Где взять хром металл

Обновлено: 02.07.2024

Блестящий слой хрома на металлических детях и инструментах делает их красивыми, к тому же надежно защищает от коррозии. Его нанесение возможно не только на производстве, но и в домашних условиях с применением доступного оборудования. Покрытие, сделанное в мастерской подобным способом, обладает высокой стойкостью к истиранию, поэтому его целесообразно наносить даже на поверхности, которые поддаются интенсивной эксплуатации.

Что потребуется:

Нержавейка;
уксус столовый 9%;
пищевая соль;
порошковое чистящее средство;
источник постоянного тока.

Процесс хромирования деталей в домашних условиях

Для выполнения хромирования потребуется изготовить 2 электрода из нержавеющей стали (точнее из ферритно-хромистой нержавеющей стали, а то не всем будет понятно откуда взялся хром), которая не притягивается магнитом. В ней присутствует достаточно высокое количество хрома, чтобы извлечь его и применить для покрытия. Идеально для этого подходят старые ложки. В данном случае была найдена одна такая ложка (в ней как раз и применяется недорогая ферритно-хромистая нержавеющая сталь), а для второго электрода вырезана полоска из листа нержавейки.

Для удобства подключения проводов в электродах просверливаются отверстия.

В стеклянную емкость наливается уксус в таком объеме, чтобы полностью покрыть деталь для хромирования. Сверху засыпается пищевая соль в расчете горсть на 0,5 л уксусной кислоты.

В емкость опускаются электроды с подсоединенными проводами от источника постоянного тока. Это может быть повербанк, трансформатор, зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов. Для предотвращения замыкания, между электродами помещается разделительная диэлектрическая вставка, типа обрезка пластикового пищевого контейнера или бутылки.

Включаем питание и ждем, пока электролит не насытиться, приобретя черный цвет.

После этого его нужно отфильтровать через вату.

Деталь для хромирования перед обработкой следует зачистить. Любые царапины и прочие дефекты на ней будут видны сквозь слой хрома, поэтому если требуется, то ее нужно буквально отполировать.

Затем заготовка тщательно вымывается в растворе порошкового чистящего средства. Оно обезжирит поверхность, и позволит присоединять к ней хром.

Электролит в стеклянной емкости необходимо разогреть до температуры 60-95 градусов Цельсия, к примеру, поставив электрическую плиту. Затем в него окунается электрод из нержавейки более высокого качества, в данном случае ложка, и деталь для хромирования. На электрод подключается минус от источника питания, а на заготовку плюс. Скорость хромирования зависит от мощности применяемого трансформатора или зарядного.

В итоге получаем стойкое блестящее покрытие. Особенно хорошо оно ложится на латунь и омедненную поверхность. Если деталь из стали, и в дальнейшем она будет использоваться в сложных условиях, тогда лучше сначала провести ее омеднение, а потом хромирование.

Смотрите видео

Хром: свойства, способы добычи и применение

Хром – достаточно распространённый в природе тяжёлый металл, голубовато-белого цвета. Благодаря тому, что химические соединения этого элемента имеют разные цвета, он и получил своё название, переводимое на русский язык с греческого как «краска».

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.

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…+39 0 C начинает менять ряд физических характеристик: снижается упругость, изменяется электропроводность и коэффициент линейного расширения.
Плотность металла field-name-field-img-article">

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 3000 0 C.

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 + алюминиевый порошок.
Запальную смесь yandex_rtb_R-A-494877-33">

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.

Добыча руды и методы промышленного получения хрома

Наиболее интересным для строительства и промышленности свойством хрома является его коррозийная стойкость – химическая инертность. В нормальных условиях элемент взаимодействует только со фтором.

Однако главным достоинством вещества является то, что при добавке его к сталям и другим металлическим сплавам, он сообщает им такие же уникальные свойства. Структура и химический состав хрома, добыча и производство металла будут рассмотрены нами в этой статье. Отдельно мы затронем и то, какая доля хрома входит в состав стали.

Структура и состав металла

При температуре в 20 С и давлением в 1 атм. хром представляет собой твердый металл голубовато-серебристого цвета с сильным блеском. Его физические свойства очень сильно зависят от примесей. Поэтому, например, так сложно было установить температуру плавления металла: из-за малейших примесей азота величина изменялась разительно.

