiley & Sons, New York 1998.

Автор:

Эрик Джейкобсон Стажер-писатель

Основы и информация по отделке металлов

Как и в случае с покрытием, различные типы металлов имеют разные атрибуты и диапазоны свойств, что делает каждый из них наиболее подходящим для предполагаемого использования.Есть два основных типа неблагородных металлов; черные и цветные.

Черные металлы, такие как легированная сталь, углеродистая сталь (конструкционная сталь) и чугун, широко используются из-за их прочности на разрыв и долговечности. Высокое содержание углерода в черных металлах делает их уязвимыми для ржавчины при воздействии влаги.

Цветные металлы включают алюминий, медь и медные сплавы, никель и никелевые сплавы, цинк и титан, а также драгоценные металлы. Их главное преимущество перед черными металлами - податливость.Они также не содержат железа, что придает им более высокую устойчивость к ржавчине и коррозии.

Алюминий лучше всего подходит для легких нужд, таких как аэрокосмическая промышленность, а титан обеспечивает легкую прочность и способность выдерживать экстремальные температуры. отличная термостойкость.

Гальваническое и химическое покрытие можно наносить на большинство черных и цветных металлов, в том числе; алюминий, большинство нержавеющих сталей, инконель и титан. Независимо от выбранного типа основного металла требования к металлической отделке объекта во многом будут зависеть от отрасли, области применения и предполагаемого использования.Металлообработка сегодня используется в большинстве отраслей, в том числе; сельское хозяйство, авиакосмическая промышленность, автомобилестроение, производство энергии, пищевая промышленность, станки и штампы, морские, медицинские, военные, горнодобывающие, нефтегазовые и многие другие.

Алюминий

Легкий алюминий популярен для изготовления медицинских, аэрокосмических компонентов и компонентов двигателей, но низкие характеристики поверхностного износа и склонность к истиранию также означают, что для его правильной работы требуется покрытие. Кроме того, алюминий быстро окисляется, что затрудняет нанесение покрытия традиционными методами гальваники.

Запатентованные в США процессы хрома удаляют оксидную пленку и добавляют промежуточный подготовительный слой к поверхности, позволяя металлическому покрытию склеиваться и обеспечивать равномерное, прочное покрытие для увеличения срока службы компонентов.

Титан

Подобно алюминию, титан имеет постоянно присутствующую прочную оксидную пленку, которая затрудняет гальваническое покрытие. Титан также является металлом, который легко истирается, что приводит к плохой износостойкости поверхности, что делает его хорошим кандидатом для обработки металлов.

США. Метод хрома удаляет окисленный слой и наносит хром непосредственно на титан, уменьшая любые проблемы с адгезией из-за множественных отложений. Покрытие титана хромом значительно улучшает износостойкость объектов, что делает этот металл идеальным выбором для промышленных, аэрокосмических и нефтегазовых компонентов.

8 причин выбрать хромирование

Одним из основных вариантов металлизации является хромирование. Хромирование имеет ряд явных преимуществ, которые делают его лучшим вариантом металлического покрытия во многих сценариях.

Ниже приведены восемь причин, по которым вам следует выбрать хромирование, если вы хотите улучшить свои изделия с помощью металлического покрытия.

1. Отсутствие коррозии

Коррозия - серьезная проблема металлических предметов, поскольку она может нарушить их структурную целостность и разрушить их со временем. К счастью, хромирование предотвратит развитие коррозии на материале.

Поскольку хромирование предотвращает ржавчину, оно популярно для таких областей применения, как детали кузова автомобилей, склонные к ржавчине.Автомобильная промышленность потребляет хром больше, чем любая другая промышленность.

2. Способность выдерживать экстремальные погодные условия

Хромирование укрепляет материалы, делая их устойчивыми к повреждениям в экстремальных погодных условиях. Хромированные предметы не подвержены повреждениям от очень высоких или низких температур. Также они не повреждаются из-за высокой или низкой влажности.

Способность хромирования выдерживать экстремальные погодные условия делает хромирование хорошим вариантом для укрепления предметов, которые необходимо использовать на открытом воздухе в особенно суровых климатических условиях.

3. Восстановление как новое состояние

Хромирование накладывает покрытие на предмет, которое полностью восстанавливает внешний вид предмета. После хромирования предметы выглядят совершенно новыми и теряют все физические недостатки, которые у них были ранее.

Хромирование - это экономичный способ восстановить старые предметы до нового состояния.

4. Привлекательный внешний вид

Хромирование часто выбирается из-за его гладкого, гладкого внешнего вида в качестве метода украшения продуктов и деталей.Хромирование - это относительно простой процесс, который придает предметам совершенно новый вид, ощущение и характеристики поверхности.

Хромированная отделка выглядит яркой и привлекательной. Эстетическая привлекательность хромирования делает хромирование популярным выбором для предметов, которые должны быть заметными и декоративными.

5. Отсутствие эффекта металла на подложке

Еще одним преимуществом хромирования является то, что оно не повредит материал подложки. Материал подложки остается неповрежденным во время нанесения хромирования благодаря тому, что этот тип покрытия можно наносить даже при более низких температурах.

