Карбид хрома(II) | это... Что такое Карбид хрома(II)? (original) (raw)

Карбид хрома(II)


Общие
Систематическое наименование	карбид хрома(II)
Химическая формула	Cr3C2
Физические свойства
Состояние (ст. усл.)	твёрдое
Молярная масса	180,009 г/моль
Плотность	6,68 г/см³
Термические свойства
Температура плавления	1895 °C
Температура кипения	3800 °C
Молярная теплоёмкость (ст. усл.)	98 Дж/(моль·К)
Теплопроводность (ст. усл.)	19,1 Вт/(м·K)
Классификация
Рег. номер CAS	12012-35-0
Рег. номер PubChem	3650773
Рег. номер EINECS	234-576-1

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

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 углеродосодержишие 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

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].

Удельное электрическое сопротивление 75 мкОм∙см
Коэффициент линейного теплового расширения 11,7∙10-6 1/K (20–1100 °C)
Микротвёрдость карбида хрома равна 10,4–20,2 ГПа, что связано с анизотропией кристаллической решетки
Модуль упругости 372 ГПа[3]

Химические свойства

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

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

↑ 1 2 Косолапова Т. Я. Карбиды. — Металлургия, 1968. — С. 300.
↑ Самсонов Г. В. Физическое материаловедение карбидов. — Наукова думка, 1974. — С. 454.
↑ Самсонов Г. В., Виницкий И. М. Тугоплавкие соединения (справочник). — Металлургия, 1976. — С. 560.
↑ 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.