То же самое, можно сказать о других его физических свойствах. Так, чистейший хром является ковким, вязким, довольно тягучим металлам, в то время как содержащий ничтожные примеси углерода или азота становится хрупким и ломким.

Фазовые переходы хрому несвойственны. Он кристаллизируется с образованием объемно-центрированной кубической решетки.

При температуре в 1830 С и соблюдением определенных условий можно получить модификацию с гранецентрированной решеткой.
При температуре в 312 К металл переходит из парамагнитного в антиферромагнитное состояние. При температуре в районе 220 К фиксируют еще один переход, проходящий без изменения структуры.

Далее будет рассмотрено добыча и производство металлического, электролитического и иных типов хрома в России и мире.

Видео ниже расскажет, как получают хром:

Его производство

Хром к редким элементам не относится: его содержание в земной коре достигает 0,02%. Открыт он не так и давно: в 1761 г у подножья Уральских гор был найден красный минерал, получивший название крокоит – это был природный хромат свинца.

В 1796 профессор химии Вокелен долго исследовал минерал и, в конце концов, выделил серебристо-серые кристаллы неизвестного металла. Металл получил название хром – от греческого краска, поскольку с разными веществами давал соединения всех цветов радуги.

Промышленное значение металл получил намного позже.

Нахождение в природе и добыча хрома

В свободном виде вещество не встречается. Хром, как выяснилось, можно обнаружить в составе очень многих соединениях железа и свинца, но промышленное значение имеют только хромиты, а, точнее говоря, хромовая шпинель. Чаще ее называют хромовым железняком.

Хромиты имеет почти черный цвет, специфический металлический блеск, форма залегания – сплошной массив. Хром – металл глубинных пород земли, так что месторождения, богатые металлом, как правило, имеют магматическое происхождение. Лидером по запасу хромового железняка является ЮАР – на ее территории сосредоточено около 76% разведанных запасов. На втором месте – Казахстан, где месторождение разрабатывают еще с 1930 г.

Сам по себе хромит, то есть, соединение с железом, встречается редко. Чаще дело имеет с 3 другими видами минерала:

манитохромит – соли железа и магния;
хромпикотит;
алюмохромит – в составе оказывается и алюминий.

Различают до 20 разных видов хромитов – хромовый хлорит, фуксит, хромдиопсид, хромовый гранат и другие. Однако все они промышленного значения не имеют. Перспективной для разработки является руда, содержащая не менее 40% хрома.

Добывают хромовую руду шахтным методом при помощи направленных взрывов. Из шахты она извлекается в смеси с другими рудами и пустыми породами. Первичное разделение производят на центрифуге в тяжелых жидкостях. Для этого в сепарационный барабан загружают ферросилиций. При вращении пустая порода, поскольку ее вес меньше, чем у ферросилиция, будет всплывать, а хромовая – собираться на дне.

Хромовая руда практически никогда не обогащается. Около 70% ее используется при получении сплавов стали с хромом, а 30% – для хромирования в специальных мастерских.

Технология получения

Основным сырьем при получении металла выступает хромистый железняк. Технология получения довольно сложна, однако проще по сравнению с получением хрома из крокоита. Для промышленных целей производить металл с массовой долей в 98,9–99,2% – этого достаточно для легирования сталей. Для получения химически чистого хрома прибегают к другим методам.

Алюмотермический метод

Плавку осуществляют в наклоняющей плавильной шахте, смонтированной на специальной вагонетке. Шахта футерована магнезитовым кирпичом. На первом этапе в шахту загружают 150–250 кг шихты, затем добавляют запальную смесь и поджигают. Как только процесс принимает устойчивый характер, загрузку осуществляют непрерывно.

Перед загрузкой шихту перемешивают в барабанном сепараторе не менее 30 минут. Состав шихты таков: хромовый концентрат – с общей долей оксида хрома более 58,5%, окись хрома, алюминиевый порошок и натриевая селитра. Добавляется хромистый молотый шлак с величиной зерна 0,3–0,8 мм, он выполняет роль балласта. При поджигании запальной смеси начинаются реакции восстановления оксидов алюминия и разложения селитры. Они-то и служат термитной добавкой, обеспечивающий недостающее тепло.
На протяжении всей плавки загрузка шихты осуществляет элеватором так, чтобы шихта тонким слоем закрывала зеркало расплава.
В конец процесса вместе с последними порциями сырья добавляют флюс – 200–250 кг. В этом качестве используется известь – с величиной зерна до 3 мм: известь поддерживает кинетические условия реакции и облегчает извлечение металлического хрома.
Плавка длится около 12–20 минут.
По окончанию плавки следует 2–3 минуты выдержки, а затем в изложницу изливают первую порцию шлака – слоем в 200–300 мм. Затем плавильную шахту возвращают в исходное положение и спустя 1–2 минуты сливают металл и шлак.
После охлаждения блок шлака и хрома вынимают из изложницы и передают на разделку.

