Le carbure de chrome est un composé céramique qui existe sous plusieurs compositions chimiques différentes: Cr3 C2, Cr7 C3 et Cr23 C6. Dans des conditions standard, il existe sous forme de matière grise. Le chrome est un métal très dur et résistant à la corrosion. Il est également ignifuge, ce qui signifie qu'il reste solide même à des températures élevées.
Ces propriétés du chrome le rendent utile comme additif dans les alliages métalliques. Lorsque des cristaux de carbure sont intégrés à la surface du matériau, cela améliore la résistance à l'usure et à la corrosion et conserve également ces propriétés à des températures élevées. Le composé le plus complexe et le plus couramment utilisé à cette fin est le Cr3 C2.
Les minéraux associés incluent la tongbaite et l'isovite (Cr, Fe) 23 C6, toutes deux extrêmement rares. Un autre minéral riche en carbure est la yarlongite Cr4 Fe4 NiC4.
Propriétés du chrome
Il y atrois structures cristallines différentes pour le carbure correspondant à trois compositions chimiques différentes:
- Cr23 C6 a une structure cubique et une dureté Vickers de 976 kg/mm2.
- Cr7 C3 a une structure cristalline hexagonale et une microdureté de 1336 kg/mm2.
- Cr3 C2 est la plus durable des trois compositions et a une structure rhombique avec une microdureté de 2280 kg/mm2.
Pour cette raison, Cr3 C2 est la formule principale du carbure de chrome utilisé dans le traitement de surface.
Synthèse
La liaison carbure peut être obtenue par alliage mécanique. Dans ce type de procédé, le chrome métallique et le carbone sous forme de graphite sont introduits dans un broyeur à boulets et broyés en une poudre fine. Après broyage des composants, ils sont combinés en granulés et soumis à un pressage isostatique à chaud. Cette opération utilise un gaz inerte, principalement de l'argon dans un four étanche.
Cette substance sous pression exerce une pression sur l'échantillon de tous les côtés pendant que le four chauffe. La chaleur et la pression font réagir le graphite et le métal et forment du carbure de chrome. Une diminution du pourcentage de carbone dans le mélange initial entraîne une augmentation du rendement des formes Cr7 C3 et Cr23 C6.
Une autre méthode de synthèse du carbure de chrome utilise de l'oxyde, de l'aluminium pur et du graphite dans une réaction exothermique auto-propagée qui se déroule comme suit:
3Cr2O3 + 6Al + 4C → 2Cr3C2 + 3Al 2O3
Dans cette méthode, les réactifsbroyé et mélangé dans un broyeur à boulets. La poudre uniforme est ensuite comprimée en un comprimé et placée sous atmosphère inerte d'argon. L'échantillon est ensuite chauffé. Un fil chaud, une étincelle, un laser ou un four peut fournir de la chaleur. Une réaction exothermique est initiée et la vapeur qui en résulte propage l'effet dans le reste de l'échantillon.
Production de carbures de chrome
De nombreuses entreprises créent la substance en combinant la réduction aluminothermique et le traitement sous vide à des températures de 1 500 °C et plus. Un mélange de chrome métallique, d'oxyde et de carbone est préparé puis chargé dans un four sous vide. La pression dans le four est réduite et la température est portée à 1500°C. Le carbone réagit ensuite avec l'oxyde pour former du monoxyde de métal et gazeux, qui est évacué vers des pompes à vide. Le chrome se combine ensuite avec le carbone restant pour former du carbure.
L'équilibre exact entre ces composants détermine le contenu de la substance résultante. Ceci est soigneusement contrôlé pour garantir que la qualité du produit est adaptée aux marchés exigeants tels que l'aérospatiale.
Production de chrome métallique
- Les chercheurs découvrent une nouvelle classe de carbures qui tirent leur stabilité d'une structure désordonnée.
- Les résultats de l'étude jettent les bases de futures enquêtes sur les nouveaux carbures utiles dans les applications pratiques.
- Créer des nitrures 2D est devenu plus facile.
Métal quiutilisé dans de nombreuses entreprises, produit par réduction aluminothermique, où se forme un mélange d'oxyde de chrome et de poudre d'aluminium. Ils sont ensuite chargés dans un récipient de torréfaction où le mélange est enflammé. L'aluminium réduit l'oxyde de chrome en scories de métal et d'alumine à une température de 2 000 à 2 500 °C. Cette substance forme un bain fondu au fond de la chambre de cuisson, où elle peut être recueillie lorsque la température a suffisamment baissé. Sinon, le contact sera difficile et très dangereux. Ensuite, la substance initiale est transformée en poudre et utilisée comme matière première pour la production de carbure de chrome.
Meulage supplémentaire
Le broyage du carbure de chrome et de sa substance initiale est effectué dans des broyeurs. Lors du broyage de poudres métalliques fines, il existe toujours un risque d'explosion. C'est pourquoi les moulins sont spécialement conçus pour faire face à ces dangers potentiels. La réfrigération cryogénique (le plus souvent à l'azote liquide) est également appliquée à l'installation pour faciliter le broyage.
