क्रोमियम कार्बाइड एक सिरेमिक यौगिक है जो कई अलग-अलग रासायनिक रचनाओं में मौजूद है: Cr3 C2, Cr7 C3 और Cr23 C6। मानक परिस्थितियों में, यह ग्रे मैटर के रूप में मौजूद होता है। क्रोमियम एक बहुत ही कठोर और संक्षारण प्रतिरोधी धातु है। यह ज्वाला मंदक भी है, जिसका अर्थ है कि यह उच्च तापमान पर भी मजबूत रहता है।
क्रोमियम के ये गुण इसे धातु मिश्र धातुओं में एक योज्य के रूप में उपयोगी बनाते हैं। जब कार्बाइड क्रिस्टल सामग्री की सतह में एकीकृत होते हैं, तो यह पहनने के प्रतिरोध और संक्षारण प्रतिरोध में सुधार करता है और इन गुणों को ऊंचे तापमान पर भी बरकरार रखता है। इस उद्देश्य के लिए सबसे जटिल और सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला यौगिक Cr3 C2 है।
संबंधित खनिजों में टोंगबाइट और आइसोवाइट (Cr, Fe) 23 C6 शामिल हैं, दोनों अत्यंत दुर्लभ हैं। एक अन्य समृद्ध कार्बाइड खनिज यारलोंगाइट Cr4 Fe4 NiC4 है।
क्रोमियम गुण
हैंतीन अलग-अलग रासायनिक रचनाओं के अनुरूप कार्बाइड के लिए तीन अलग-अलग क्रिस्टल संरचनाएं:
- Cr23 C6 में घन संरचना और 976 किग्रा/मिमी की विकर्स कठोरता है2।
- Cr7 C3 में हेक्सागोनल क्रिस्टल संरचना और 1336 किग्रा/मिमी की सूक्ष्म कठोरता है2।
- Cr3 C2 तीन रचनाओं में सबसे अधिक टिकाऊ है और इसमें 2280 किग्रा/मिमी की सूक्ष्म कठोरता के साथ एक समचतुर्भुज संरचना है2।
इस कारण से, Cr3 C2 सतह के उपचार में प्रयुक्त क्रोमियम कार्बाइड का मुख्य सूत्र है।
संश्लेषण
कार्बाइड बंधन यांत्रिक मिश्र धातु द्वारा प्राप्त किया जा सकता है। इस प्रकार की प्रक्रिया में, ग्रेफाइट के रूप में क्रोमियम धातु और कार्बन को एक बॉल मिल में डाला जाता है और एक महीन पाउडर बनाया जाता है। घटकों को कुचलने के बाद, उन्हें कणिकाओं में जोड़ा जाता है और गर्म आइसोस्टैटिक दबाव के अधीन किया जाता है। यह ऑपरेशन एक अक्रिय गैस का उपयोग करता है, मुख्य रूप से एक सीलबंद ओवन में आर्गन।
यह दबाव वाला पदार्थ ओवन के गर्म होने पर नमूने पर हर तरफ से दबाव डालता है। गर्मी और दबाव के कारण ग्रेफाइट और धातु एक दूसरे के साथ प्रतिक्रिया करते हैं और क्रोमियम कार्बाइड बनाते हैं। प्रारंभिक मिश्रण में कार्बन के प्रतिशत में कमी से Cr7 C3 और Cr23 C6 रूपों की उपज में वृद्धि होती है।
क्रोमियम कार्बाइड को संश्लेषित करने की एक अन्य विधि ऑक्साइड, शुद्ध एल्यूमीनियम और ग्रेफाइट का उपयोग एक स्व-प्रचारित एक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रिया में करती है जो निम्नानुसार आगे बढ़ती है:
3Cr2O3 + 6Al + 4C → 2Cr3C2 + 3Al 2ओ3
इस विधि में अभिकर्मकोंएक बॉल मिल में कुचल और मिश्रित। एकसमान पाउडर को फिर एक टैबलेट में संपीड़ित किया जाता है और एक निष्क्रिय आर्गन वातावरण में रखा जाता है। फिर नमूना गरम किया जाता है। एक गर्म तार, चिंगारी, लेजर या ओवन गर्मी प्रदान कर सकता है। एक एक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रिया शुरू की जाती है और परिणामी भाप शेष नमूने में प्रभाव फैलाती है।
क्रोमियम कार्बाइड का उत्पादन
कई कंपनियां 1500 डिग्री सेल्सियस और उससे अधिक के तापमान पर एल्युमिनोथर्मल रिडक्शन और वैक्यूम प्रोसेसिंग को मिलाकर पदार्थ बनाती हैं। क्रोमियम धातु, ऑक्साइड और कार्बन का मिश्रण तैयार किया जाता है और फिर वैक्यूम भट्टी में लोड किया जाता है। ओवन में दबाव कम हो जाता है और तापमान 1500 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ जाता है। कार्बन फिर धातु और गैसीय मोनोऑक्साइड बनाने के लिए ऑक्साइड के साथ प्रतिक्रिया करता है, जिसे वैक्यूम पंपों में निकाल दिया जाता है। फिर क्रोमियम शेष कार्बन के साथ मिलकर कार्बाइड बनाता है।
