Chromnitrid ist eine anorganische chemische Verbindung der beiden Elemente Chrom und Stickstoff, die zu den intermetallischen Verbindungen gezählt wird. Es zeichnet sich durch sehr große Härte und extreme Korrosionsbeständigkeit aus, woraus sich eine Reihe technischer Anwendungen wie z. B. Passivierung und Veredelung von Chromwerkstoffen oder Beschichtung von Zerspanungswerkzeugen ergeben.

Vorkommen

Chromnitrid kommt natürlich als Mineral Carlsbergit vor und wurde in verschiedenen Eisenmeteoriten nachgewiesen.

Gewinnung und Darstellung

Chromnitrid wird in der Regel in Form hauchdünner Beschichtungen hergestellt, seltener als keramischer Körper oder als Pulver.

Eine Herstellung aus den Elementen ist bei Temperaturen oberhalb von 800 °C möglich, das Werkstück bzw. das Chrompulver werden bei diesem Verfahren unter reiner Stickstoffatmosphäre mehrere Stunden auf die nötige Temperatur erhitzt. Dies geschieht nach folgender Gleichung:

${\displaystyle \mathrm {2\ Cr+N_{2}\longrightarrow 2\ CrN} }$

Ebenfalls möglich ist die Darstellung durch Reaktion von Chrom(III)-chlorid mit Ammoniak.

${\displaystyle \mathrm {CrCl_{3}+4\ NH_{3}\longrightarrow CrN+3\ NH_{4}Cl} }$

Eigenschaften

Chromnitrid ist ein Einlagerungsnitrid mit metallischen Eigenschaften. Eine ionogene Formulierung im Sinne von Cr³⁺ und N³⁻ ist irreführend, während eine Zuweisung entsprechender Oxidationszahlen korrekt ist.

Es liegt in Form eines schwarzen, magnetischen Pulvers vor, das unlöslich in Säuren und Laugen ist. Es besitzt eine Kristallstruktur vom Natriumchlorid-Typ (a = 415 pm). Bei höheren Temperaturen zersetzt sich Chromnitrid (γ-Chromnitridphase) zunehmend und geht in Chromheminitrid Cr₂N (β-Chromnitridphase, CAS-Nummer: 12053-27-9) über. Es bildet sich abhängig von der Temperatur und dem Stickstoffdruck zwischen diesen beiden Phasen ein Gleichgewicht aus, so zum Beispiel bei 1100 °C und einem Stickstoffdruck von 1,7 Torr. Chromheminitrid hat eine trigonale Kristallstruktur, die die Raumgruppe P31m (Raumgruppen-Nr. 162)Vorlage:Raumgruppe/162 besitzt.

Einzelnachweise

1. 1 2 3 4 Datenblatt Chromium nitride bei Alfa Aesar, abgerufen am 2. November 2021 (PDF) (JavaScript erforderlich).
2. 1 2 Jean d’Ans, Ellen Lax, Roger Blachnik: Taschenbuch für Chemiker und Physiker. Springer DE, 1998, ISBN 3-642-58842-5, S. 400 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche). 
3. ↑ David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet-Version: 2010), CRC Press / Taylor and Francis, Boca Raton FL, Properties of the Elements and Inorganic Compounds, S. 4-58.
4. 1 2 3 4 Georg Brauer (Hrsg.) u. a.: Handbuch der Präparativen Anorganischen Chemie. 3., umgearbeitete Auflage. Band III, Ferdinand Enke, Stuttgart 1981, ISBN 3-432-87823-0, S. 1494.
5. ↑ von Eckart Doege, Bernd-Arno Behrens: Handbuch Umformtechnik: Grundlagen, Technologien, Maschinen - Eckart Doege, Bernd-Arno Behrens. Springer DE, 2010, ISBN 3-642-04249-X, S. 435 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche). 
6. ↑ Webmineral: Carlsbergite
7. ↑ John Williams Anthony: Mineralogy of Arizona. University of Arizona Press, 1995, ISBN 0-8165-1555-7, S. 154 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche). 
8. ↑ T.H. Lee, S.-J. Kim, E. Shin, S. Takaki: On the crystal structure of Cr₂N precipitates in high-nitrogen austenitic stainless steel. III. Neutron diffraction study on the ordered Cr₂N superstructure. In: Acta Crystallographica, 2006, B62, S. 979–986, doi:10.1107/S0108768106034173.