Revêtement résistant à l'usure
Les carbures sont durs et donc une utilisation courante du chrome est de fournir des revêtements résistants à l'usure sur les pièces qui doivent être protégées. En combinaison avec une matrice métallique protectrice, il est possible de développer des agents anti-corrosion et anti-usure faciles à appliquer et rentables. Ces revêtements sont réalisés par soudure ou projection thermique. En combinaison avec d'autres substances résistantes, le carbure de chrome peut être utilisé pourformant des outils de coupe.
Électrodes de soudage
Ces tiges en carbure de chrome sont de plus en plus utilisées à la place des anciens composants contenant du ferrochrome ou du carbone. Ils donnent des résultats supérieurs et plus cohérents. Dans ces électrodes de soudage, du carbure de chrome II est créé pendant le processus de liaison pour fournir une couche d'usure. Cependant, la formation de carbures est déterminée par les conditions exactes du joint fini. Et par conséquent, il peut y avoir des changements entre eux qui ne sont pas visibles pour les électrodes contenant du carbure de chrome. Cela se reflète dans la résistance à l'usure de la soudure déposée.
Lors de l'essai d'une roue en caoutchouc de sable sec, il a été constaté que le taux d'usure du composé appliqué sur des électrodes en ferrochrome ou en carbone était 250 % plus élevé. Comparé au carbure de chrome.
La tendance dans l'industrie du soudage des électrodes enrobées aux fils fourrés profite à la substance. Le carbure de chrome est utilisé presque exclusivement dans l'élément pulvérisé au lieu du ferrochrome à haute teneur en carbone car il ne souffre pas de l'effet de dilution causé par l'excès de fer qu'il contient.
Cela signifie qu'un revêtement contenant une plus grande quantité de particules dures, qui a une haute résistance à l'usure, peut être obtenu. Par conséquent, comme il y a un passage des électrodes en baguette au fil fourré en raison des avantages de l'automatisation et de la productivité plus élevée associée à la technologie de soudage de cette dernière substance, le marché du carbure est en augmentation.
Utilisations typiquessont: le rechargement des vis de convoyeur, des pales de mélangeur de carburant, des turbines de pompe et des applications générales de chrome où la résistance à l'usure est requise.
Spray thermique
Lorsqu'il est pulvérisé à chaud, le carbure de chrome est combiné à une matrice métallique telle que le nickel-chrome. En règle générale, le rapport de ces substances est de 3:1, respectivement. Une matrice métallique est présente pour lier le carbure au substrat revêtu et fournir un degré élevé de résistance à la corrosion.
La combinaison de cette propriété et de la résistance à l'usure signifie que les revêtements CrC-NiCr projetés thermiquement conviennent comme barrière contre l'usure à haute température. C'est pour cette raison qu'ils sont de plus en plus utilisés sur le marché aérospatial. Les applications typiques ici sont les revêtements pour les mandrins de barres, les matrices d'estampage à chaud, les vannes hydrauliques, les pièces de machines, la protection contre l'usure des composants en aluminium et les applications générales avec une bonne résistance à la corrosion et à l'abrasion à des températures allant jusqu'à 700-800°C.
Alternative au chromage
Nouvelle application pour les revêtements projetés thermiquement en remplacement de la saturation des produits durs. Le chromage dur produit une coque résistante à l'usure avec une bonne qualité de surface à faible coût. Le chromage est obtenu en plongeant l'objet à saturer dans un récipient d'une solution chimique contenant du chrome. Un courant électrique traverse alors le réservoir, ce qui provoque le dépôt de matière sur les pièces etformation d'un revêtement cohérent. Cependant, des préoccupations environnementales croissantes sont associées à l'élimination des eaux usées de la solution de galvanoplastie utilisée, et ces problèmes ont entraîné une augmentation du coût du processus.
Les revêtements en carbure de chrome ont une résistance à l'usure deux fois et demie à cinq fois supérieure à celle du chromage dur et ne posent aucun problème d'élimination des eaux usées. Par conséquent, ils sont de plus en plus utilisés pour le chromage dur, en particulier lorsque la résistance à l'usure est importante ou qu'un revêtement épais est requis pour une grande partie. Il s'agit d'un domaine intéressant et à croissance rapide qui deviendra plus important à mesure que le coût de la conformité environnementale augmentera.
Outils de coupe
Le matériau prédominant ici est la poudre de carbure de tungstène, qui est frittée avec du cob alt pour produire des objets extrêmement durs. Pour améliorer la ténacité de ces outils de coupe, des carbures de titane, de niobium et de chrome sont ajoutés au matériau. Le rôle de ce dernier est d'empêcher la croissance des grains lors du frittage. Sinon, des cristaux excessivement gros se formeront pendant le processus, ce qui peut dégrader la ténacité de l'outil de coupe.
