Карбид хрома(II)
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 | |
Температура | |
• плавления | 1895 °C |
• кипения | 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 | [Cr]#C[Cr]C#[Cr] |
InChI | InChI=1S/2C.3Cr/q2*-1;;;+2 GVEHJMMRQRRJPM-UHFFFAOYSA-N |
ChemSpider | 21171152 |
Безопасность | |
NFPA 704 | ![]() 2 1 1 |
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное. |
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:
- Порошкообразный углерод может быть заменен на углеродосодержащие газы (например метан), в этом случае реакция имеет следующий вид:
- где символом (СН) обозначены продукты разложения углеводородов
- Восстановлением оксида хрома(III) углеродом с последующим образованием карбида:
- В основе процесса лежит реакция:
- 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 трёхгранной 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 и 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 (недоступная ссылка) // Acta Materialia, 2009. Vol.57. Р.335-344.