Таким образом получают сплав с содержанием хрома в 98,9–99,2 % с примесью кремния, алюминия, железа и серы.

Металлотермическая плавка

Главная ее особенность – предварительное расплавление 30% окислов шихты. Как показывает практика здесь извлечение хрома увеличивается от 88 до 92,5%. При этом уменьшается расход алюминия при плавке: на 47 кг на каждую тонну продукции.

Плавка ведется в электропечном агрегате, шахта поворачивающаяся, футерованная магнезитовым кирпичом.
Шихта загружается дифференцированная и состоит из 3 частей: запальная – 200 кг хромового концентрата, 60 кг алюминиевого порошка и 35 кг натриевой селитры, рудная – 875 кг концентрата и 370 кг извести, восстановительная – 725 кг концентрата и 442 кг порошка алюминия.
Запальную часть предварительно проплавляют. Затем включают электропечь и постепенно вводят рудную часть шихты. Плавка длится 1,5–2 часа, после чего расплав нагревают еще 10–15 минут.
Печь выключают, а плавильную шахту перемещают в плавильную камеру, где восстановительную часть шихты загружают из бункера. Загрузка длится 3–5 минут, затем расплав выдерживают еще 3–5 минут для завершения процесса восстановления, а уже затем сплав и шлак сливают в изложницу.

Полученный таким образом сплав содержит до 80% хрома.

Лабораторный метод изготовления хрома описан ниже.

Лабораторный метод

Химически чистый металл получают электролитическим методом в лабораторных условиях. Для этого подвергают электролизу раствор хромового ангидрида в присутствии серной кислоты. При этом на катодах происходит выделение водорода и осаждение металлического чистейшего хрома.

Химически чистый металл используется довольно редко в очень специальных работах. Для хромирования вполне подойдет металл, получаемый алюмотермическим методом.

Далее рассмотрены производители хрома в России и мире.

Известные производители

Около 70% добываемого в мире хромита используется внутри страны для получения феррохрома. Последний и является статьей экспорта. Соответственно, к лидерам по производству металла относят страны, где имеются наибольшие запасы хромовой руды.

На сегодня доминируют в производстве 4 страны: ЮАР, Казахстан, Индия и Китай. Первые три производят около 70% всего феррохрома. Однако китайские добывающие компании активно теснят их.

Стоимость хрома колеблется и сильно в зависимости от спроса на металл. В январе 2017 года цена 1 тонны хрома составляла в среднем 7655 $.

Добыча и производство хрома – процесс довольно тяжелый и затратный, поэтому конечный продукт имеет внушительную стоимость. Однако спрос на него очень устойчив, поскольку хром – обязательный легирующий элемент при получении нержавеющих и жаростойких сталей.

Применение металла хром и его соединений в строительстве и машиностроении

Хром отличается необычайной твердостью, стойкостью к коррозии и износу. Широкое применение его обусловлено способностью металла сообщать эти свойства сплавам, в состав которых он входит.

Хром обладает превосходной стойкостью к коррозии: на воздухе он образует тонкую оксидную пленку, очень плотную, которая полностью перекрывает доступ воздуха и воды к поверхности. Но самым интересным является то, что вещество при добавлении в различные сплавы сообщает им такую же стойкость к ржавлению.

На этом и основано применение металла.

Области применения хрома

Большее количество хрома, так или иначе, используется в машиностроительной промышленности. Сам по себе металл используется реже – около 30%, а большая его часть является составляющей сплавов.

Про сплав на основе циркония, кобальта, никеля и хрома, а также меди, алюминия, молибдена с хромом и железом и иными металлами расскажем ниже.

Это видео расскажет о хромировании в домашних условиях:

Сплавы металла

Конечно, на первом месте сплавы вещества с железом. Хром, отличаясь высокой твердостью, это качество способен передавать и сталям. Но быстро выяснилось, что добавка элемента приводит к куда более интересным эффектам.

