El carburo de cromo (II) es un compuesto cerámico que existe en varias composiciones químicas: Cr 3 C 2 , Cr 7 C 3 y Cr 23 C 6 . En condiciones estándar existe como un sólido gris. Es extremadamente duro y resistente a la corrosión . También es un compuesto refractario , lo que significa que también conserva su resistencia a altas temperaturas. Estas propiedades lo hacen útil como aditivo para aleaciones metálicas . Cuando los cristales de carburo de cromo se integran en la superficie de un metal, mejoran la resistencia al desgaste y la resistencia a la corrosión del metal, y mantienen estas propiedades a temperaturas elevadas. La composición más dura y más utilizada para este propósito es Cr 3 C 2 .
La forma mineral del compuesto Cr 3 C 2 es tongbaíta . [3] Isovita, (Cr,Fe)
23do
6, es un mineral relacionado. Ambos son extremadamente raros. [4] Otro mineral de carburo rico en cromo es la yarlongita, Cr 4 Fe 4 NiC 4 . [5]
Hay tres estructuras cristalinas diferentes para el carburo de cromo correspondientes a las tres composiciones químicas diferentes. Cr 23 C 6 tiene una estructura cristalina cúbica y una dureza Vickers de 976 kg/mm 2 . [6] Cr 7 C 3 tiene una estructura cristalina hexagonal y una microdureza de 1336 kg/mm 2 . [6] Cr 3 C 2 es la más duradera de las tres composiciones y tiene una estructura cristalina ortorrómbica con una microdureza de 2280 kg/mm 2 . [6] Por esta razón, Cr 3 C 2 es la forma principal de carburo de cromo utilizada en el tratamiento de superficies.
La síntesis de carburo de cromo se puede lograr mediante aleación mecánica . En este tipo de proceso, el cromo metálico y el carbono puro en forma de grafito se cargan en un molino de bolas y se muelen hasta obtener un polvo fino. Después de que los componentes se han molido, se prensan en un pellet y se someten a prensado isostático en caliente . El prensado isostático en caliente utiliza un gas inerte, principalmente argón , en un horno sellado. Este gas presurizado aplica presión a la muestra desde todas las direcciones mientras se calienta el horno. El calor y la presión hacen que el grafito y el cromo metálico reaccionen y formen carburo de cromo. La disminución del porcentaje de contenido de carbono en la mezcla inicial da como resultado un aumento en el rendimiento de las formas Cr 7 C 3 y Cr 23 C 6 de carburo de cromo. [7]
Otro método para la síntesis de carburo de cromo utiliza óxido de cromo, aluminio puro y grafito en una reacción exotérmica autopropagante que procede de la siguiente manera: [7]
En este método, los reactivos se muelen y se mezclan en un molino de bolas. Luego, el polvo mezclado se prensa hasta formar una pastilla y se coloca bajo una atmósfera inerte de argón. Luego, se calienta la muestra. Un alambre calentado, una chispa, un láser o un horno pueden proporcionar el calor. Se inicia la reacción exotérmica y el calor resultante la propaga por el resto de la muestra.
El carburo de cromo es útil en el tratamiento de superficies de componentes metálicos. El carburo de cromo se utiliza para recubrir la superficie de otro metal en una técnica conocida como pulverización térmica . El polvo de Cr 3 C 2 se mezcla con níquel-cromo sólido . Luego, esta mezcla se calienta a temperaturas muy altas y se pulveriza sobre el objeto que se está recubriendo, donde forma una capa protectora. Esta capa es esencialmente su propio compuesto de matriz metálica , que consiste en partículas de cerámica dura de Cr 3 C 2 incrustadas en una matriz de níquel-cromo. La matriz en sí misma contribuye a la resistencia a la corrosión del recubrimiento porque tanto el níquel como el cromo son resistentes a la corrosión en su forma metálica. Después de sobrepulverizar el recubrimiento, la pieza recubierta debe pasar por un tratamiento térmico de difusión para alcanzar los mejores resultados en materia de fuerza de acoplamiento al metal base y también en materia de dureza.
Otra técnica utiliza carburo de cromo en forma de placas superpuestas. Se trata de placas de acero prefabricadas recubiertas de carburo de cromo, que se utilizan para soldarlas a estructuras o maquinarias existentes con el fin de mejorar el rendimiento.
El carburo de cromo se utiliza como aditivo en herramientas de corte hechas de carburos cementados , con el fin de mejorar la dureza al evitar el crecimiento de granos grandes. [8] El componente principal en la mayoría de las herramientas de corte extremadamente duras es el carburo de tungsteno . El carburo de tungsteno se combina con otros carburos como el carburo de titanio, el carburo de niobio y el carburo de cromo y se sinteriza junto con una matriz de cobalto. Cr 3 C 2 evita que se formen granos grandes en el compuesto, lo que da como resultado una estructura de grano fino de dureza superior.
La formación no deseada de carburos de cromo en acero inoxidable y otras aleaciones puede provocar corrosión intergranular .