Карбид хрома(II)

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Карбид хрома(II)
Chromium carbide Cr3C2.JPG
Карбид хрома(II)
Общие
Систематическое
наименование
карбид хрома(II)
Хим. формула Cr3C2
Физические свойства
Состояние твёрдое
Молярная масса 180,009 г/моль
Плотность 6,68 г/см³
Термические свойства
Т. плав. 1895 °C
Т. кип. 3800 °C
Мол. теплоёмк. 98 Дж/(моль·К)
Теплопроводность 19,1 Вт/(м·K)
Классификация
Рег. номер CAS 12012-35-0
PubChem 3650773
Рег. номер EINECS 234-576-1
SMILES
ChemSpider 21171152
Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иначе.

Карбид хрома(II) — химическое соединение металла хрома и углерода с формулой Cr3C2. Представляет собой упорядоченную фазу с очень узкой областью гомогенности. Содержание углерода в карбиде хрома составляет 13,34% по массе.

Получение[править | править вики-текст]

Карбид хрома можно получить одним из следующих способов[1].

  • Непосредственным насыщением хрома углеродом:
\mathsf{3Cr +2C  \ \xrightarrow\ Cr_3C_2 }
Порошкообразный углерод может быть заменен на углеродосодержащие газы (например метан), в этом случае реакция имеет следующий вид :
\mathsf{Cr +H_2+CH_4  \ \xrightarrow{600-800^oC }\ Cr_3C_2 +H_2+(CH)  }
где символом (СН) обозначены продукты разложения углеводородов
  • Восстановлением оксида хрома углеродом с последующим образованием карбида:
В основе процесса лежит реакция:
\mathsf{3Cr_2O_3 +13C  \ \xrightarrow\ 2Cr_3C_2 +9CO }
Образование карбида Cr3C2 начинается при температуре 1150–1200 °C через образование низших карбидов хрома (Cr23C6, Cr7C3). Повышение температуры до 1500–1600 °C приводит к образованию однофазного карбида Cr3C2 с незначительным содержанием свободного углерода. Обычно процесс получения карбида ведут в среде водорода.

Физические свойства[править | править вики-текст]

Карбид хрома представляет собой порошок серого цвета. Имеет ромбическую решетку, в которой каждый из 8 атомов углерода расположен в центре трехгранной призмы, в углах которой находятся атомы хрома. Пространственная группа Pnma, периоды решетки а = 0,5532 нм, b = 0,2829 нм, c = 1,1471 нм.Плавление карбида хрома происходит инконгруэнтно по перитектической реакции[2].

Химические свойства[править | править вики-текст]

Карбид хрома является стойким соединением по отношению к действию всех минеральных кислот. При действии расплавленной селитры и перекиси натрия окисляется. Кипящая концентрированная хлорная кислота разлагает карбид хрома с выделением ацетилена.

Среди карбидов переходных металлов IV, V, VI групп, карбид хрома является самым стойким при высокотемпературном окислении. Так, окисление карбида хрома в виде порошка начинается при температуре около 700 °C, а в виде компактных образцов окисляется при температуре выше 1000–1100 °C[1].

Применение[править | править вики-текст]

Карбид хрома может входить в состав различных керметов и покрытий, работающих в условиях износа, повышенных температур и в агрессивных средах[4]. Является основным компонентом безвольфрамовых твёрдых сплавов марки КХН (карбид хрома – никель). Близость коэффициента термического расширения Cr3C2 к КТР стали позволяет наносить карбидохромовые покрытия, в которых отсутствуют значительные остаточные напряжения.

Примечания[править | править вики-текст]

  1. 1 2 Косолапова Т. Я. Карбиды. — Металлургия, 1968. — С. 300.
  2. Самсонов Г. В. Физическое материаловедение карбидов. — Наукова думка, 1974. — С. 454.
  3. Самсонов Г. В., Виницкий И. М. Тугоплавкие соединения (справочник). — Металлургия, 1976. — С. 560.
  4. V. Singh, R. Diaz, K. Balani, A. Agarwal, S. Seal. Chromium carbide-CNT nanocomposites with enhanced mechanical properties // Acta Materialia, 2009. Vol.57. Р.335-344.