金屬特徵：鉻

Hernic鉻鐵礦南非的鉻礦。圖片©Terence Bell

金屬鉻被廣泛認可用於鍍鉻（通常簡稱為“鉻”），但其最大的用途是作為不銹鋼的成分。這兩種應用均受益於鉻的硬度，耐腐蝕性和光澤外觀的拋光能力。

鉻是一種堅硬的灰色金屬，以其令人難以置信的抗腐蝕性而受到重視。純鉻是磁性和脆性的，但是當合金化時可以製成具有延展性和拋光的光亮銀色表面。

Chromium的名字源於khrōma，這是一個希臘詞，意思是顏色，因為它能夠產生鮮豔多彩的化合物，如氧化鉻。

1797年，法國化學家Nicolas-Louis Vauguelin通過用碳酸鉀處理cro石（一種含鉻礦物），然後用石墨坩堝中的碳將所得的鉻酸還原，生產出第一種純鉻金屬。

儘管鉻化合物已經用於染料和塗料已有數千年的歷史，但直到沃古林發現後，金屬應用中的鉻才開始出現。

在19世紀末和20世紀初，歐洲的冶金學家正在積極嘗試金屬合金，試圖生產出更堅固耐用的鋼材。

1912年，當他在英國的Firth Brown實驗室工作時，冶金學家Harry Brearley的任務是尋找彈性更好的金屬桶。

他將已知具有高熔點的鉻添加到傳統的碳鋼中，生產出第一種不銹鋼。然而，幾乎與此同時，包括美國Elwood Haynes和德國克虜伯工程師在內的其他人也在開發含鉻鋼合金。隨著電弧爐的發展，不久之後大規模生產不銹鋼。

在同一時期，對電鍍金屬也進行了研究，這種金屬允許金屬如鐵和鎳等廉價金屬在其外部鉻的耐磨性和耐腐蝕性以及其美學特性上採用。 20世紀20年代後期，汽車和高端時鐘出現了第一個鉻合金特徵。

工業鉻產品包括鉻金屬，鉻鐵，鉻化學品和鑄造砂。近年來，在鉻材料生產中存在更大的垂直一體化趨勢。也就是說，更多的公司參與鉻鐵礦的採礦也將其加工成鉻金屬，鉻鐵和最終的不銹鋼。

2010年全球鉻鐵礦（FeCr ₂ O ₄ ）的生產，鉻礦生產的主要礦石為2500萬噸。

鉻鐵產量約700萬噸，鉻金屬產量約4萬噸。鉻鐵單獨使用電弧爐生產，而鉻金屬可以通過電解，矽熱和鋁熱法生產。

在生產鉻鐵時，由電弧爐產生的熱量達到5070 ° F（2800 ℃ ），導致煤和焦炭通過碳熱反應來還原鉻礦。一旦在爐膛中熔煉了足夠的材料，則熔融金屬在被壓碎之前排出並固化在大型鑄件中。

高純度鉻金屬的鋁熱法生產佔當今生產的鉻金屬的95％以上。這個過程的第一步要求在2000 ° F（1000 ° C）的空氣中用蘇打和石灰焙燒鉻鐵礦，這產生含有焙燒鉻酸鈉的鈉。

它可以從廢料中瀝濾出來，然後作為氧化鉻（Cr ₂ O ₃ ）還原和沈淀。

然後將氧化鉻與粉末鋁混合併放入大的粘土坩堝中。然後將過氧化鋇和鎂粉散佈到混合物上，坩堝被沙子（其充當絕緣體）包圍。

混合物被點燃，導致來自氧化鉻的氧氣與鋁反應生成氧化鋁，從而釋放純度為97-99％的熔融金屬鉻。

據美國地質調查局統計，2009年，鉻鐵礦的最大生產國為南非（33％），印度（20％）和哈薩克斯坦（17％）。最大的鉻鐵生產企業包括Xstrata ，歐亞自然資源公司（哈薩克斯坦），Samancor（南非）和Hernic Ferrochrome（南非）。

據鉻國際開發協會稱，2009年提取的鉻鐵礦總量中，冶金工業佔95.2％，耐火材料和鑄造業佔3.2％，化學品生產企業佔1.6％。鉻的主要用途是不銹鋼，合金鋼和有色合金。

不銹鋼是指含有10％至30％鉻（按重量計）並且不像普通鋼一樣容易腐蝕或生鏽的一系列鋼。存在150至200種不同的不銹鋼組合物，儘管這些組合物中僅有約10％經常使用。

_{資料來源：}

_{蘇利，阿瑟亨利和埃里克布蘭德斯。} _{鉻。} _{倫敦：巴特沃斯，1954年。}

_{街，亞瑟。} _{＆Alexander，WO 1944. 金屬在人的服務。} _{第11版（1998）。}

_{國際鉻發展協會（ICDA）。}

_{資料來源：www.icdacr.com}

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