В общем, все стали с примесью металла разделяют на низколегированные – менее 1,6%, и высоколегированные – более 12%.

Низколегированные – как правило, конструкционные стали с долей хрома в составе от 0,6 до 1,6%. Такая добавка обеспечивает более высокую твердость, прочность и даже прокаливаемость. Для сравнения предел прочности стали 40 – 580 МПа, текучесть – 340 МПа, относительное удлинение – 19%. А те же самые показатели у стали 40, но с добавкой 1% хрома таковы: предел прочности – 1000 МПа, предел текучести – 800 МПа, удлинение – 13%. Хромистые стали служат сырьем для зубчатых колес, толкателей, машинных валов, болтов и других деталей, где требуется высокая прочность и стойкость к износу.
Высоколегированные – с добавкой хрома более 12%, обладают превосходным свойством: не подвержены коррозии. Хромистая сталь обладает таким же уникальным качеством, что и ее составляющая: хром приводит к резкому увеличению потенциала α-железа, и в результате на поверхности сплава образуется тончайшая пленка плотного, несвойственного чистому железу оксида. Он и обеспечивает стопроцентную стойкость нержавеющей стали к ржавлению. Нержавеющие стали используют при изготовлении крепежа, деталей трубопровода, элементов топливной аппаратуры, бытовых предметов, деталей оборудования и так далее. Везде, где требуется долговечность и стойкость к сырости и температурным перепадам – от дюбеля до металлических частей турбин, камер сгорания и подводных лодок, везде используются нержавеющие хромистые стали.

Третья интересная группа – жаропрочные стали. Главным их легирующим элементом выступает никель, однако без хрома здесь тоже обойтись нельзя, причем содержание металла может быть очень высоким – от 30 до 66%. Изделия из такой стали выполняет свои функции при температурах до 1200 С. Жаропрочные сплавы применяют в качестве турбинной стали, материала для клапанов поршневых двигателей, крепежа и так далее.

Металл не обладает биологической активностью. В сплаве с кобальтом и молибденом он служит материалом для зубных протезов, ортопедических аппаратов.

Далее мы кратко расскажем о применении хрома для хромирования.

Кобальт-хром-молибденовый сплав без бериллия и никеля (фото)

Другой основной областью применения материала является хромирование, то есть, покрытие поверхности тонким слоем чистого хрома. Первые достойные результаты были получены только в 20-ых годах 20-го века, когда для хромирования стали использовать не трехвалентный, а шестивалентный хром. Толщина слоя минимальная – в некоторых случаях не достигает и 0,005 мм, однако функции свои выполняет.

Разрабатывали методики в первую очередь для создания защитного слоя: хром надежно укрывает любой другой металл или сплав от воздуха и воды. Однако покрытие, которое он создает очень красивое – зеркально-блестящий серебристый слой. Так что декорирование с помощью хромирования стало очень популярным.

Существует несколько методик хромирования.

Электролитическое – то есть, высаживание хрома на поверхности при проведении электролиза. Для этого в раствор хромовой кислоты с добавкой соляной погружают деталь и подают ток. Технология настолько проста, что давно освоена автолюбителями, и производится запросто в собственном гараже. С помощью разных режимов обработки можно получить разное покрытие – твердый хром, молочный, зеркальный.
Диффузионное – промышленный метод. Хромирование производится в печи при высокой температуре, где получают газообразный хлорид металла. Он обволакивает изделие, насыщая поверхностный слой хромом. Такое покрытие намного прочнее.
Химический – раствор, в который погружено изделие, содержит гипофосфит натрия и хромсодержащую соль. При реакции гипофосфит восстанавливает хром, который высаживается на поверхность изделия.
Вакуумное – металл наносится на любую предварительно нагретую поверхность в вакуумной камере. Недостаток – размеры изделия ограничены размерами камеры.

Соединения

Соединения хрома используются ничуть не меньше.

Во-первых, это, конечно, получение разнообразных красителей для стекольной, керамической и текстильной промышленности. В этой области металл полностью оправдывает свое название.
Во-вторых, хромиты в качестве сырья для огнеупорных материалов давно пользуются известностью. Магнезитохромитовый кирпич применяют для футеровки мартеновских печей и других сооружений.
В-третьих, хромовые квасцы при дублении кожи придают ей прочность и блеск.
В-четвертых, сплавы на основе карбида хрома применяются при изготовлении быстро изнашивающихся деталей наподобие вкладышей пресс-форм, фильеров, клапанов, насосов в химическом машиностроении, так как обладают высокой стойкостью к износу.