Нанесение металлического покрытия при более высоких температурах часто приводит к ухудшению качества и ослаблению материала подложки.

6. Работа со сложными формами

Металлическое покрытие иногда имеет ограничения в отношении покрытия объектов необычной и неправильной формы. Однако хромирование можно использовать на предметах неправильной формы и даже на предметах, в конструкции которых есть отверстия или отверстия. Таким образом, хромирование - это универсальный вариант металлизации.

7. Прочность сцепления

Некоторые типы металлического покрытия не так надежно прилипают к материалу подложки, как хромирование. Сила сцепления хромированного покрытия способствует долговечности предметов, на которых оно используется.

Хромирование настолько прочно, что отслаивание и / или расслоение маловероятно, что оно было нанесено. Прочная адгезия хромирования увеличивает срок службы хромирования и сводит к минимуму необходимость ремонта или технического обслуживания с течением времени.

8. Смазывающая способность

Хромирование обеспечивает, пожалуй, лучшую смазывающую способность из всех других вариантов металлического покрытия. Смазывающая способность хромового покрытия имеет множество преимуществ. Эти преимущества смазывающей способности повышают техническую ценность хромирования.

Смазывающая способность сводит к минимуму трение между движущимися частями. Смазывающая способность также делает хромированные элементы более устойчивыми к истиранию и, как следствие, к истиранию с течением времени.

Кроме того, смазывающая способность хромового покрытия сводит к минимуму вероятность возникновения истирания.Истирание описывает износ металлических поверхностей, который вызывается адгезией при скольжении, между материалами происходят поперечные движения.

General Brite Plating специализируется на хромировании. Свяжитесь с нами по всем вопросам, связанным с отделкой металла.

Что такое хром, самый твердый металл на Земле

Хром получил свое название от ярких пигментов, которые он может производить («цветность» в переводе с греческого означает «цвет»). Но древние греки никогда не знали, что этот металл существует, так как он был впервые выделен около 200 лет назад во Франции.

Изображение через Piqsels.

Однако за это короткое время мы стали в значительной степени полагаться на Chromium. Это самый твердый металл в периодической таблице, очень устойчивый к коррозии и довольно блестящий. Он нанесен на реактивные турбины и крылья легендарных автомобилей, смешан с нержавеющими столовыми приборами и, возможно, сделал кабины желтыми.

Итак, давайте взглянем на этот металл, чтобы понять, почему мы гальванически наносим его на все возможные поверхности.

Физические свойства

Хром - это химический элемент с атомным номером 24 и символом Cr.Среди его наиболее определяющих факторов - блестящий серо-серебристый цвет, чрезвычайная твердость и очень хорошая химическая стойкость.

Имея значение от 8,5 до 9 по шкале твердости Мооса, это самый твердый металл и третий самый твердый элемент, который мы когда-либо находили после углерода и бора. Шкала Мооса - это относительная система, в которой твердость образца определяется его способностью поцарапать другие образцы известной твердости. Для справки: стальной напильник будет иметь значение от 5 до 6,5 по шкале Мооса, а ромбовидный - 10.

Высокая твердость означает, что движущиеся части, изготовленные из этого металла, устойчивы к износу и истиранию и создают меньшее трение, поэтому он находит довольно широкое применение в машинах и инструментах. Однако сам по себе хром чрезвычайно хрупок, поэтому его очень редко используют в чистом виде. Легирование его чем-то другим также снижает его общую твердость, поэтому его чаще всего наносят на металлические или пластмассовые детали с помощью гальваники.

Нержавеющая сталь содержит не менее 10,5% хрома.
Изображение через Pixabay.

В качестве бонуса он также очень устойчив к химическому воздействию (например, коррозии и окислению) и хорошо полируется. Промышленные покрытия из хрома (или «твердого» покрытия) имеют тенденцию быть более толстыми и менее привлекательными, но большинство хромированных покрытий, доступных на потребительских товарах («декоративные» покрытия), будут оставаться блестящими при минимальных усилиях в течение длительного времени.

В настоящее время хром в наибольшей степени используется в сплавах, особенно в нержавеющей стали (которая содержит не менее 10,5% хрома), которым он придает высокую устойчивость к коррозии.

С этим металлом дело не только в устойчивости. Хром на удивление обладает отражающей способностью, излучающей около 70% видимого света и 90% инфракрасного света, что обеспечивает поразительную отделку, с чем согласится любой бензин.

Это также единственный твердый элемент, проявляющий антиферромагнетизм (не создающий магнитного поля) при комнатной температуре. Последнее свойство делает хром незаменимым в производстве жестких дисков.

Цвет меня удивил

Во второй половине XVIII века минеральный крокоит (содержащий Cr) из рудников Урала был ошибочно известен как сибирский красный свинец и использовался в качестве пигмента.Примерно к 1796 году французскому химику Луи Николя Воклену удалось выделить хром из этого минерала, доказав, что это не свинец. Он обнаружил и другие следы нового металла в таких драгоценных камнях, как рубин.

