金属プロファイル: クロム

南アフリカの Hernic Ferrochrome 鉱山のクロマイト鉱石。

テレンス・ベル

クロム金属は、クロムめっき (単に「クロム」と呼ばれることが多い) での使用が最も広く認識されていますが、その最大の用途は、 ステンレス鋼 .どちらの用途も、クロムの硬度、耐腐食性の恩恵を受けます。腐食、光沢のある外観のために磨く能力。

プロパティ

• 原子記号: Cr
• 原子番号: 24
• 原子量: 51.996g/mol¹
• 要素カテゴリ: 遷移金属
• 密度: 7.19g/cm³20℃で
• 融点: 3465°F (1907°C)
• 沸点: 4840°F (2671°C)
• モース硬度：5.5

特徴

クロムは硬質で灰色の金属で、驚くほどの耐腐食性で高く評価されています。純クロムは磁性があり脆いが、合金化すると作ることができる 可鍛性 光沢のある銀色の仕上げに磨き上げます。

クロムの名前の由来 クロム、 酸化クロムなどの鮮やかでカラフルな化合物を生成する能力があるため、色を意味するギリシャ語です。

歴史

1797 年、フランスの化学者ニコラス＝ルイ ヴォーグランは、クロコアイト (クロム含有鉱物) を炭酸カリウムで処理し、黒鉛るつぼ内で生成したクロム酸を炭素で還元することにより、最初の純粋なクロム金属を生成しました。

クロム化合物は何千年もの間、染料や塗料に使用されてきましたが、ヴォーグランの発見後、金属用途でのクロムの使用が発展し始めました。 19 世紀後半から 20 世紀初頭にかけて、ヨーロッパの冶金学者は積極的に金属の実験を行っていました。 合金 、より強く、より耐久性のある製品を製造しようとしています 鋼鉄 .

1912 年、英国の Firth Brown Laboratories で働いていたとき、冶金学者の Harry Brearley は、銃身用のより弾力性のある金属を見つけることを任されました。彼は、融点が高いことで知られていたクロムを従来の炭素鋼に加え、最初のステンレス鋼を製造しました。しかし、ほぼ同時期に、米国の Elwood Haynes やドイツの Krupp のエンジニアなども、クロム含有鋼合金を開発していました。電気アーク炉の開発により、ステンレス鋼の大量生産がその後すぐに続きました。

同じ時期に、金属の電気めっきに関する研究も行われ、次のような安価な金属が可能になりました。 鉄 と ニッケル 、美的品質だけでなく、摩耗や腐食に対するクロムの耐性を外装に採用すること。最初のクロム機能は、1920 年代後半に自動車や高級時計に登場しました。

製造

工業用クロム製品には、クロム金属、フェロクロム、クロム化学薬品、および鋳物砂が含まれます。近年、クロム材料の生産における垂直統合が進む傾向にあります。つまり、より多くの企業がクロマイト鉱石の採掘に関与し、それをクロム金属、フェロクロム、そして最終的にはステンレス鋼に加工しています.

2010 年にクロマイト鉱石 (FeCr₂〇₄）、クロム生産のために抽出された主要鉱物は2,500万トンでした。フェロクロムの生産量は約 700 万トン、金属クロムの生産量は約 40,000 トンでした。フェロクロムは電気アーク炉のみを使用して製造されますが、金属クロムは電解法、シリコサーミック法、およびアルミノサーミック法によって製造できます。

フェロクロムの製造中に、電気アーク炉によって生成される熱は 5070 に達します ° F (2800 ° C) は、石炭とコークスが炭素熱反応によってクロム鉱石を還元する原因となります。炉床で十分な材料が製錬されると、溶融金属は排出され、大きな鋳物に固化されてから粉砕されます。

高純度クロム金属のアルミノテルミウム生産は、現在生産されているクロム金属の 95% 以上を占めています。このプロセスの最初のステップでは、クロマイト鉱石を 2000 年の空気中でソーダと石灰で焙煎する必要があります。 ° F (1000 ° C)、カルシンを含むクロム酸ナトリウムを生成します。廃棄物から浸出され、還元されて酸化クロム (Cr) として沈殿します。₂〇₃）。

次に、酸化クロムを粉末と混合します。 アルミニウム 大きな粘土るつぼに入れます。過酸化バリウムと マグネシウム 次に粉末を混合物の上に広げ、るつぼを砂 (断熱材として機能) で囲みます。

混合物が点火され、酸化クロムからの酸素がアルミニウムと反応して酸化アルミニウムを生成し、それによって純度97～99%の溶融クロム金属が放出されます。

米国地質調査所の統計によると、2009 年のクロマイト鉱石の最大の生産国は南アフリカ (33%)、インド (20%)、カザフスタン (17%) でした。最大のフェロクロム製造会社には、Xstrata、Eurasian Natural Resources Corp. (カザフスタン)、Samancor (南アフリカ)、Hernic Ferrochrome (南アフリカ) などがあります。

アプリケーション

国際クロム開発協会によると、2009 年に採掘されたクロマイト鉱石全体のうち、95.2% が冶金産業で消費され、3.2% が耐火物および鋳造産業で消費され、1.6% が化学製造業者で消費されました。クロムの主な用途は、ステンレス鋼、合金鋼、および非鉄合金です。

ステンレス鋼とは、10% から 30% のクロム (重量) を含み、通常の鋼ほど簡単に腐食したり錆びたりしない一連の鋼を指します。 150 から 200 の異なるステンレス鋼組成が存在しますが、これらの約 10% のみが通常使用されています。

クロム超合金の商品名

商標名	クロム含有量 (% 重量)
ハステロイX	22
WI-52	21
ワスパロイ	20
ニモニック	20
IN-718	19
ステンレス鋼	17-25
インコネル	14-24
Udimet-700	15

ソース:

サリー、アーサー・ヘンリー、エリック・A・ブランデス。 クロム .ロンドン：バターワース、1954年。

ストリート、アーサー。 & アレクサンダー、W. O. 1944。 人間に奉仕する金属 .第 11 版 (1998 年)。

国際クロム開発協会 (ICDA)。

ソース： www.icdacr.com