Про использование в строительстве хрома расскажем ниже.

Его использование в строительстве

В строительных и ремонтных работах металл используется в точном соответствии с его обычным применением, то есть, либо в виде сплава, преимущественно нержавеющей стали, либо в виде храмового покрытия. А уж с этим видом декорирования металлических предметов знаком каждый.

Про металлические конструкции как способ применения хрома расскажем далее.

Металлические конструкции

В строительстве обычная черная сталь используется очень редко, так как не обладает достаточной долговечностью. Как правило, это изделия, не рассчитанные на длительное пользование – тара, например. Если требуется крепеж или каркас «длительного пользования», то материалом выступает оцинкованная сталь.

Однако последняя не дает стопроцентной стойкости к коррозии. Во-первых, при оцинковке всегда возможны какие-либо ошибки. Во-вторых, при повреждении цинкового слоя или его износа, сталь оказывается беззащитной перед влагой и воздухом.

Нержавеющая сталь с примесью хрома и никеля этих недостатков лишена. Вкупе с высокой стойкостью к температуре, которую обеспечивают все те же хром и никель, нержавейка демонстрирует такую долговечность, которая зачастую намного превосходит долговечность всех остальных материалов – кирпича, кровли, обрешетки.

Кроме того, из хромовых сталей можно получить изделия любого уровня сложности.

Трубы – круглые и профильные. Причем в строительстве себя находят все виды изделий: от привычных круглых для водопровода до треугольных для декоративного радиатора. Но, конечно, главным материалом являются профильные трубы, используемые при возведении любого рода несущих каркасов. Без них современное строительство невозможно в принципе.
Уголки, швеллеры, двутавры, балки и прочие детали, выступающие соединительными и усиливающими элементами каркасов. Здания, мосты, туннели – без них невозможно построить хоть сколько-нибудь значительный объект.
Листовая сталь – кровельный материал, корпуса бытовой техники, элементы вентиляции, детали архитектуры, отделочные элементы и так далее.
Крепеж – гвозди, дюбели, анкеры из нержавеющей стали используют на самых ответственных участках, где предполагается высокая сырость и перепады температур.

Химическая металлизацияи ее технология даны в этом видеоролике:

Декоративные изделия

Нержавеющая сталь поддается ковке, так что из сплава можно получить не менее прекрасные и эффектные детали интерьера, что и из обычной электротехнической стали, которую чаще именуют железом.

В первую очередь это разнообразные перила и кованые детали дверей, оград и ворот. Сложность орнамента любая, но при этом изделие не нуждается в дополнительной защите и особом уходе.
Кованая мебель из стали – скамьи и детали скамей, столики и трюмо, стулья и кровати. Возможностей у хромовой стали ничуть не меньше, чем у бронзы или латуни. Кроме того, трубы из нержавейки активно применяют при изготовлении мебели в современном стиле.
Металлическая скульптура – как чисто декоративная, так и несущая определенную функциональность, наподобие чаши для огня.
Конечно, решетки на окнах и балконах – отличаются и декоративностью, и прочностью, и исключительной долговечностью.

Дверная ручка из хром-алюминиевого сплава

Хромированные изделия

Зеркальный блеск, который создает слой металла, остается привлекательным и по сей день. А уж практичность такого решения говорит сама за себя.

Фурнитура – мало того что такие вентили, краны, лейки и дверные ручки не знают износа, они еще и сияют сверкающим серебристым блеском. Покрытие, кстати, в меньшей степени задерживает на себе кальциевые соли, очистить его проще.
Сантехника – решение такое выглядит радикально, но очень интересно. Хромировать в принципе можно любой предмет, тем более керамический, так что блистающая хромом раковина или душ вполне реальны.
Мелкие предметы – как правило, это аксессуары ванной и кухни, где сырость велика. Держатели, подставки, рейлинги, детали полок и прочее. Хромовое покрытие и от воды и пара защищает, и элегантности придает.
Кухонная утварь – столовые приборы, половники, черпаки, ножи и прочее также покрываются хромом, чтобы продлить срок эксплуатации изделия и ради его красоты.
То же самое касается мелкого декора – статуэток, подставок, рам для картин и зеркал, пюпитров, газетниц и прочего. Однако столь интенсивный серебристый блеск уместен лишь в современных стилях.

