El carburo de circonio ( ZrC ) es un material cerámico refractario extremadamente duro.
| Carburo de circonio | ||
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| Nombre IUPAC | ||
| carburo de zirconio(IV) | ||
| General | ||
| Fórmula molecular | ZrO | |
| Identificadores | ||
| Número CAS | 12070-14-31 | |
| Propiedades físicas | ||
| Apariencia | Polvo negro metálico | |
| Densidad | 6730 kg/m3; 6.73 g/cm3 | |
| Masa molar | 103.235 g/mol | |
| Punto de fusión | 3532 °C (3805 K) | |
| Punto de ebullición | 5100 °C (5373 K) | |
| Estructura cristalina | cúbico | |
| Propiedades químicas | ||
| Solubilidad en agua | insoluble | |
| Valores en el SI y en condiciones estándar (25 °C y 1 atm), salvo que se indique lo contrario. | ||
Estructura y propiedades
El carburo de circonio tiene la apariencia de un polvo gris metálico con estructura cristalina cúbica. Pertenece a los denominados compuestos intersticiales. Como la mayoría de los carburos de metales refractarios, el carburo de circonio no es un compuesto estequiométrico, sino sub-estequiométrico,3 es decir, presenta un déficit de carbono. Su composición varía generalmente entre ZrC 0,6 -ZrC 0,98 y puede ser visto como una solución sólida. Debido a la presencia de enlace metálico ZrC tiene una conductividad térmica de 20,5 W / m · K y la conductividad eléctrica de resistividad (~ 43 μΩ·cm) similar a la de circonio metálico. El fuerte enlace covalente Zr-C proporciona a este material un alto punto de fusión (~ 3530 ° C), alta módulo de elasticidad (~ 440 GPa) y dureza (25 GPa). Este carburo intersticial de un metal de transición del Grupo IV es miembro de las cerámicas de ultra alta temperatura o (UHTC). Además el carburo de circonio tiene baja densidad (6,73 g / cm3 ) en comparación con otros carburos como WC (15,8 g / cm3 ), TaC (14,5 g / cm3 ) o HfC (12,67 g / cm 3 ).
Posee una alta resistencia a la corrosión. No se disuelve en agua ni hidroliza. En lugar de ello, de circonio soluble en concentrada de ácido sulfúrico concentrado y fluoruro de hidrógeno, en presencia de iones oxidantes, tales como nitratos o peróxidos. es insoluble en soluciones al 10% y 20% de hidróxido de sodio. El carburo de circonio es inerte a temperaturas ordinarias y reacciona con haluros sólo a más de 250 ° C y en presencia de oxidantes que reaccionan para dar dióxido de circonio a partir de los 700 ° C. A altas temperaturas en presencia de nitrógeno, se forman carbonitruros de circonio.
Producción
Directo de carbono de circonio de saturación: El proceso se lleva a cabo en el vacío, y los componentes de partida se toman en forma de polvos;
Reducción térmica del óxido de circonio por grafito, seguido por la formación del carburo. El proceso pasa a través de la formación de óxidos inferiores de circonio y la posterior formación de carburo de circonio en la reacción:
Este método se utiliza para producir carburo de circonio comercialmente puro a escala industrial. Usualmente, el procedimiento se lleva a cabo a una temperatura de aproximadamente 2000 ° C;
Dióxido de circonio o circonio produce a partir de silicato de circonio calentándolos negro de carbón finamente dividido o de carbono en una atmósfera inerte o bajo un vacío de aproximadamente 1 temperatura de 500 ° C.
Mediante ECV. El método se basa en la reacción:
La deposición se produce en la superficie de un filamento de tungsteno calentado a una temperatura de 1700 a 2400 ° C. Si el proceso se realiza a alta temperatura (alrededor de 2400 ° C) se obtiene un único cristal precipitado. El metano se puede reemplazar por tolueno, benceno o acetileno.
Otra forma de producción es a partir de la reacción de cloruro de circonio (IV) y metano en una atmósfera de hidrógeno a 900-1.400 ° C de temperatura.
La compactación del ZrC se realiza por sinterización de polvo a más de 2000 ° C. El prensado en caliente de ZrC puede disminuir la temperatura de sinterización y en consecuencia ayuda a la producción de grano un fino totalmente compactado. La sinterización mediante chispas de plasma también se ha utilizado para compactadar totalmente.
Utilidad
Se utiliza comercialmente como abrasivo , en el revestimiento , filamentos incandescentes y herramientas de corte. en brocas para herramientas de corte.
La mezcla de carburo de circonio y carburo de tántalo es un importante material cermet.
El carburo de circonio, purificado de hafnio, y el carburo de niobio se utilizan como revestimientos refractarios en reactores nucleares. Debido a la sección transversal de baja absorción de neutrones y débil sensibilidad daños bajo irradiación tiene una aplicación potencial como recubrimiento de dióxido de uranio y dióxido de torio partículas de combustible nuclear . El recubrimiento se deposita habitualmente por deposición térmica química de vapor en un reactor de lecho fluidizado. Gracias a su alta emisividad y alta capacidad de corriente a temperaturas elevadas es un material prometedor para su uso en generadores termoeléctricos.