इन घटकों के बीच सटीक संतुलन परिणामी पदार्थ की सामग्री को निर्धारित करता है। यह सुनिश्चित करने के लिए सावधानीपूर्वक नियंत्रित किया जाता है कि उत्पाद की गुणवत्ता एयरोस्पेस जैसे मांग वाले बाजारों के लिए उपयुक्त है।
धात्विक क्रोम का उत्पादन
- शोधकर्ताओं ने कार्बाइड के एक नए वर्ग की खोज की जो एक अव्यवस्थित संरचना से स्थिरता प्राप्त करते हैं।
- अध्ययन के परिणाम व्यावहारिक अनुप्रयोगों में उपयोगी नई कार्बाइड के भविष्य के सर्वेक्षण की नींव रखते हैं।
- 2डी नाइट्राइड बनाना अब आसान हो गया है।
धातु जोएल्युमिनोथर्मिक कमी द्वारा उत्पादित कई कंपनियों में उपयोग किया जाता है, जहां क्रोमियम ऑक्साइड और एल्यूमीनियम पाउडर का मिश्रण बनता है। फिर उन्हें एक भूनने वाले बर्तन में लोड किया जाता है जहां मिश्रण प्रज्वलित होता है। एल्युमिनियम 2000-2500°C के तापमान पर क्रोमियम ऑक्साइड को धातु और एल्यूमिना स्लैग में अपचयित कर देता है। यह पदार्थ फायरिंग चैंबर के तल पर एक पिघला हुआ पूल बनाता है, जहां इसे तब एकत्र किया जा सकता है जब तापमान पर्याप्त रूप से गिर गया हो। अन्यथा, संपर्क कठिन और बहुत खतरनाक होगा। फिर प्रारंभिक पदार्थ को पाउडर में बदल दिया जाता है और क्रोमियम कार्बाइड के उत्पादन के लिए कच्चे माल के रूप में उपयोग किया जाता है।
आगे पीसना
क्रोमियम कार्बाइड और उसके प्रारंभिक पदार्थ की क्रशिंग मिलों में की जाती है। महीन धातु के चूर्ण को पीसते समय विस्फोट का खतरा हमेशा बना रहता है। इसीलिए मिलों को ऐसे संभावित खतरों से निपटने के लिए विशेष रूप से डिजाइन किया गया है। क्रायोजेनिक रेफ्रिजरेशन (आमतौर पर तरल नाइट्रोजन) को पीसने की सुविधा के लिए सुविधा के लिए भी लागू किया जाता है।
प्रतिरोधी कोटिंग्स पहनें
कार्बाइड कठोर होते हैं और इसलिए क्रोमियम का एक सामान्य उपयोग उन हिस्सों पर मजबूत पहनने के लिए प्रतिरोधी कोटिंग प्रदान करना है जिन्हें संरक्षित करने की आवश्यकता है। एक सुरक्षात्मक धातु मैट्रिक्स के संयोजन में, एंटी-जंग और पहनने के लिए प्रतिरोधी एजेंट दोनों विकसित किए जा सकते हैं जो लागू करने में आसान और लागत प्रभावी हैं। ये लेप वेल्डिंग या थर्मल स्प्रेइंग द्वारा बनाए जाते हैं। अन्य प्रतिरोधी पदार्थों के संयोजन में, क्रोमियम कार्बाइड का उपयोग किया जा सकता हैकाटने के उपकरण बनाना।
वेल्डिंग इलेक्ट्रोड
ये क्रोमियम कार्बाइड की छड़ें पुराने फेरोक्रोमियम या कार्बन युक्त घटकों के स्थान पर तेजी से उपयोग की जा रही हैं। वे बेहतर और अधिक सुसंगत परिणाम देते हैं। इन वेल्डिंग इलेक्ट्रोड में, पहनने की परत प्रदान करने के लिए बॉन्डिंग प्रक्रिया के दौरान क्रोमियम II कार्बाइड बनाया जाता है। हालांकि, कार्बाइड का गठन तैयार संयुक्त में सटीक स्थितियों से निर्धारित होता है। और इसलिए, उनके बीच ऐसे परिवर्तन हो सकते हैं जो क्रोमियम कार्बाइड वाले इलेक्ट्रोड के लिए दृश्यमान नहीं हैं। यह जमा वेल्ड के पहनने के प्रतिरोध में परिलक्षित होता है।
शुष्क रेत रबर से बने पहिये का परीक्षण करते समय, यह पाया गया कि फेरोक्रोम या कार्बन इलेक्ट्रोड पर लगाए गए यौगिक की पहनने की दर 250% अधिक थी। क्रोमियम कार्बाइड की तुलना में।
