一、铬盐的概述
铬盐是我国无机化工主要系列产品之一,广泛应用于冶金、制革、颜料、染料、香料、金属表的处理、木材防腐、军工等工业中,被列为最具有竞争力的八种资源性原材料产品之一。
二、铬的应用简介
由于铬具有质硬而脆,耐腐蚀等优良特性,因此被广泛应用于冶金、化工、铸铁、耐火及高精端科技等领域。具体应用比例如下图所示:
1、冶金工业
铬质硬,常被掺进钢里制成既硬又耐腐蚀的合金,主要用来炼制不锈钢、耐热钢及各种电热元件材料。不锈钢在遇到具有腐蚀性的物质时,其表面就会形成一种细致而坚实的氧化铬薄膜,保护内部的金属不继续受腐蚀,有些不锈钢甚至在800℃的高温中,还能保持其优良的性能。铬钢是制造机械、坦克和装甲车的好材料。
2、化学工业
用铬铁矿加工制造成的各种铬盐是化学工业上的主要原料。铬盐是无机盐的主要品种之一,在日常生活中用途极为广泛,主要用于电镀、鞣革、印染、医药、燃料、催化剂、氧化剂、火柴及金属缓蚀剂等方面。
同时,金属铬已列为最重要的电镀金属之一,在大多数情况下镀铬层专门作为零件的最外部镀层,镀铬的时候,铬层愈薄,愈是紧贴在金属的表面,一些炮筒,枪管的内壁,所镀的铬层仅有千分之五毫米厚,但是发射了千百发炮弹、子弹以后,铬层依然存在。没有镀铬层提供的物理性能,大部分零件的使用寿命会因磨损、腐蚀等原因而大大缩短,必须经常更换或维修,因此电镀铬是在许多工业制造中应用越来越广泛。
3、耐火材料及铸铁
由于铬铁矿的熔点高达1900℃-2050℃,在高温下能保持体积不变,而且跟任何矿渣不起反应。因此它可作为耐火材料,炼钢炉及有色金属冶炼炉的炉衬。因此在耐火材料方面,铬铁矿用来制造铬砖、铬镁砖和其他特殊耐火材料。
另外铬还应用于铸铁,如铬铸态球铁具有强度高、延伸率高、冲击值高和硬度低等特点。
4、其他用途
汽车工业中,铬也参与了汽车刹车片的制作。
三、我国古代的铬盐氧化技术
举世闻名的“世界第八大奇迹”——秦始皇兵马俑二号俑坑曾出土一批青铜剑,剑身上共有八个棱面。考古学家用游标卡尺测量,发现这八个棱面的误差不足一根头发丝,已经出土的19把青铜剑,剑剑如此。
这批青铜剑内部组织致密,剑身光亮平滑,刃部磨纹细腻,纹理来去无交错,它们在黄土下沉睡了2000多年,出土时然光亮如新,锋利无比。科研人员测试后发现,剑的表面有一层10微米厚的铬盐化合物。这一发现立刻轰动了世界,因为这种铬盐氧化处理方法,只是近代才出现的先进工艺,德国在1937年,美国在1950年先后发明并申请了专利。
在清理一号坑的第一过洞时,考古工作者发现一把青铜剑被一尊重达150千克的陶俑压弯了,其弯曲的程度超过45度,当人们移开陶俑之后,令人惊诧的奇迹出现了:那又窄又薄的青铜剑,竟在一瞬间反弹平直,自然恢复。当代冶金学家梦想的“形态记忆合金”,竟然出现在2000多年前的古代墓葬里。
事实上,关于铬盐氧化处理的方法,绝不是秦始皇时代的发明,早在春秋战国时期,中国人就掌握了这一先进的工艺。春秋五霸时期,越王勾践“卧薪尝胆”,一举击败了吴王夫差,演出了历史上春秋争霸的最后一幕。岁月的流逝,使这场惊心动魄的战争静静沉睡在历史的长卷里,忙忙碌碌的后人几乎把它遗忘了。
然而,一支考古队在挖掘春秋古墓时,却意外发现了一把沾满泥土的长剑,剑条上一行古篆——“越王勾践自用剑”跃入人们眼帘。这一重大的考古发现立即轰动了全国,但是,更加轰动的消息却来自对古剑的科学研究报告。最先引起研究人员注意的是:这柄古剑在地下埋藏了两千多年为什么没有生锈呢?为什么依然寒光四射、锋利无比呢?通过进一步的研究发现,“越王勾践剑”千年不锈的原因在于剑条上被镀上了一层含铬的金属。大家知道,铬是一种极耐腐蚀的稀有金属,地球岩石中含铬量很低,提取十分不易。再者,铬还是一种耐高温的金属,它的溶点大约在4000℃。
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