Воклен окрестил его хромом, увидев диапазон и яркость цветов, которые он может создавать в растворах в его лаборатории. Текстильная промышленность быстро начала использовать соединения хрома в качестве красителей и стабилизаторов красителей (протравы), чтобы цвет лучше прилипал к ткани и предотвращал его вымывание во время стирки.

Хром желтый.
Изображение с Викимедиа.

Один из учеников Воклена, Андреас Курц, переехал в Англию в 1822 году и начал производить бихромат калия, протраву, для местных текстильных фабрик по цене 5 шиллингов за фунт. Вскоре из-за конкуренции цены упали до 8 пенсов за фунт, после чего Курц переключил производство на хромовые пигменты. Одно из его произведений, хромово-желтый, привлекло внимание, когда принцесса Шарлотта, дочь Георга IV, использовала его для раскраски своей кареты. Народная мудрость гласит, что отсюда и родилась идея желтых кэбов.

В соответствии с этой цветовой темой, природный хром придает рубинам красный оттенок (если хром отсутствует, камень будет синим - сапфиром). Таким образом, хром необходим для создания синтетических рубинов, в том числе тех, которые используются для генерации лазеров.

Его также можно добавить в стекло, чтобы сделать его зеленым. В настоящее время он является основным ингредиентом некоторых зеленых, желтых, красных и оранжевых красок.

Металл специализированный

Chromium обладает рядом свойств, которые делают его идеальным для разных ролей.

Его высокая устойчивость к коррозии позволяет ему противостоять атакам керосина или ракетного топлива, поэтому хром часто добавляют в сплавы механических деталей или используют для их покрытия. Его высокая твердость и низкое трение также делают его подходящим для покрытия движущихся частей реактивных двигателей.

Нержавеющая сталь приобретает твердость, прочность и устойчивость к химическим воздействиям, таким как коррозия из-за хрома. Наша промышленность и здания в значительной степени полагаются на этот материал, как и мы, как потребители, поэтому было бы трудно представить мир без этого металла.

Соли хрома широко используются при дублении кожи, но производители стараются отказаться от этого металла из-за опасений по поводу токсичности.

Кстати, есть две широкие формы хрома: трехвалентный и шестивалентный. Известно, что трехвалентная форма слабо токсична, так как ей трудно проникать через биологические мембраны. С другой стороны, шестивалентный хром очень токсичен и является мощным мутагеном, поскольку он связан с опухолями желудка (через загрязненную воду).

О его биологической роли ведутся споры. Власти Австралии, Новой Зеландии, Индии, Японии и США перечисляют хром в качестве микроэлемента (микроэлемента), так как он необходим для образования инсулина. Согласно eufic, «в целом, мясо, моллюски, рыба, яйца, цельнозерновые злаки, орехи и некоторые фрукты и овощи являются хорошими источниками хрома».

Независимо от своей биологической роли, хром остается невероятно универсальным металлом и при этом красивым.Хром, вероятно, останется одним из наших самых полезных материалов в будущем, будь то космические двигатели, рубины или просто некоторые из них.

Что лучше: хромирование или нержавеющая сталь?

Теперь вы знаете все о гальванике. О, нет? О технике обработки металла лучше почитать здесь.Однако для наших сегодняшних целей вы должны знать, что мы здесь, в Bend Plating, используем процесс гальваники для хромирования, но он чертовски похож на нержавеющую сталь. Так какой из них лучше? Что-то, что покрыто хромом или изделие из нержавеющей стали? Все зависит от того, какой вид металлической отделки вы ищете.

Хромирование - это декоративная или промышленная отделка всего, от деталей автомобилей до смесителей, инструментов и ювелирных изделий. В принципе, возможна любая металлическая поверхность, на которую вы хотите нанести тонкий слой хрома.Но хромирование - это не только орнамент; Есть также практические применения хрома. Хромирование защищает объект от коррозии, улучшает структуру поверхности, делает ее намного более прочной, а также ее легче чистить. Процесс гальваники хрома включает различные химические растворы в зависимости от покрываемой основы. После первоначального гальванического покрытия необходимы различные методы отделки и полировки, чтобы изделие с новым хромированным покрытием действительно сияло.

С другой стороны, изделия из нержавеющей стали очень похожи на хромированный материал. Но присмотритесь, и вы заметите, что его состав другой. Что ж, на самом деле вы, вероятно, не видите, что нержавеющая сталь - это металлический сплав, который не имеет нового слоя, как хромирование. Нержавеющая сталь на самом деле представляет собой сплав хрома и никеля; она должна содержать минимум 10,5% хрома, чтобы ее можно было назвать нержавеющей сталью. Нержавеющая сталь также устойчива к коррозии и появлению пятен. Он также прост в обслуживании и долговечен.Остается вопрос: что лучше?

Существуют определенные применения как для нанесения хрома на предметы, так и для покрытия нержавеющей стали. Нержавеющая сталь прочнее хромирования. Но хромирование придает изделию блеск. На фурнитуре из нержавеющей стали не видны отпечатки пальцев, но хромирование не ржавеет… хромирование существенно дешевле нержавеющей стали, а также делает объект более легким.

Если вы решили, что вам нужно хромирование, будь то небольшой индивидуальный заказ или крупный промышленный проект, вы попали в нужное место.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *