Le chrome métal est le plus largement reconnu pour son utilisation dans le chromage (qui est souvent appelé simplement «chrome»), mais sa plus grande utilisation est comme ingrédient dans aciers inoxydables. Les deux applications bénéficient de la dureté du chrome, de la résistance aux corrosion, et capacité à être polie pour une apparence brillante.
Propriétés
- Symbole atomique: Cr
- Numéro atomique: 24
- Masse atomique: 51,996 g / mol1
- Catégorie d'élément: Métal de transition
- Densité: 7,19 g / cm3 à 20 ° C
- Point de fusion: 3465 ° F (1907 ° C)
- Point d'ébullition: 4840 ° F (2671 ° C)
- Dureté de Moh: 5,5
Les caractéristiques
Le chrome est un métal dur et gris qui est apprécié pour son incroyable résistance à la corrosion. Le chrome pur est magnétique et fragile, mais lorsqu'il est allié, il peut être fabriqué malléable et poli pour une finition brillante et argentée.
Le chrome tire son nom de khrōma, un mot grec signifiant couleur, en raison de sa capacité à produire des composés vifs et colorés, tels que l'oxyde de chrome.
Histoire
En 1797, le chimiste français Nicolas-Louis Vauguelin a produit le premier chrome pur en traitant la crocoïte (un minéral contenant du chrome) avec du carbonate de potassium, puis en réduisant l'acide chromique résultant avec du carbone dans un creuset en graphite.
Alors que les composés du chrome sont utilisés dans les colorants et les peintures depuis des milliers d'années, ce n'est que bien après la découverte de Vauguelin que l'utilisation du chrome dans les applications métalliques a commencé à se développer. À la fin du 19e et au début du 20e siècle, les métallurgistes européens expérimentaient activement le métal alliages, essayant de produire plus fort et plus durable les aciers.
En 1912, alors qu'il travaillait aux laboratoires Firth Brown au Royaume-Uni, le métallurgiste Harry Brearley a été chargé de trouver un métal plus résistant pour les canons d'armes à feu. Il a ajouté du chrome, qui était connu pour avoir un point de fusion élevé, à l'acier au carbone traditionnel, produisant le premier acier inoxydable. Cependant, à peu près au même moment, d'autres, dont Elwood Haynes aux États-Unis et des ingénieurs de Krupp en Allemagne, développaient également des alliages d'acier contenant du chrome. Avec le développement du four à arc électrique, la production à grande échelle d'acier inoxydable a suivi peu de temps après.
Au cours de la même période, des recherches ont également été menées sur les métaux de galvanoplastie, ce qui a permis d'obtenir des métaux moins chers, tels que le fer et nickel, pour adopter sur leur résistance extérieure au chrome à l'abrasion et à la corrosion, ainsi que ses qualités esthétiques. Les premières caractéristiques chromées sont apparues sur les voitures et les horloges haut de gamme à la fin des années 1920.
Production
Les produits industriels de chrome incluent le chrome métal, le ferrochrome, les produits chimiques de chrome et les sables de fonderie. Ces dernières années, il y a eu une tendance vers une plus grande intégration verticale dans la production de matériaux en chrome. Autrement dit, de plus en plus d'entreprises impliquées dans l'extraction du minerai de chromite le transforment également en chrome métal, en ferrochrome et, en fin de compte, en acier inoxydable.
En 2010, la production mondiale de minerai de chromite (FeCr2O4), le principal minéral extrait pour la production de chrome était de 25 millions de tonnes. La production de ferrochrome était d'environ 7 millions de tonnes, tandis que la production de chrome métal était d'environ 40 000 tonnes. Le ferrochrome est produit uniquement à l'aide de fours à arc électrique, tandis que le chrome métallique peut être produit par des méthodes électrolytiques, silico-thermiques et aluminothermiques.
Lors de la production de ferrochrome, la chaleur générée par les fours à arc électrique, qui atteint 5070°F (2800°C), le charbon et le coke réduisent le minerai de chrome par une réaction carbothermique. Une fois que suffisamment de matière a été fondue dans le foyer du four, le métal en fusion est drainé et solidifié dans de grandes pièces moulées avant d'être broyé.
La production aluminothermique de chrome métal de haute pureté représente plus de 95% du chrome métal produit aujourd'hui. La première étape de ce processus nécessite que le minerai de chromite soit torréfié avec de la soude et de la chaux dans l'air à 2000°F (1000°C), ce qui crée un chromate de sodium contenant de la calcine. Il peut être lessivé loin des déchets, puis réduit et précipité sous forme d'oxyde chromique (Cr2O3).
L'oxyde chromique est ensuite mélangé avec de la poudre aluminium et mis dans un grand creuset en argile. Peroxyde de baryum et magnésium la poudre est ensuite étalée sur le mélange et le creuset est entouré de sable (qui fait office d'isolant).
Le mélange est enflammé, ce qui entraîne la réaction de l'oxygène de l'oxyde chromique avec l'aluminium pour produire de l'oxyde d'aluminium et, ainsi, libérer du chrome métallique fondu pur à 97-99%.
Selon les statistiques de l'US Geological Survey, les plus grands producteurs de minerai de chromite en 2009 étaient l'Afrique du Sud (33%), l'Inde (20%) et le Kazakhstan (17%). Les plus grandes sociétés productrices de ferrochrome sont Xstrata, Eurasian Natural Resources Corp. (Kazakhstan), Samancor (Afrique du Sud) et Hernic Ferrochrome (Afrique du Sud).
Applications
Selon l'Association internationale de développement pour le chrome, sur le total du minerai de chromite extrait en 2009, 95,2% a été consommé par l'industrie métallurgique, 3,2% par l'industrie réfractaire et la fonderie et 1,6% par les fabricants de produits chimiques. Les principales utilisations du chrome sont les aciers inoxydables, les aciers alliés et les alliages non ferreux.
Les aciers inoxydables désignent une gamme d'aciers contenant entre 10% et 30% de chrome (en poids) et qui ne se corrodent pas et ne rouillent pas aussi facilement que les aciers ordinaires. Il existe entre 150 et 200 compositions différentes d'acier inoxydable, bien qu'environ 10% seulement d'entre elles soient utilisées régulièrement.
Noms commerciaux de superalliage de chrome
| Nom commercial | Teneur en chrome (% poids) |
|---|---|
| Hastelloy-X® | 22 |
| WI-52® | 21 |
| Waspaloy® | 20 |
| Nimonic® | 20 |
| IN-718® | 19 |
| Aciers inoxydables | 17-25 |
| Inconel® | 14-24 |
| Udimet-700® | 15 |
Sources:
Sully, Arthur Henry et Eric A. Brandes. Chrome. Londres: Butterworths, 1954.
Rue, Arthur. & Alexander, W. O. 1944. Les métaux au service de l'homme. 11e édition (1998).
Association internationale de développement du chrome (ICDA).
La source: www.icdacr.com