Por su relativa baja densidad para ser un carburo refractario este material es ideal para su re-entrada de vehículos, motores cohete o jet SCRAM y vehículos supersónicos donde baja densidad y la capacidad de soporte de carga a alta temperatura es el requisito más importante.
La pobre resistencia a la oxidación a más de 800 ° C limita las aplicaciones de ZrC. Una forma de mejorar la resistencia a la oxidación de ZrC es hacer que los materiales compuestos. Compuestos importantes propuestas son los compuestos ZrC-ZRB2 y ZrC-ZRB2-SiC. Estos compuestos pueden trabajar hasta 1.800 ° C.
ZrC / carburo de circonio (IV)
ZrC
Nomenclatura sistemática: monocarburo de circonioNomenclatura stock: carburo de circonio (IV)
Nomenclatura tradicional: carburo circónico
Tipo de compuesto: sales neutras
Cerámicas con Óxido – Óxido de Circonio (ZrO2)
Un Material de Construcción para Todos los Usos
A diferencia de otros materiales cerámicos, el óxido de circonio (ZrO2) -también conocido como circonia - es un material que presenta una resistencia muy alta a la propagación de roturas. La cerámica de óxido de circonio también posee un índice de expansión térmica muy elevado, por lo que suele escogerse como material para unir la cerámica y el acero.
Propiedades del Óxido de Circonio (ZrO2)
- Elevada expansión térmica (α=11 x 10-6/K, similar a algunos tipos de acero)
- Excelente aislamiento térmico/baja conductividad térmica (de 2,5 a 3 W/mK)
- Muy alta resistencia a propagación de roturas, resistencia a las fracturas elevada (de 6.5 a 8 MPam1/2)
- Capacidad para conducir los iones de oxígeno (usados en la medición de presiones de oxígeno parciales en las sondas lambda)
Otra extraordinaria combinación de propiedades es su sumamente baja conductividad térmica y su extrema solidez. Además, algunos tipos de cerámica de óxido de circonio pueden conducir los iones de oxígeno. Los componentes fabricados con este material son significativamente más costosos que los componentes fabricados con cerámica de alúmina. La cerámica de óxido de circonio se usa, entre otras aplicaciones, como herramientas para el moldeado de cables, como material auxiliar en procesos de soldadura, como material para coronas y puentes en el sector dental, como anillos de aislamiento en los procesos térmicos y como células de medición de oxígeno en sondas lambda.
El carburo de cromo o carburo de cromo (II) (Cr3C2) es un material extremadamente duro de cerámica refractaria. Por lo general, se procesa por sinterizado. Tiene el aspecto de un polvo gris con estructura cristalina ortorrómbica. El Cr3C2 ortorrómbico se presenta muy raramente en forma del mineral tongbaíta.
Otras composiciones son también posibles como, por ejemplo, Cr23C6 (que se presenta como la isovita, un mineral extremadamente raro, que cristaliza en el sistema cristalino cúbico) y Cr7C3.
Propiedades
Es altamente resistente a la corrosión, y no se oxida, ni siquiera a alta temperatura (1000-1100 °C). El polvo para recubrimiento tiene un coste de $40 - $65 por libra.
El coeficiente de dilatación térmica del carburo de cromo es casi igual al del acero, reduciendo la acumulación de la tensión mecánica en la capa límite cuando ambos materiales están unidos o soldados.
La precipitación de carburo de cromo en los bordes de grano, que reduce el cromo en dichos bordes de grano, es la causa de la corrosión intergranular del acero inoxidable en las soldaduras.
Usos
El carburo de cromo se utiliza como material de proyección térmica para la protección de la superficie del metal subyacente, y como aditivo para los materiales resistentes a la corrosión y al desgaste. Se utiliza en recubrimientos de rodamientos, juntas, orificios, y sellos de válvula, y como una fase cristalina fina en otros carburos sinterizados, como el carburo de vanadio, donde inhibe el crecimiento de los granos submicrométricos durante el prensado y la sinterización.
| Carburo de cromo | ||
|---|---|---|
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| Nombre IUPAC | ||
| Carburo de cromo (II) | ||
| General | ||
| Fórmula semidesarrollada | Cr3C2 | |
| Fórmula molecular | ? | |
| Identificadores | ||
| Número CAS | 12012-35-01 | |
| ChemSpider | 21171152 | |
| PubChem | 3650773 | |
| Propiedades físicas | ||
| Apariencia | cristales grises (ortorrómbico) | |
| Densidad | 6680 kg/m3; 6.680 g/cm3 | |
| Masa molar | 180,009 g/mol g/mol | |
| Punto de fusión | 2168 K (1895 °C) | |
| Estructura cristalina | Ortorrómbico, oP20 | |
| Riesgos | ||
| Más información | Ver referencia2 | |
| Compuestos relacionados | ||
| Otros cationes | Carburo de vanadio | |
| Valores en el SI y en condiciones estándar (25 °C y 1 atm), salvo que se indique lo contrario. | ||
Cr4C3 / carburo de cromo (III)
Cr4C3
Nomenclatura sistemática: tricarburo de tetracromoNomenclatura stock: carburo de cromo (III)
Nomenclatura tradicional: carburo crómico
Tipo de compuesto: sales neutras
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