크롬의 다양한 용도

크롬의 특성과 사용

크롬은 가벼운 청백색 금속입니다. 다양한 산과 염기 및 고온 가스에 대해 매우 높은 내식성 덕분에 크롬은 모든 유형의 보호 코팅에 널리 사용되는 재료입니다. 연소 장비에서 크롬은 특정 부품의 수명을 늘리기 위해 내마모성 코팅 으로 사용됩니다 . 이러한 용도와 함께 가전 ​​제품의 조작이나 보석류를 위한 화려한 장식 코팅으로도 사용됩니다 . 이것의 고유한 특성을 고려해보면, 크롬이 다양한 공정에서 코팅 재료로 사용되는 것과 같은 매우 특수한 산업 분야에 사용되는 것은 놀라운 일이 아닙니다 . 움직이는 부품에 적용되는 질화 크롬 경질 재료 코팅으로, 이 재료는 마모에 대한 확실한 보호를 제공합니다. 게다가 크롬은 모든 유형의 시계 및 부속품에 광택을 줍니다. 동시에 크롬은 부식으로부터 보호합니다. 다양한 합금을 첨가하여 물리적 특성, 기계적 특성, 화학적 특성, 작업성, 구조 및 재결정 특성과 같은 특성을 결정할 수 있습니다. 그리고 맞춤형 제조 공정을 사용하여 크롬 및 크롬 합금의 다양한 기타 특성을 조절할 수 있습니다. 크롬의 재료특성은 내화성 금속 그룹에 속합니다 . 녹는점 1900°C는 백금(1772°C)보다 높지만 내화성 금속 범위의 하한에 있습니다. 대부분의 경우 내화성 금속의 높은 융점은 낮은 증기압과 결합됩니다. 하지만 크롬의 경우는 증기압이 매우 높으며 밀도도 철과 니오븀의 밀도와 비슷하며 몰리브덴 또는 텅스텐의 10g/cm3이하 입니다. 크롬의 탄성 계수도 몰리브덴과 텅스텐보다 낮습니다. 대부분의 내화 금속은 선형 열팽창 계수가 낮고 열전도율이 높습니다. 하지만 크롬은 몰리브덴이나 텅스텐처럼 전형적인 특성을 갖지 않습니다. 열팽창 계수는 상대적으로 높고 37 ° C 이상의 온도에서 재료가 강자성에서 상자성으로 바뀝니다. 이 온도에서 재료의 융점까지 열팽창 계수는 매우 급격히 증가합니다. 이 전이온도는 1차상 전이 이며 열팽창 계수에 큰 영향을 미치는 크롬 부피의 엄청난 증가에 해당하므로 곡선이 선형이 아님을 의미합니다. 크롬의 열전도율은 텅스텐과 몰리브덴 보다 낮지만 곡선은 정확히 같은 경향을 따릅니다. 즉 온도가 상승하면 열전도율이 떨어집니다. Néel 온도에 가까운 열전도율은 열팽창 계수와 같은 정도는 아니지만 위상 전이에도 영향을 받습니다. 기계적 특성에는 체심 입방 금속으로, 몰리브덴 및 텅스텐과 같은 크롬은 깨지기 쉬운 취성에서 연성에 전이 온도를 가지고 있습니다. 크롬의 경우 이온도 범위는 -50°C에서 350°C까지 확장될 수 있습니다. 취성에서 연성으로의 전이 온도에 영향을 미치는 가장 중요한 요소는 크롬의 순도와 특히 질소 및 산소 함량입니다. 또한 다른 합금 원소의 존재, 미세구조 및 냉간 작업의 정도도 전이 온도에 상당한 영향을 미칩니다. 완전히 재결정된 크롬은 상온에서 연성이 전혀 없습니다. 그러나 크롬이 형성되거나 연질화 되면 재료는 연성이 되고 철을 합금원소로 첨가하면 크롬의 연성이 증가합니다. 크롬은 냉간가공이 증가함에 따라 강해지며 다양한 합금 원소의 첨가를 통해 이 강도를 더욱 높일 수 있습니다. 다른 내화금속(몰리브덴,텅스텐)과 달리 크롬은 녹는점이 1907°C로 비교적 낮습니다. 탄성 계수도 상대적으로 낮습니다. 하지만 크롬은 탄탈룸이나 니오븀보다 탄성 계수가 훨씬 더 높으며, 두가지 모두 크롬보다 녹는점이 높습니다. 대부분의 사람들은 스테인리스강의 합금 원소로서 크롬에 익숙하고 다양한 용도의 보호 코팅으로서 친숙합니다. 산소와 같은 부식성 매체와 접촉하면 크롬은 투명한 패시브 레이어 (Cr2O3)을 형성 합니다. 이 패시브 레이어는 정상 대기와 수용액에서 절대적으로 안정적입니다. 그결과 크롬은 장식용으로 쓰임과 동시에 부식 방지 코팅으로 매우 자주 사용됩니다. 이 동일한 패시브 레이어는 스테인리스강을 부식으로부터 보호합니다. 또한 Cr2O3는 황산이나 질산과 같은 공격성 산으로부터 크롬을 안정적으로 보호합니다. 가스 터빈 또는 디젤 엔진과 같은 연소 장비에서 크롬은 고온 가스에 대한 탁월한 내성을 가지고 있습니다. 생산 공정은 산화크롬을 알루미늄으로 환원하는 원리에 기반한 알루미늄 열공정을 사용하여 크롬을 제조하는 것이 가장 일반적입니다.이 과정에서 산화 크롬을 알루미늄 분말과 섞은 다음 그 혼합물을 점화시킵니다. 그런 다음 환원 과정은 더 이상 에너지 공급없이 스스로 발열반응으로 계속됩니다. 초기 분말의 순도에 따라 크롬 함량이 최대 99.8%까지 가능합니다. 주요 불순물은 알루미늄, 철, 실리콘 및 황입니다. 예외적으로 순수한 크롬이 필요한 경우 전해 공정을 이용합니다. 이 공정을 사용하면 최대 99.995%의 순도가 가능한데 이것은 CrO3 Cr(VI)를 황산에 용해시키고 갈바닉 증착 공정을 사용하여 크롬 플레이크를 얻음으로써 가능합니다. 하지만 이 과정은 환경 비용이 비싸기 때문에 모든 나라에서 사용하는 것은 아닙니다. 오늘날 강철, 알루미늄 및 구리와 같은 대부분의 산업용 금속 및 합금은 금형에서 용융 및 주조하여 생산된다는 것은 잘 알려져 있습니다. 대조적으로 분말야금은 용융 작업을 없애고 금속 분말을 압축하여 제품을 제조한 다음 재료의 용융 온도 이하에서 소결 합니다. 분말 야금 분야에서 가장 중요한 세 가지 요소는 금속 분말 자체와 압축 및 소결 작업입니다. 분말 야금을 사용하는 이유는 분말 야금을 사용하면 융점이 2,000°C 이상인 재료를 제조할 수 있습니다. 이 단계는 소량 밖에 생산되지 않은 경우에도 경제적 입니다. 또한 맞춤형 분말 혼합물을 사용하여 특정 특성이 부여된 매우 균일한 다양한 재료를 제조할 수 있습니다.