Il metallo al cromo è più ampiamente riconosciuto per il suo uso nella cromatura (che viene spesso definito semplicemente "cromo"), ma il suo uso più ampio è come ingrediente negli acciai inossidabili . Entrambe le applicazioni traggono vantaggio dalla durezza del cromo, dalla resistenza alla corrosione e dalla capacità di essere levigato per un aspetto brillante.
Proprietà
- Simbolo atomico: cr
- Numero atomico: 24
- Massa atomica: 51.996 g / mol 1
- Elemento Categoria: Transition Metal
- Densità: 7,19 g / cm 3 a 20 ° C
- Punto di fusione: 3465 ° F (1907 ° C)
- Punto di ebollizione: 4840 ° F (2671 ° C)
- Durezza di Moh: 5.5
caratteristiche
Il cromo è un metallo duro e grigio che è apprezzato per la sua incredibile resistenza alla corrosione. Il cromo puro è magnetico e fragile, ma quando è legato può essere reso malleabile e levigato per ottenere una finitura brillante e argentata.
Il cromo deriva il suo nome da khrōma, una parola greca che significa colore, grazie alla sua capacità di produrre composti vividi e colorati, come l'ossido di cromo.
Storia
Nel 1797, il chimico francese Nicolas-Louis Vauguelin produsse il primo metallo cromo puro trattando la crocoite (un minerale contenente cromo) con il carbonato di potassio e riducendo quindi l'acido cromico risultante con il carbonio in un crogiolo di grafite.
Mentre i composti di cromo sono stati usati in coloranti e vernici per migliaia di anni, è stato solo dopo la scoperta di Vauguelin che l'uso del cromo nelle applicazioni di metallo ha iniziato a svilupparsi.
Tra la fine del XIX secolo e l'inizio del XX secolo, i metallurgici in Europa stavano attivamente sperimentando le leghe metalliche, cercando di produrre acciai più resistenti e durevoli.
Nel 1912, mentre lavorava al Firth Brown Laboratories nel Regno Unito, il metallurgo Harry Brearley fu incaricato di trovare un metallo più resistente per i cannoni.
Aggiunse il cromo, che era noto per avere un alto punto di fusione, al tradizionale acciaio al carbonio, producendo il primo acciaio inossidabile. Tuttavia, all'incirca nello stesso periodo, altri, tra cui Elwood Haynes negli Stati Uniti e gli ingegneri di Krupp in Germania, stavano anche sviluppando leghe di acciaio contenenti cromo. Con lo sviluppo del forno elettrico ad arco, seguì poco dopo la produzione su larga scala di acciaio inossidabile.
Nello stesso periodo sono state condotte ricerche anche sui metalli per elettroplaccatura, che hanno permesso ai metalli meno costosi, come ferro e nichel , di adottare sulla resistenza esterna del cromo all'abrasione e alla corrosione, oltre che alle sue qualità estetiche. Le prime caratteristiche cromate apparvero su auto e orologi high-end alla fine degli anni '20.
Produzione
I prodotti industriali al cromo comprendono il cromo, il ferrocromo, i prodotti chimici al cromo e le sabbie per fonderia. Negli ultimi anni, c'è stata una tendenza verso una maggiore integrazione verticale nella produzione di materiali di cromo. Cioè, più aziende sono coinvolte nell'estrazione del minerale di cromite e lo stanno trasformando in metallo cromato, ferrocromo e, infine, acciaio inossidabile.
Nel 2010 la produzione globale di minerale di cromite (FeCr 2 O 4 ), il minerale primario estratto per la produzione di cromo era di 25 milioni di tonnellate.
La produzione di ferrocromo era di circa 7 milioni di tonnellate, mentre la produzione di metallo cromato era di circa 40.000 tonnellate. Il ferrocromo viene prodotto utilizzando esclusivamente fornaci ad arco elettrico, mentre il metallo cromato può essere prodotto tramite metodi elettrolitici, silico-termici e aluminotermici.
Durante la produzione di ferrocromo, il calore creato dai forni elettrici ad arco, che raggiunge i 5070 ° F (2800 ° C), fa sì che il carbone e il coke riducano il minerale di cromo attraverso una reazione carbotermica. Una volta che materiale sufficiente è stato fuso nel focolare del forno, il metallo fuso viene drenato e solidificato in grandi getti prima di essere schiacciato.
La produzione alluminotermica di cromo di elevata purezza rappresenta oltre il 95% del metallo cromato prodotto oggi. Il primo passo in questo processo richiede che il minerale di cromite venga arrostito con soda e calce nell'aria a 2000 ° F (1000 ° C), che crea un calcare contenente cromato di sodio.
Può essere lisciviato lontano dal materiale di scarto e quindi ridotto e precipitato sotto forma di ossido cromico (Cr 2 O 3 ).
L'ossido cromico viene quindi miscelato con alluminio in polvere e immesso in un crogiolo di argilla di grandi dimensioni. Il perossido di bario e la polvere di magnesio vengono quindi distribuiti sulla miscela e il crogiolo è circondato da sabbia (che funge da isolante).
La miscela viene accesa, facendo sì che l'ossigeno proveniente dall'ossido di cromo reagisca con l'alluminio per produrre ossido di alluminio e, quindi, liberando metallo fuso di cromo che sia del 97-99% puro.
Secondo le statistiche US Geological Survey, i maggiori produttori di minerale di cromite nel 2009 sono stati il Sudafrica (33%), l'India (20%) e il Kazakistan (17%). Le più grandi aziende produttrici di ferrocromo comprendono Xstrata , Eurasian Natural Resources Corp. (Kazakistan), Samancor (Sud Africa) e Hernic Ferrochrome (Sud Africa).
applicazioni
Secondo l'International Development Association for Chromium, del totale del minerale di cromite estratto nel 2009, il 95,2% è stato consumato dall'industria metallurgica, il 3,2% dall'industria refrattaria e da fonderia e l'1,6% dai produttori chimici. Gli usi principali del cromo sono negli acciai inossidabili, negli acciai legati e nelle leghe non ferrose.
Gli acciai inossidabili si riferiscono a una gamma di acciai che contengono tra il 10% e il 30% di cromo (in peso) e che non si corrodono o arrugginiscono facilmente quanto gli acciai normali. Esistono tra 150 e 200 diverse composizioni di acciaio inossidabile, sebbene solo il 10% circa di queste sia in uso regolare.
fonti:
Sully, Arthur Henry e Eric A. Brandes. Cromo Londra: Butterworths, 1954
Street, Arthur. & Alexander, WO 1944. Metalli al servizio dell'uomo . 11a edizione (1998).
L'International Chromium Development Association (ICDA).
Fonte: www.icdacr.com
Chromium Superalloy Nomi commerciali
| Nome depositato | Contenuto di cromo (% di peso) |
|---|---|
| Hastelloy-X® | 22 |
| WI-52® | 21 |
| Waspaloy® | 20 |
| Nimonic® | 20 |
| IN-718® | 19 |
| Acciai inossidabili | 17-25 |
| Inconel® | 14-24 |
| Udimet-700® | 15 |