Применение хрома в первую очередь обусловлено его антикоррозийными качествами, но во вторую – его удивительным зеркальным блеском, делающим любые изделия столь яркими и запоминающимися.

Хром как тугоплавкий, но очень полезный в строительстве металл

Хром – тугоплавкий, очень твердый металл, обладающий необыкновенной стойкостью к коррозии. Эти уникальные качества и обеспечили ему столь высокую востребованность в промышленности и строительстве.

Потребитель чаще всего знаком не с изделиями из хрома, а с предметами, покрытыми тонким слоем металла. Ослепительный зеркальный блеск такого покрытия привлекателен сам по себе, однако имеет и чисто практическое значение. Хром устойчив к коррозии и способен защитить сплавы и металлы от ржавчины.

И сегодня мы ответим на вопросы о том, хром — это металл или неметалл, и если металл, то какой: черный или цветной, тяжелый или легкий. Также мы расскажем в каком виде хром встречается в природе, и каковы отличия хрома от никеля и других подобных металлов.

Что такое хром

Для начала поговорим о том, как выглядит хром, каковы металлы его содержащие, и в чем особенность такого вещества. Хром — это типичный металл серебристо-голубоватого цвета, тяжелый, по плотности превосходит железо, к тому же относится к категории тугоплавких – температура его плавления и кипения очень велики.

Элемент хром размещается в побочной подгруппе 6 группы в 4 периоде. Близок по свойствам к молибдену и вольфраму, хотя имеет и заметные отличия. Последние чаще всего проявляют лишь высшую степень окисления, в то время как хром проявляет валентность и два, и три, и шесть. Это означает, что элемент образует множество разнообразных соединений.

Именно соединения и дали название самому элементу – от греческого краска, цвет. Дело в том, что его соли и оксиды окрашены в самые разнообразные яркие цвета.

Данное видео расскажет о том, что такое хром:

Особенности и отличия по сравнению с другими металлами

При изучении металла наибольший интерес вызывали 2 свойства вещества: твердость и тугоплавкость. Хром относится к наиболее твердым металлам – занимает пятое место и уступает урану, иридию, вольфраму и бериллию. Однако качество это оказалось невостребованным, поскольку у металла были обнаружены более важные для промышленности свойства.

Хром плавится при 1907 С. Вольфраму или молибдену по этому показателю он уступает, но все равно относится к тугоплавким веществам. Правда, на температуру его плавления сильно влияют примеси.

Как многие из металлов, устойчивых к коррозии, хром образует на воздухе тонкую и очень плотную оксидную пленку. Последняя прикрывает доступ кислорода, азота и влаги к веществу, что и делает его неуязвимым. Особенность в том, что это качество он передает своему сплаву с железом: в присутствии элемента увеличивается потенциал а-фазы железа и в итоге сталь на воздухе тоже покрывается плотной оксидной пленкой. Это и есть секрет стойкости нержавеющей стали.
Являясь тугоплавким веществом, металл повышает и температуру плавления сплава. Жаропрочные и жаростойкие стали обязательно включают долю хрома, причем порой очень большую – до 60%. Еще более сильный эффект оказывает добавка и никеля, и хрома.
Хром образует сплавы и со своими собратьями по группе – молибденом и вольфрамом. Их используют для покрытия деталей, где требуется особенно высокая износостойкость в условиях высокой температуры.

Достоинства и недостатки хрома описаны ниже.

Хром как металл (фото)

Достоинства

Как и всякое другое вещество, металл обладает своими достоинствами и недостатками, а их совокупность определяет его использование.

Безусловный плюс вещества – коррозийная стойкость и возможность передавать это свойство своим сплавам. Хромовые нержавеющие стали имеют огромное значение, поскольку разом решили целый ряд проблем при строительстве судов, подводных лодок, каркасов зданий и так далее.
Устойчивость к коррозии обеспечивают другим способом – покрывают предмет тонким слоем металла. Популярность этого метода очень велика, на сегодня существует не меньше десятка способов хромирования в разных условиях и для получения разного результата.
Хромовый слой создает яркий зеркальный блеск, так что к хромированию прибегают не только для целей защиты сплава от коррозии, но и для получения эстетичного внешнего вида. Причем современные методы хромирования позволяют создать покрытие на любом материале – не только на металле, но и на пластике, и на керамике.
Получение жаропрочной стали при добавке хрома тоже стоит отнести к достоинствам вещества. Есть множество областей, где металлические детали должны работать при высоких температурах, а железо само по себе такой стойкостью к нагрузкам при температуре не обладает.
Из всех тугоплавких веществ он наиболее устойчив к кислотам и основаниям.
Плюсом вещества можно считать и его распространенность – 0,02% в земной коре, и относительно простой способ добычи и получения. Конечно, он требует энергозатрат, но не сравнить со сложной технологией получения титана, например.

