Selle omadused, ajalugu ja palju muud

Kroommetalli on kõige laialdasemalt tunnustatud selle kasutamisega kroomimisel (mida sageli nimetatakse lihtsalt kroomiks), kuid selle suurim kasutusala on roostevabad terased. Mõlemal rakendusel on kroomi kõvadus ja vastupidavus korrosioonja võime läikiva välimuse nimel poleerida.

• Aatomisümbol: Cr
• Aatomarv: 24
• Aatommass: 51,996 g / mol¹
• Elementide kategooria: siirdemetall
• Tihedus: 7,19 g / cm³ temperatuuril 20 ° C
• Sulamistemperatuur: 1907 ° C (3465 ° F).
• Keemispunkt: 2671 ° C (4840 ° F)
• Mohi kõvadus: 5.5

Kroom on kõva hall metall, mida hinnatakse uskumatu vastupidavuse eest korrosioonile. Puhas kroom on magnetiline ja rabe, kuid legeeritud saab seda teha tempermalmist ja poleeritud heledaks ja hõbedaseks.

Kroom tuletas oma nime khrōma, kreekakeelne sõna, mis tähendab värvi, tänu oma võimele erksaid ja värvilisi ühendeid, näiteks kroomoksiidi.

1797. aastal tootis prantsuse keemik Nicolas-Louis Vauguelin krokoidi töötlemisel esimese puhta kroommetalli ( kroomi sisaldav mineraal) kaaliumkarbonaadiga ja saadud kroomhape redutseeritakse seejärel süsinikuga grafiittiigel.

Kui kroomiühendeid on värvainetes ja värvides kasutatud tuhandeid aastaid, siis alles pärast Vauguelini avastust hakkas kroomi kasutamine metallirakendustes arenema. 19. sajandi lõpus ja 20. sajandi alguses eksperimenteerisid Euroopas metallurgid aktiivselt metalliga sulamid, proovides toota tugevamat ja vastupidavamat terased.

1912. aastal Suurbritannias Firth Brown Laboratoriesis töötades sai metallurg Harry Brearley ülesandeks leida püstolitünnide jaoks vastupidavam metall. Ta lisas traditsioonilisele süsinikterasele kroomi, millel oli teadaolevalt kõrge sulamistemperatuur, ja see andis esimese roostevaba terase. Kuid umbes samal ajal töötasid teised, sealhulgas USA-s Elwood Haynes ja Saksamaal Kruppi insenerid, välja ka kroomi sisaldavaid terase sulameid. Elektrikaarahju arendamisega järgnes varsti pärast seda roostevaba terase ulatuslik tootmine.

Samal perioodil tehti uuringuid ka metallide galvaniseerimiseks, mis võimaldas odavamaid metalle, näiteks rauda ja nikkel, et võtta oma välis kroomi vastupidavus hõõrdumisele ja korrosioonile, samuti selle esteetilised omadused. Esimesed kroomitud omadused ilmusid autodele ja kallitele kelladele 1920ndate lõpus.

Tööstuslikud kroomtooted hõlmavad kroommetalli, ferrokromi, kroomi kemikaale ja valutehaseid. Viimastel aastatel on kroommaterjalide tootmises täheldatud suuremat vertikaalset integratsiooni. See tähendab, et rohkem kroomi maagi kaevandamisega tegelevaid ettevõtteid töötleb seda ka kroommetalli, ferrokromi ja lõpuks roostevaba terase tootmiseks.

Aastal 2010 toodeti kromiidimaaki (FeCr₂O₄), kroomi tootmiseks kaevandatud primaarne mineraal oli 25 miljonit tonni. Ferrokromi tootmine oli umbes 7 miljonit tonni, kroommetalli tootmine aga umbes 40 000 tonni. Ferrokromiumi valmistamiseks kasutatakse ainult elektrilisi kaarahjusid, kroomi aga metallist, kasutades elektrolüütilisi, silikoermilisi ja aluminotermilisi meetodeid.

Ferrokromi tootmise ajal elektriliste kaarehjude tekitatud soojus, mis ulatub 5070-ni°F (2800 ° C)°C) põhjustab kivisöe ja koksi kroomimaakide redutseerimise läbi karbotermilise reaktsiooni. Kui ahjuküttesse on sulanud piisavalt materjali, nõrutatakse sulametall enne kuivatamist ja tahkestatakse suurtes valandites.

Kõrgpuhtusega kroomi metalli aluminotermiline tootmine moodustab üle 95% tänapäeval toodetavast kroomi metallist. Selle protsessi esimene samm nõuab, et kromiidimaaki röstitaks õhus sooda ja lubjaga 2000°F (1000°C), mis loob kaltsiini sisaldava naatriumkromaadi. Seda saab leotada jäätmematerjalist, seejärel redutseerida ja sadestada kroomoksiidina (Cr₂O₃).

Seejärel segatakse kroomoksiid pulbriga alumiinium ja pane suurde tiiglisse. Baariumperoksiid ja magneesium pulber laotatakse segule ja tiigel ümbritsetakse liivaga (mis toimib isolatsioonina).

Segu süüdatakse, mille tagajärjel kroomi oksiid reageerib alumiiniumiga alumiiniumoksiidi moodustamiseks hapnikuga, vabastades seeläbi sulatatud kroommetalli, mille puhtusaste on 97–99%.

USA geoloogiakeskuse statistika kohaselt olid suurimad kroomi maakide tootjad 2009. aastal Lõuna-Aafrika (33%), India (20%) ja Kasahstan (17%). Suurimate ferrokromi tootvate ettevõtete hulka kuulub Xstrata, Eurasian Natural Resources Corp. (Kasahstan), Samancor (Lõuna-Aafrika) ja Hernic Ferrochrome (Lõuna-Aafrika).

Rahvusvahelise Kroomiarengu Assotsiatsiooni andmetel oli 2009. aastal kaevandatud kogu kroomi maakust 95,2% tarbiti metallurgiatööstuses, 3,2% tulekindlate ja valutööstuses ning 1,6% keemiatööstuses. Kroomi peamised kasutusalad on roostevabast terasest, legeeritud terasest ja värvilistest sulamitest.

Roostevabad terased tähistavad mitmesuguseid teraseid, mis sisaldavad 10–30% kroomi (massi järgi) ja mis ei korrodeeru ega roosteta nii lihtsalt kui tavalised terased. Roostevabast terasest erinevaid kompositsioone on vahemikus 150 kuni 200, ehkki neist kasutatakse regulaarselt vaid umbes 10%.

Allikad:

Sully, Arthur Henry ja Eric A Brandes. Kroom. London: Butterworths, 1954.

Tänav, Arthur. & Alexander, W. O 1944. Metallid inimese teenistuses. 11. väljaanne (1998).

Rahvusvaheline Kroomiarenduse Assotsiatsioon (ICDA).

Allikas: www.icdacr.com