El cromo para usos en refractarios y cerámica

El cromo es un metal de transición duro, frágil, de color gris acerado y puede presentar un intenso brillo. Fue descubierto en 1797 por el químico francés Louis Nicolas Vauquelin, que lo denominó cromo (del griego chroma, “color”) debido a los múltiples colores de sus compuestos.

Obtención del cromo

Se obtiene cromo a partir de la cromita (FeCr2O4). El cromo se obtiene comercialmente calentando la cromita en presencia de aluminio o silicio (mediante un proceso de reducción).

Compuestos del cromo

La mayoría de los compuestos del cromo son de color verde, aunque existen algunos de color rojo o azul.

• Dicromato de potasio, (K2Cr2O7): sólido rojo, soluble en agua, oxidante enérgico utilizado para limpiar material de vidrio de laboratorio de cualquier resto orgánico que pueda contener.
• Óxido de Cromo III (verde de cromo, Cr2O3) es un pigmento usado en pinturas esmaltadas y en la coloración de vidrios.
• Cromato de plomo (amarillo de cromo, PbCrO4), sólido insoluble es usado también como pigmento.

Aplicaciones de los compuestos del cromo

Más de la mitad de la producción total de cromo se destina a productos metálicos, y una tercera parte es empleada en refractantes.

• El cromo es usado en la creación de aleaciones de hierro, níquel y cobalto.
• El uso de la cromita como refractante se debe a su alto punto de fusión, su moderada dilatación térmica y la estabilidad de su estructura cristalina.
• Los cromatos y óxidos de cromo se emplean en colorantes y pinturas
• El dicromato de potasio (K2Cr2O7) es un reactivo químico que se emplea en la limpieza de material de vidrio de laboratorio y, en análisis volumétricos, como agente valorante.
• El cromo y alguno de sus óxidos es usado además como catalizadores, por ejemplo, en la síntesis de amoníaco (NH3).
• El mineral cromita (Cr2O3·FeO) se emplea en moldes para la fabricación de ladrillos (en general, para fabricar materiales refractarios).
• El dióxido de cromo (CrO2) se emplea para fabricar las cintas magnéticas empleadas en las casetes.
• El verde de cromo se utiliza para la elaboración de la porcelana y del cristal y en la industria química como intermedio de síntesis o como catalizador.

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En tanto que metal, el CROMO DURO ofrece las siguientes ventajas:

Dureza: su dureza es considerable, se estima en unas 62-66 unidades Rockwell C (se trata de la dureza característica del propio cromo, y no de la resistencia a la penetración o, mas simplemente, al hundimiento).

Resistencia al desgaste: el cromo, muy resistente al desgaste, sobrepasa en mucho a la mayoría de los aceros endurecidos elaborados especialmente con tal objeto.
El cromo se opone a los efectos de erosión o cavitación provocados por los fluidos, líquidos o gaseosos, animados de gran velocidad, como también a los ataques de sustancias no metálicas, como los materiales abrasivos.

Untuosidad de rozamiento: el cromo disfruta de una gran untuosidad de rozamiento, a reserva no obstante de su mal comportamiento en este aspecto con ciertas condiciones particulares sobre todo cuando se trabaja con rozamiento contra bronces muy fosfatados a velocidades y cargas elevadas, o aun contra él mismo, en cuyo caso los resultados son positivamente desastrosos.

Disminución del desgaste de la pieza afectada: aunque sólo fuera a causa del bajo coeficiente de rozamiento, el desgaste de la pieza disminuye netamente.

Disminución de las holguras: ya que el cromo se desgasta muy lentamente y la pieza que roza con él bastante menos que lo normal, la aparición de holguras en el sistema se presenta con notable retraso.

Aumento de velocidad: el bajo coeficiente de rozamiento del cromo, al reducir de forma sensible los calentamientos, permite en muchas circunstancias incrementar notablemente la velocidad de régimen.

Es evidente que de todo lo anterior se beneficia la producción y el rendimiento del mecanismo.

Compatibilidad con temperaturas elevedas: químicamente, su oxidación sólo se inicia a los 800°C, temperatura que prácticamente jamás se alcanza.
La dureza del cromo se mantiene hasta los 400 ó 500°C. Pero más allá de este escalón, tiende a disminuir. Cae de 66 R C a 40/45 R C.

Resistencia a la corrosión: el cromo permanece insensible ante un elevado número de elementos agresivos, tanto orgánicos como inorgánicos. En particular la oxidación, contra la que siempre se buscan preventivos.

Repulsión a la suciedad y agarrotamiento: indiquemos, por último, que el cromo ofrece una propiedad particularmente ventajosa en ciertos casos. Por razones que estimamos pueden atribuirse también al elevado nivel de su campo o barrera de potencial periférica, no se deja engrasar o ensuciar, por el contrario más bien los repele.

Por ello no se ensucian, cuando están cromados, los utillajes de embutición o estirado que sirven para el modelado de metales como el cobre o el latón. No se adhieren a los revestimientos de cromo las materias plásticas en el transcurso de su desmoldeo.

Esta propiedad repulsiva pudiera justificar que el cromo se opone al agarrotamiento que con tanta frecuencia sigue a un engrase.

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Cromado electrolítico

El cromo es un metal muy difícil de trabajar en frío porque es muy duro y quebradizo, en caliente es igual de difícil porque se oxida con una capa de oxido de cromo dura e infusible. Por estas razones el cromo no se suele emplear como metal puro salvo en ocasiones muy raras aunque eso si, entra a formar parte de muchas aleaciones. Especialmente es aleado con el hierro porque mejora su dureza y resistencia a la corrosión. El acero inoxidable contiene entre un 8 y un 12 % de cromo, y es el principal responsable de que sea inoxidable. Muchas herramientas están fabricadas con aleaciones de hierro cromo y vanadio. El nicrom o cromoniquel se emplea para fabricar resistencias eléctricas.