वेल्डिंग उद्योग में स्टिक इलेक्ट्रोड से लेकर फ्लक्स कोर्ड वायर तक का चलन पदार्थ को लाभ पहुंचाता है। क्रोमियम कार्बाइड का उपयोग लगभग विशेष रूप से उच्च कार्बन फेरोक्रोमियम के बजाय चूर्णित तत्व में किया जाता है क्योंकि यह इसमें अतिरिक्त लोहे के कारण होने वाले कमजोर पड़ने वाले प्रभाव से ग्रस्त नहीं होता है।
इसका मतलब है कि एक कोटिंग जिसमें बड़ी मात्रा में कठोर कण होते हैं, जिसमें उच्च पहनने का प्रतिरोध होता है, प्राप्त किया जा सकता है। इसलिए, चूंकि ऑटोमेशन के फायदे और बाद वाले पदार्थ वेल्डिंग तकनीक से जुड़ी उच्च उत्पादकता के कारण रॉड इलेक्ट्रोड से फ्लक्स कोर्ड वायर में बदलाव हो रहा है, कार्बाइड का बाजार बढ़ रहा है।
इसके विशिष्ट उपयोगहैं: कन्वेयर स्क्रू, ईंधन मिक्सर ब्लेड, पंप इम्पेलर्स और सामान्य क्रोमियम अनुप्रयोगों की हार्डफेसिंग जहां पहनने के प्रतिरोध की आवश्यकता होती है।
थर्मल स्प्रे
जब गर्मी का छिड़काव किया जाता है, तो क्रोमियम कार्बाइड को निकल-क्रोमियम जैसे धातु मैट्रिक्स के साथ जोड़ा जाता है। आमतौर पर, इन पदार्थों का अनुपात क्रमशः 3:1 होता है। कार्बाइड को लेपित सब्सट्रेट से बांधने और उच्च स्तर का संक्षारण प्रतिरोध प्रदान करने के लिए एक धातु मैट्रिक्स मौजूद है।
इस गुण और पहनने के प्रतिरोध के संयोजन का मतलब है कि थर्मली स्प्रेड CrC-NiCr कोटिंग्स उच्च तापमान वियर बैरियर के रूप में उपयुक्त हैं। यही कारण है कि एयरोस्पेस बाजार में उनका तेजी से उपयोग किया जा रहा है। यहां विशिष्ट अनुप्रयोगों में 700-800 डिग्री सेल्सियस तक के तापमान पर बार मैंड्रेल, हॉट स्टैम्पिंग डाई, हाइड्रोलिक वाल्व, मशीन के पुर्जे, एल्यूमीनियम घटक पहनने की सुरक्षा और जंग और घर्षण के अच्छे प्रतिरोध के साथ सामान्य अनुप्रयोग हैं।
क्रोम प्लेटिंग का विकल्प
हार्ड उत्पाद संतृप्ति के प्रतिस्थापन के रूप में थर्मली स्प्रेड कोटिंग्स के लिए नया आवेदन। हार्ड क्रोमियम चढ़ाना कम लागत पर अच्छी सतह की गुणवत्ता के साथ पहनने के लिए प्रतिरोधी खोल का उत्पादन करता है। क्रोमियम युक्त रासायनिक समाधान के एक कंटेनर में संतृप्त होने के लिए आइटम को डुबो कर क्रोम चढ़ाना प्राप्त किया जाता है। एक विद्युत प्रवाह तब टैंक के माध्यम से पारित किया जाता है, जिससे सामग्री भागों पर जमा हो जाती है औरएक सुसंगत कोटिंग का गठन। हालांकि, बढ़ती पर्यावरणीय चिंताएं इस्तेमाल किए गए इलेक्ट्रोप्लेटिंग समाधान से अपशिष्ट जल के निपटान से जुड़ी हैं, और इन मुद्दों के कारण प्रक्रिया की लागत बढ़ गई है।
क्रोमियम कार्बाइड कोटिंग्स में पहनने का प्रतिरोध होता है जो हार्ड क्रोमियम प्लेटिंग की तुलना में ढाई से पांच गुना बेहतर होता है और इसमें अपशिष्ट जल निपटान की कोई समस्या नहीं होती है। इसलिए, वे तेजी से कठोर क्रोमियम चढ़ाना के लिए उपयोग किए जा रहे हैं, खासकर जब पहनने का प्रतिरोध महत्वपूर्ण है या एक बड़े हिस्से के लिए एक मोटी कोटिंग की आवश्यकता होती है। यह एक दिलचस्प और तेजी से विकसित होने वाला क्षेत्र है जो पर्यावरण अनुपालन की लागत बढ़ने के साथ और अधिक महत्वपूर्ण हो जाएगा।
काटने के उपकरण
यहां की प्रमुख सामग्री टंगस्टन कार्बाइड पाउडर है, जिसे अत्यधिक कठोर वस्तुओं का उत्पादन करने के लिए कोबाल्ट के साथ पाप किया जाता है। इन काटने के औजारों की कठोरता में सुधार करने के लिए सामग्री में टाइटेनियम, नाइओबियम और क्रोमियम कार्बाइड मिलाए जाते हैं। उत्तरार्द्ध की भूमिका सिंटरिंग के दौरान अनाज की वृद्धि को रोकने के लिए है। अन्यथा, प्रक्रिया के दौरान अत्यधिक बड़े क्रिस्टल बनेंगे, जो काटने के उपकरण की कठोरता को कम कर सकते हैं।
