铬 Chromium

• 铬，英文名称Chromium，元素符号Cr，属于元素周期表中VIB族金属元素，原子序数24，原子量51.996，密度7.19g/cm³，熔点1857±20℃，沸点2672℃。体心立方晶体，常见化合价为 3、 6和 2，电离能为6.766电子伏特。铬是一种银白色金属，质极硬而脆，耐腐蚀；属不活泼金属，常温下对氧和湿气都是稳定。铬在地壳中的含量为0.01%，居第17位。自然界不存在游离状态的铬，主要含铬矿石是铬铁矿。铬被广泛应用于冶金、化工、铸铁、耐火及高精端科技等领域。

铬的发现及工业发展

【铬元素的发现】

• 1766年，德国列曼分析过一种西伯利亚矿石，确定其中含有铅，这种矿石被归类为西伯利亚红铅。1797年法国化学家沃克兰Nicholas Louis Vauquelin被同在西伯利亚金矿开采出的一种鲜红色的矿石吸引住了，并在这种矿石中发现了一种新元素，即铬元素，次年用碳还原，制得金属铬。他把西伯利亚红铅矿石和碳酸钾一起煮得到意料之中的碳酸铅沉淀和一种性质不明的鲜黄色溶液。他在这黄色溶液里加入高汞盐溶液，就出现了美丽的红色溶液；加入铅盐溶液，出现灼灼夺目的黄色沉淀物；加入氯化亚锡，则溶液又变为清脆的绿色。由于铬能够生成美丽多色的化合物，如金属铬是银白雪亮的，硫酸铬是绿色的，铬酸镁是黄色的，重铬酸钾是桔红色的，铬酸是猩红色的，氧化铬是绿色的，铬矾是蓝紫色的，铬酸铅是黄色的……因此根据希腊字chroma（颜色）将其命名为chromium。也自此得到了铬的化学符号Cr。几乎同时，克拉普罗特也从铬铅矿中独立发现了铬。

【铬元素与健康的研究】

• 铬在1948年被认为是动植物体内的组成成分，1954年发现铬有生物活性，1957年确定铬是动物营养的必须微量元素。后来，Mertz证实了铬的生物化学作用主要是作为胰岛素的增强剂，通过胰岛素影响糖、蛋白质、脂肪和核酸的代谢。从而证明了铬是人和动物的必需微量元素之一。此后，许多学者对铬的代谢、生物学功能及在养殖业中应用作了大量的研究，取得了一些积极的成果和可喜的发现。
• 随着铬元素对人体影响的关注度逐渐增加，铬作为一种金属元素，其工业价值也逐渐体现，逐渐地铬被广泛应用于冶金、化工、铸铁、耐火及高精端科技等领域。

【我国铬行业发展】

• 随着国内不锈钢产业的不断发展，生产技术的不断提升，我国金属铬行业发展也极为迅猛，如下图所示，近几年我国铬铁产量与不锈钢粗钢产量趋势基本相同，但各阶段增速却不尽相同，2005-2007我国铬矿进口量攀升近一倍但国内铬铁产量仅略超30%，或因国内本土铬矿开采及冶炼基础差发展速度慢拖累的原因，但自2009年起国内铬铁产量增长开始加速，在全球铬铁产量中的份额也大幅攀升。

• 依托国际市场的定价和国内原材料、人力等成本优势，我国金属铬产品作为重要原材料产品之一，上下游行业的快速发展为金属铬行业带来了良好的发展基础，具有庞大的市场，巨大的潜在市场为我国金属铬行业发展提供了良好的环境。

铬的物化性质

【铬的物理性质】

• 铬是一种微带天蓝色的银白色金属，电极电位为负，但它有很强的钝化性能，在大气中很快钝化，显示出具有贵金属的性质，所以钢铁零件镀铬层是阴极镀层。铬层在大气中很稳定，能长期保持其光泽，较强的耐腐蚀性，在碱、硝酸、硫化物、碳酸盐以及有机酸等腐蚀介质中也非常稳定，铬层硬度高(900-1100HV)、耐磨性好、反光能力强以及有较好的耐热性，在500℃以下光泽和硬度均无明显变化，温度大于500℃开始氧化变色，大于700℃时才开始变软。

• 高耐磨性：经镀铬处理后的模具型腔比未处理的模具型腔光洁度效果有明显改善，有效地降低了摩擦系数，提高了模具使用寿命。模具在生产过程中因各种原因产生的拉毛等问题得到有效解决。
• 附着力：无论配对材料是难以加工的不锈钢，还是其他各种钢材或有色金属，只要处理得当，镀铬处理都出现了较好的附着力。
• 耐腐蚀性能：铬的电位比铁负，而铬本身于大气中易形成极薄的钝态膜，在潮湿大气中也很安定，能长久保持颜色，在碱、硝酸、硫化物、碳酸盐及有机酸和大多数气体中也很稳定，所以耐腐蚀性较好。
• 可反复处理：已经做过电镀处理的模具，因长期使用时模具的磨损，在铬层脱落前可重复多次电镀，重复电镀不破坏模具本身，只是增加剥离原电镀层所产生的费用，1t以下的剥离费用是500元左右，1～20t的剥离费用是6000元左右。

【铬的化学性质】

• 铬为不活泼金属，在常温下对氧和湿气都是稳定的，但和氟反应生成CrF3。金属铬在酸中一般以表面钝化为其特征。一旦去钝化后，极易溶解于几乎所有的无机酸中，但不溶于硝酸。在高温下，铬与氮起反应并被碱所侵蚀。可溶于强碱溶液。铬具有很高的耐腐蚀性，在空气中，即便是在赤热的状态下，氧化也很慢。不溶于水。镀在金属上可起保护作用。
• 温度高于600℃时铬和水、氮、碳、硫反应生成相应的Cr2O3，Cr2N和CrN, Cr7C3和Cr3C2,C r2S3。铬和氧反应时开始较快,当表面生成氧化薄膜之后速度急剧减慢；加热到1200℃时，氧化薄膜破坏，氧化速度重新加快，到2000℃时铬在氧中燃烧生成Cr2O3。铬很容易和稀盐酸或稀硫酸反应,生成氯化物或硫酸盐，同时放出氢气。
• 相关化学方程式如下：
• Cr 2HCl= CrCl2 H2↑
• Cr H2SO4 = CrSO4 H2↑