क्रोमियम (द्वितीय) कार्बाइड: Difference between revisions

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Revision as of 12:34, 31 March 2023

क्रोमियम कार्बाइड[1]
Cr3C2structure.jpg
Chromium carbide Cr3C2.JPG
Names
IUPAC name
क्रोमियम (द्वितीय) कार्बाइड
Other names
क्रोमियम कार्बाइड
Identifiers
3D model (JSmol)
ChemSpider
  • InChI=1S/2C.3Cr checkY
    Key: UFGZSIPAQKLCGR-UHFFFAOYSA-N checkY
  • InChI=1/2C.3Cr/rC2Cr3/c3-1-5-2-4
    Key: UFGZSIPAQKLCGR-HMFAXLTNAU
  • [Cr]#C[Cr]C#[Cr]
Properties
Cr3C2
Molar mass 180.009 g/mol
Appearance gray orthorhombic crystals
Density 6.68 g/cm3
Melting point 1,895 °C (3,443 °F; 2,168 K)
Boiling point 3,800 °C (6,870 °F; 4,070 K)
reacts
Structure
Orthorhombic, oP20
Pnma, No. 62
Hazards
NFPA 704 (fire diamond)
1
2
1
NIOSH (US health exposure limits):
PEL (Permissible)
 TWA 1 mg/m3[2]
REL (Recommended)
 TWA 0.5 mg/m3[2]
IDLH (Immediate danger)
 250 mg/m3[2]
Except where otherwise noted, data are given for materials in their standard state (at 25 °C [77 °F], 100 kPa).
checkY verify (what is checkY☒N ?)

क्रोमियम(II) कार्बाइड सिरेमिक (चीनी मिट्टी) यौगिक है। जो कई रासायनिक रचनाओं में उपस्तिथ होता है। चूँकि Cr3C2, Cr7C3, और Cr23C6 मानक परिस्थितियों में यह ग्रे ठोस के रूप में उपस्तिथ होता है। यह अत्यंत कठिन और संक्षारण प्रतिरोधी है। यह अपवर्तन (धातुकर्म) यौगिक भी है। जिसका अर्थ है कि यह उच्च तापमान पर भी अपनी शक्ति बनाए रखता है। ये गुण इसे धातु मिश्र धातुओं के लिए योजक के रूप में उपयोगी बनाते हैं। जब क्रोमियम कार्बाइड क्रिस्टल धातु की सतह में एकीकृत होते हैं। अतः यह धातु के पहनने के प्रतिरोध और संक्षारण प्रतिरोध में सुधार करता है और इन गुणों को ऊंचे तापमान पर बनाए रखता है। इस उद्देश्य के लिए सबसे कठिन और सबसे अधिक उपयोग की जाने वाली रचना Cr3C2 है।

चूँकि Cr3C2 यौगिक का खनिज रूप टोंगबाइट है।[3] अतः आइसोवाइट , (Cr,Fe)
23C
6, संबंधित खनिज है और दोनों अत्यंत दुर्लभ हैं।[4] फिर भी अन्य क्रोमियम युक्त कार्बाइड खनिज यारलॉन्गाइट, Cr4Fe4NiC4 है।[5]

गुण

सामान्यतः तीन भिन्न-भिन्न रासायनिक रचनाओं के अनुरूप क्रोमियम कार्बाइड के लिए तीनभिन्न-भिन्न क्रिस्टल संरचनाएं हैं। चूँकि Cr23C6 में घनीय क्रिस्टल संरचना और 976 kg/mm2 की विकर्स कठोरता है। अतः Cr7C3 में हेक्सागोनल क्रिस्टल संरचना और 1336 kg/mm2 की सूक्ष्म कठोरता है। जिससे कि Cr3C2 तीन रचनाओं में सबसे अधिक टिकाऊ होती है और इसमें 2280 kg/mm2 की सूक्ष्म कठोरता के साथ एक ऑर्थोरोम्बिक क्रिस्टल संरचना है।[6] इस कारण Cr3C2 सतह के उपचार में प्रयुक्त क्रोमियम कार्बाइड का प्राथमिक रूप है।

संश्लेषण

यांत्रिक मिश्र धातु के माध्यम से क्रोमियम कार्बाइड का संश्लेषण प्राप्त किया जा सकता है। इस प्रकार की प्रक्रिया में ग्रेफाइट के रूप में धात्विक क्रोमियम और शुद्ध कार्बन को बॉल मिल में लोड किया जाता है और महीन पाउडर बनाया जाता है। चूँकि घटकों को पीसने के पश्चात् उन्हें गोली में दबाया जाता है और गर्म आइसोस्टैटिक दबाव के अधीन किया जाता है। अतः गर्म आइसोस्टैटिक दबाव सीलबंद ओवन में अक्रिय गैस, मुख्य रूप से आर्गन का उपयोग करता है। जिससे कि यह दबाव वाली गैस ओवन के गर्म होने पर सभी दिशाओं से नमूने पर दबाव डालती है। जो कि गर्मी और दबाव के कारण ग्रेफाइट और धात्विक क्रोमियम प्रतिक्रिया करते हैं और क्रोमियम कार्बाइड बनाते हैं। प्रारंभिक मिश्रण में कार्बन सामग्री का प्रतिशत घटने से Cr7C3 और क्रोमियम कार्बाइड के Cr23C6 रूपों की उपज में वृद्धि होती है।[6]