Debido a las dificultades de la metalurgia de cromo cuando es necesario aplicarlo se emplean básicamente dos procedimiento, sputering y recubrimiento electrolítico. El recubrimiento electrolítico con cromo es extensivamente usado en la industria para proteger metales de la corrosión y mejorar su aspecto. También se emplea para restaurar piezas metálicas o conseguir superficies muy duraderas y con bajo coeficiente de rozamiento (cromo duro).

El llamado cromo duro son depósitos electrolíticos de espesores relativamente grandes ( 0.1 mm ) que se depositan en piezas que deben soportar grandes esfuerzos de desgaste. Se realizan este tipo de depósitos especialmente en asientos de válvulas, cojinetes cigüeñales ejes de pistones hidráulicos y en general en lugares donde se requiera bastante precisión. El cromo duro se emplea especialmente en el rectificado de motores de explosión. Los cigüeñales y otras piezas fundamentales de los motores de explosión sufren desgastes que se manifiestan como holguras en sus rodamientos y que pueden comprometer su funcionamiento. Por ello antes de que exista una rotura grave se reponen las partes de metal perdidas mediante cromo electrolítico. Generalmente la capa de cromo depositada no es totalmente uniforme por lo cual se da espesor mayor del necesario y después se rectifican las piezas para conseguir las dimensiones y acabado adecuadas .

El cromo brillante o decorativo son finas capas de cromo que se depositan sobre cobre o níquel para mejorar el aspecto de algunos objetos. El famoso niquelado de paragolpes y otros embellecedores de coche suele consistir en una capa de níquel terminada con un Flash de cromo de algunas micras de espesor. El color del cromo es mas azulado y reflectante que el níquel y es mucho mas resistente a la corrosión ya que inmediatamente se forma una fina e imperceptible capa de oxido que protege al metal.

El cromo tiene poco poder cubriente, menos aun si las capas que se depositan son tan finas como una micra. Por ello las superficies a cubrir deben estar bien pulidas, brillantes y desengrasadas ya que el cromo no va a tapar ninguna imperfección. Es por esto por lo que frecuentemente las piezas que se croman con objeto decorativo se recubren con cobre y níquel antes de ser cromadas. El cromo se aplica bien sobre el cobre el níquel y el acero, pero no sobre el zinc o la fundición.

Para conseguir un baño electrolítico de cromo se disuelve ácido crómico en agua en una proporción de 300 gramos por litro y se añade 2 gramos por litro de ácido sulfúrico. Se emplea como ánodo un electrodo de plomo o grafito. El plomo sirve como ánodo porque se forma una placa de oxido de plomo que es conductor pero que impide que se siga corroyendo por oxidación anódica. Al contrario que en otros baños como los del níquel el cromo que se deposita en el cátodo procede del ácido crómico disuelto y no del ánodo, por lo que poco a poco se va empobreciendo en cromo la solución. Con el uso el cromo se va agotando y hay que reponerlo añadiendo mas ácido crómico.

El ácido crómico se descompone por la corriente eléctrica en cromo metálico que se deposita en el cátodo y oxígeno que se desprende en el ánodo. El ácido crómico (en realidad es un anhídrido soluble en agua) contiene aproximadamente un 50% en cromo metálico, esto significa que para que un litro de baño pierda solo un 10 % de concentración tienen que haberse depositado 15 gramos de cromo. Lo cual equivale a recubrir una superficie de aproximadamente dos metros cuadrado con una capa de cromo de 1 micras, mas que suficiente para efectos decorativos.

Anodos

Los ánodos se fabrican en plomo o mejor en una aleación de plomo-antimonio. También se pueden realizar en grafito. Es conveniente aunque no imprescindible que el ánodo tenga al menos diez veces mas superficie que la de la pieza a recubrir, Para el recubrimiento en cromo duro, cuanto mas cerca este el ánodo del cátodo mas uniforme es la distribución del cromo. En ese caso se recomienda que ambos estén separados entre 2 y 3 cm. Un ánodo que este trabajando bien debe tener un color grisáceo de oxido de plomo. Si el ánodo tiene un color amarillento es que se ha formado una capa de cromato de plomo debido a que hay poca densidad de corriente. Conviene sacar los ánodos del electrolito cuando no este en operación.

Corriente

Para la electrólisis del cromo es conveniente emplear corriente continua filtrada. No es conveniente emplear corriente rectificada de media onda sin filtrar ya que el los momentos en que la tensión es nula el ácido crómico ataca al cromo pasivandolo . Al pasivarse aumenta la resistencia eléctrica del cromo y se disminuye la adherencia de las capas subsiguientes. De igual manera no se deben dejar las piezas a cromar inmersas en el electrolito sin corriente y cuando se sumerjan por primera vez deberán llevar la corriente conectada.

Voltaje

El voltaje esta determinado por la configuración de la cuba y los electrodos. Lo que hay que controlar es la intensidad. De cualquier manera el voltaje suele estar por debajo de los 7 voltios. El cromo duro y el cromo brillante son exactamente iguales, lo único que ocurre es que la capa de cromo duro suele ser mucho mas gruesa y se aplican mayores intensidades para que este mayor espesor se consiga antes.

El proceso de cromado electrolítico requiere pericia y el manejo de sustancias peligrosas, por lo que no debe ser llevado a cabo por personas sin experiencia.

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