Недостатки

К недостаткам стоит отнести качества, не позволяющие в полной мере использовать все свойства хрома.

В первую очередь, это сильная зависимость физических, а не только химических свойств от примесей. Даже температуру плавления металла было сложно установить, так как при наличии ничтожной доли азота или углерода показатель заметно менялся.
Несмотря на более высокую электропроводность по сравнению с алюминием, хром гораздо меньше используется в электротехнике и стоимость его довольно высока. Изготовить из него что-либо намного труднее: высокая температура плавления и твердость заметно ограничивают применение.
Чистый хром является ковким металлом, содержащий примеси становится очень твердым. Чтобы получить хотя бы относительно пластичный металл, его приходится подвергать дополнительной обработке, что, конечно, увеличивает расходы на изготовление.

Структура металла

Кристалл хрома имеет объемно-центрированную кубическую решетку, а=0,28845 нм. Выше температуры в 1830 С можно получить модификацию с гранецентрированной кубической решеткой.

При температуре в +38 С фиксируется фазовый переход второго рода с увеличением объема. При этом кристаллическая решетка вещества не изменяется, а вот его магнитные свойства становятся совершенно другими. До этой температуры – точки Нееля, хром проявляет свойства антиферромагнетика, то есть, является веществом, которое намагнитить практически невозможно. Выше точки Нееля металл становится типичным парамагнетиком, то есть, проявляет магнитные свойства в присутствии магнитного поля.

Свойства и характеристики

В нормальных условиях металл довольно инертен – и благодаря оксидной пленке и просто по природе своей. Однако при повышении температуры вступает в реакцию и с простыми веществами, и с кислотами, и с основаниями. Его соединения очень разнообразны и применяются очень широко. Физические характеристики металла, как упоминалось, сильно зависят от количества примесей. На практике дело имеют с хромом с чистотой до 99,5%. Его свойства таковы:

температура плавления – 1907 С. Эта величина служит границей между тугоплавкими и обычными веществами;
температура кипения – 2671 С;
твердость по шкале Мооса – 5;
электропроводность – 9 · 106 1/(Ом•м). По этому показателю хром уступает только серебру, меди и золоту;
удельное сопротивление –127 (Ом•мм2)/м;
теплопроводность вещества составляет 93,7 Вт/(м•K);
удельная теплоемкость –45 Дж/(г•K).

Теплофизические характеристики вещества несколько аномальны. В точке Нееля, где изменяется объем металла, коэффициент его теплового расширения резко увеличивается и продолжает расти с увлечением температуры. Также аномально ведет себя и теплопроводность – падает в точке Нееля и уменьшается при нагреве.

Элемент относится к числу необходимых: в человеческом организме ионы хрома являются участниками углеводного обмена и процесса регулировки выделения инсулина. Суточная доза составляет 50–200 мкг.

Хром нетоксичен, хотя в виде металлического порошка может вызвать раздражение слизистой. Трехвалентные его соединения тоже относительно безопасны и даже применяются в пищевой и спортивной промышленности. А вот шестивалентные для человека являются ядом, вызывают тяжелые поражения дыхательных путей и ЖКТ.

О производстве и цене на металл хром за кг сегодня мы поговорим далее.

В этом видеоролике будет показано, является ли покрытие хромовым:

Производство

Содержится хром в большом количестве разных минералов – часто сопровождает железо и свинец. Однако его содержание недостаточное, чтобы иметь промышленное значение. Перспективными являются лишь породы, включающие не менее 40% элемента, поэтому пригодных для добычи минералов немного, в основном это хромовый железняк или хромит.

Добывают минерал шахтным и карьерным методом в зависимости от глубины залегания. А так как руда изначально содержит большую долю металла, то практически никогда не обогащается, что, соответственно, упрощает и удешевляет процесс производства.