क्रोमियम कार्बाइड के संश्लेषण के लिए अन्य विधि क्रोमियम ऑक्साइड, शुद्ध एल्यूमीनियम और ग्रेफाइट का उपयोग स्व-प्रसारित एक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रिया में करती है। जो निम्नानुसार आगे बढ़ती है।[6]

3Cr2O3 + 6Al + 4C → 2Cr3C2 + 3Al2O3

इस विधि में अभिकारकों को पीसकर बॉल मिल में मिश्रित किया जाता है। मिश्रित पाउडर को फिर गोली में दबाया जाता है और आर्गन के निष्क्रिय वातावरण में रखा जाता है। इसके पश्चात् नमूने को गर्म किया जाता है। अतः गर्म तार, चिंगारी, लेज़र या ओवन गर्मी प्रदान कर सकता है। एक्सोथर्मिक प्रतिक्रिया प्रारंभ की जाती है और परिणामी गर्मी पूर्ण नमूने में प्रतिक्रिया का प्रसार करती है।

उपयोग

सामान्यतः क्रोमियम कार्बाइड धातु के घटकों की सतह के उपचार में उपयोगी होता है। क्रोमियम कार्बाइड का उपयोग थर्मल छिड़काव के रूप में जानी जाने वाली विधि में किसी अन्य धातु की सतह को कोट (परत) करने के लिए किया जाता है। चूँकि Cr3C2 पाउडर को ठोस निकल-क्रोमियम के साथ मिलाया जाता है। इस मिश्रण को फिर बहुत उच्च तापमान पर गर्म किया जाता है और उस वस्तु पर छिड़काव किया जाता है जहां यह सुरक्षात्मक परत बनाता है। यह परत अनिवार्य रूप से अपना स्वयं का धातु मैट्रिक्स सम्मिश्र है। जिसमें निकल-क्रोमियम मैट्रिक्स में एम्बेडेड कठोर सिरेमिक Cr3C2 कण सम्मिलित है। मैट्रिक्स स्वयं लेप के संक्षारण प्रतिरोध में योगदान देता है। जिससे कि निकल और क्रोमियम दोनों अपने धातु रूप में संक्षारण प्रतिरोधी होते हैं। अतः लेप पर अत्यधिक छिड़काव करने के पश्चात् लेपित भाग को आधार धातु की कपलिंग शक्ति की स्थिति में और कठोरता के स्थिति में भी सर्वोत्तम परिणामों तक पहुंचने के लिए प्रसार ताप उपचार के माध्यम से चला जाता है।

चूँकि अन्य विधि ओवरले प्लेट्स के रूप में क्रोमियम कार्बाइड का उपयोग करती है। यह पूर्वनिर्मित क्रोमियम कार्बाइड-लेपित स्टील प्लेटें हैं। जो प्रदर्शन को उत्तम बनाने के लिए उपस्तिथा संरचनाओं या मशीनरी पर वेल्ड की जाती हैं।

अधिकाशतः बड़े अनाज के विकास को रोककर कठोरता में सुधार करने के लिए क्रोमियम कार्बाइड को सीमेंटेड कार्बाइड से बने काटने के उपकरण में योजक के रूप में प्रयोग किया जाता है।[7] चूँकि सबसे कठिन काटने के उपकरण में प्राथमिक घटक टंगस्टन कार्बाइड है। अतः टंगस्टन कार्बाइड को अन्य कार्बाइड जैसे टाइटेनियम कार्बाइड, नाइओबियम कार्बाइड और क्रोमियम कार्बाइड के साथ मिलाया जाता है और कोबाल्ट मैट्रिक्स के साथ सिंटरिंग किया जाता है। जिससे कि Cr3C2 समग्र में बड़े दानों को बनने से रोकता है। जिसके परिणामस्वरूप उत्तम कठोरता की महीन दाने वाली संरचना होती है।

स्टेनलेस स्टील और अन्य मिश्र धातुओं में क्रोमियम कार्बाइड के अवांछित गठन से इंटरग्रेनुलर करोसिऑन (अंतराकणिक संक्षारण) हो सकती है।

संदर्भ

  1. ↑ Lide, David R. (1998), Handbook of Chemistry and Physics (87 ed.), Boca Raton, Florida: CRC Press, pp. 4–52, ISBN 0-8493-0594-2
  2. ↑ 2.0 2.1 2.2 NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards. "#0141". National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH).
  3. ↑ Tongbaite: Mineral information, data and localities, Mindat.org
  4. ↑ Generalov ME, Naumov VA, Mokhov AV, Trubkin NV, "Isovite (Cr,Fe)23C6 - a new mineral from the gold-platinum bearing placers of the Urals", Zapiski Vserossiyskogo mineralogicheskogo obshchestva, vol. 127, pp.26-37, 1998.
  5. ↑ Mindat, http://www.mindat.org/min-35899.html
  6. ↑ 6.0 6.1 Cintho, Osvaldo; Favilla, Eliane; Capocchi, Jose (1 July 2007). "Mechanical–thermal synthesis of chromium carbides". Journal of Alloys and Compounds. 439 (1–2): 189–195. doi:10.1016/j.jallcom.2006.03.102.
  7. ↑ Ellis, Jonathan; Haw, Michael (November 1997). "क्रोमियम कार्बाइड". Materials World. 5 (11).


बाहरी संबंध

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