Для легирования стали используется около 70% добытого металла. Причем применяют его зачастую не в чистом виде, а в виде феррохрома. Последний можно получить прямо в шахтной электропечи или доменной – так получают углеродистый феррохром. Если требуется соединение с низким содержанием углерода, прибегают к алюминотермическому методу.

Этим способом получают и чистый хром, и феррохром. Для этого в плавильную шахту загружают шихту, включающую хромистый железняк, оксид хрома, натриевую селитру и алюминиевый порошок. Первую порцию – запальная смесь, поджигают, а остальную часть шихты загружают в расплав. В конце добавляют флюс – известь, чтоб облегчить извлечение хрома. Плавка занимает около 20 минут. После некоторого охлаждения шахту наклоняют, выпускают шлак, снова возвращают в исходное положение и вновь наклоняют, теперь уже в изложницу выводится и хром, и шлак. После охлаждения полученный блок разделяют.
Применяют и другой метод – металлотермической плавки. Проводится она в электропечи в поворачивающейся шахте. Шихту здесь разделяют на 3 части, каждая отличается составом. Этот метод позволяет извлечь большее количество хрома, но, главное – сокращает расход алюминия.
Если же требуется получить химически чистый металл, прибегают к лабораторному методу: высаживают кристаллы путем электролиза растворов хроматов.

Стоимость металла хром за 1 кг заметно колеблется, поскольку зависит от объема выпускаемого металлопроката – главного потребителя элемента. В январе 2017 года 1 тонна металла оценивалась в 7655 $.

Применение

Категории

Итак, применение хрома. Основной потребитель хрома – черная металлургия. Связано это со способностью металла передавать такие свои свойства, как стойкость к коррозии и твердость своим сплавам. Причем влияние он оказывает при добавлении в очень небольших количествах.

Все сплавы хрома и железа разделяют на 2 категории:

низколегированные – с долей хрома до 1,6%. В этом случае хром добавляет стали прочности и твердости. Если у обычной стали предел прочности составит 400–580 МПа, то та же марка стали с добавкой 1% вещества продемонстрирует предел равный 1000 МПа;
высоколегированные – содержат более 12% хрома. Здесь металл обеспечивает сплаву такую же стойкость к коррозии, какой обладает сам. Все нержавеющие стали называют хромовыми, поскольку именно этот элемент обеспечивает это качество.

Низколегированные стали относятся к конструкционным: из них изготавливают многочисленные детали машин – валы, зубчатые колеса, толкатели и так далее. Сфера использования нержавеющей стали огромна: металлические части турбин, корпуса корабля и подводных лодок, камеры сгорания, крепеж любого рода, трубы, швеллеры, уголки, листовая сталь и так далее.

Кроме того, хром увеличивает стойкость сплава к температуре: при содержании вещества от 30 до 66%, изделия из жаропрочной стали может выполнять свои функции при нагреве до 1200 С. Это материал для клапанов поршневых двигателей, для крепежа, для деталей турбин и прочего.

Если 70% хрома уходит на нужды металлургии, то остальные почти 30% используются для хромирования. Суть процесса сводится к нанесению на поверхность предмета из металла тонкого слоя хрома. Используются для этого самые разные методы, многие доступны домашним мастерам.

Хромирование можно разделить на 2 категории:

функциональное – его целью является предупредить коррозию изделия. Толщина слоя здесь больше, так что процесс хромирования занимает больше времени – порой до 24 часов. Кроме того, что хромовый слой предупредит ржавление, он заметно увеличивает износостойкость детали;
декоративное – хром создает зеркально-блестящую поверхность. Автолюбители и мотогонщики редко когда отказываются от возможности украсить свою машину хромированными деталями. Слой декоративности покрытия намного тоньше – до 0,0005 мм.

Хромирование активно используется в современном строительстве и при изготовлении мебели. Фурнитура с зеркальным покрытием, аксессуары ванной и кухни, кухонная утварь, детали мебели – изделия с хромовым покрытием на редкость популярны. А так как благодаря современным методом хромирования, покрытие можно создать буквально на любом предмете, появились и несколько нетипичные методы применения. Так, например, хромированную сантехнику к тривиальным решениям отнести нельзя.

Хром – металл с очень необычными свойствами, причем его качества востребованы в промышленности. В большинстве своем интерес представляют его сплавы и соединения, что лишь повышает значение металла для народного хозяйства.

Читайте также: