ટાઇટેનિયમ શું છે?

ટાઇટેનિયમ એ Ti અને અણુ ક્રમાંક 22 નું પ્રતીક ધરાવતું રાસાયણિક તત્વ છે. તે એક મજબૂત, હલકો અને કાટ-પ્રતિરોધક ધાતુ છે જેનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે વિવિધ કાર્યક્રમોમાં થાય છે. ટાઇટેનિયમ તેના ઉચ્ચ તાકાત-થી-વજન ગુણોત્તર માટે જાણીતું છે, જે તેને એરોસ્પેસ, લશ્કરી, તબીબી અને રમતગમતના સાધનો જેવા ઉદ્યોગો માટે આદર્શ બનાવે છે. તે બાયોકોમ્પેટીબલ પણ છે, જેનો અર્થ છે કે તે માનવ શરીર દ્વારા સારી રીતે સહન કરવામાં આવે છે અને ઘણીવાર તેનો ઉપયોગ તબીબી પ્રત્યારોપણ અને સર્જિકલ સાધનોમાં થાય છે. વધુમાં, ટાઇટેનિયમમાં પડકારજનક વાતાવરણમાં પણ કાટ સામે ઉત્તમ પ્રતિકાર છે, જે તેને દરિયાઈ અને રાસાયણિક પ્રક્રિયાના કાર્યક્રમો માટે લોકપ્રિય પસંદગી બનાવે છે.

ટાઇટેનિયમ શેનું બનેલું છે?

ટાઇટેનિયમ ક્રોલ પ્રક્રિયા નામની પ્રક્રિયા દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે, જે તેના અયસ્કમાંથી ટાઇટેનિયમ કાઢવા માટેની સૌથી સામાન્ય પદ્ધતિ છે. ક્રોલ પ્રક્રિયાનો ઉપયોગ કરીને ટાઇટેનિયમના ઉત્પાદનમાં સામેલ પગલાંઓની ઝાંખી અહીં છે:

1. અયસ્ક નિષ્કર્ષણ: ટાઇટેનિયમ ધરાવતા ખનિજો જેમ કે ઇલ્મેનાઇટ, રુટાઇલ અને ટાઇટેનાઇટ પૃથ્વીના પોપડામાંથી કાઢવામાં આવે છે.

2. ટાઇટેનિયમ ટેટ્રાક્લોરાઇડ (TiCl4) માં રૂપાંતર: ટાઇટેનિયમ ધરાવતા ખનિજોને ટાઇટેનિયમ ડાયોક્સાઇડ (TiO2) બનાવવા માટે પ્રક્રિયા કરવામાં આવે છે. TiO2 પછી ક્લોરિન અને કાર્બન સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને ટાઇટેનિયમ ટેટ્રાક્લોરાઇડ ઉત્પન્ન થાય છે.

3. ટાઇટેનિયમ ટેટ્રાક્લોરાઇડ (TiCl4) નો ઘટાડો: ટાઇટેનિયમ ધાતુ અને મેગ્નેશિયમ અથવા સોડિયમ ક્લોરાઇડ ઉત્પન્ન કરવા માટે ઊંચા તાપમાને સીલબંધ રિએક્ટરમાં ટાઇટેનિયમ ટેટ્રાક્લોરાઇડને પીગળેલા મેગ્નેશિયમ અથવા સોડિયમ સાથે પ્રતિક્રિયા આપવામાં આવે છે.

4. અશુદ્ધિઓ દૂર કરવી: પરિણામી ટાઇટેનિયમ સ્પોન્જમાં અશુદ્ધિઓ હોઈ શકે છે જેને દૂર કરવાની જરૂર છે. પછી શુદ્ધ ટાઇટેનિયમ ઇંગોટ્સ બનાવવા માટે વેક્યૂમ આર્ક રિમેલ્ટિંગ અથવા ઇલેક્ટ્રોન બીમ મેલ્ટિંગ જેવી વિવિધ પદ્ધતિઓ દ્વારા સ્પંજને આગળ પ્રક્રિયા કરવામાં આવે છે.

5. ફેબ્રિકેશન: શુદ્ધ ટાઇટેનિયમ ઇન્ગોટ્સને વિવિધ એપ્લિકેશનો માટે ટાઇટેનિયમ ઉત્પાદનો બનાવવા માટે કાસ્ટિંગ, ફોર્જિંગ અથવા મશીનિંગ જેવી વિવિધ પદ્ધતિઓ દ્વારા આગળ પ્રક્રિયા કરી શકાય છે.

ટાઇટેનિયમના ફાયદા:

1. ઉચ્ચ શક્તિ-થી-વજન ગુણોત્તર: ટાઇટેનિયમ તેના વજન માટે અપવાદરૂપે મજબૂત છે, તે એપ્લિકેશન માટે આદર્શ બનાવે છે જ્યાં તાકાત અને ઓછા વજનના ગુણધર્મો આવશ્યક છે.

2. કાટ પ્રતિકાર: ટાઇટેનિયમ દરિયાઈ પાણી અને રાસાયણિક પ્રક્રિયા પ્લાન્ટ જેવા કઠોર વાતાવરણમાં પણ કાટ સામે ઉત્તમ પ્રતિકાર દર્શાવે છે.

3. જૈવ સુસંગતતા: ટાઇટેનિયમ જૈવ સુસંગત અને બિન-ઝેરી છે, જે તેને તબીબી પ્રત્યારોપણ અને સર્જીકલ સાધનો માટે યોગ્ય બનાવે છે.

4. ઉચ્ચ-તાપમાન પ્રતિકાર: ટાઇટેનિયમ તેની તાકાત ગુમાવ્યા વિના ઊંચા તાપમાનનો સામનો કરી શકે છે, તેને એરોસ્પેસ અને ઔદ્યોગિક એપ્લિકેશન્સમાં ઉપયોગ માટે યોગ્ય બનાવે છે.

5. નીચું થર્મલ વિસ્તરણ: ટાઇટેનિયમમાં થર્મલ વિસ્તરણનો નીચો ગુણાંક છે, જે તેને વિશાળ તાપમાન શ્રેણીમાં પરિમાણીય રીતે સ્થિર બનાવે છે.

ટાઇટેનિયમના ગેરફાયદા:

1. કિંમત: ટાઇટેનિયમ અન્ય ઘણી ધાતુઓ કરતાં વધુ ખર્ચાળ છે, મુખ્યત્વે તેના નિષ્કર્ષણ અને પ્રક્રિયા પદ્ધતિઓને કારણે.

2. મશીનિંગમાં મુશ્કેલી: ટાઇટેનિયમ તેની નબળી યંત્ર ક્ષમતા માટે જાણીતું છે, તેને કાપવા અને આકાર આપવા માટે ખાસ સાધનો અને તકનીકોની જરૂર પડે છે.

3. દૂષણ પ્રત્યે સંવેદનશીલતા: ટાઇટેનિયમ પ્રક્રિયા દરમિયાન દૂષણ પ્રત્યે સંવેદનશીલ છે, જે તેના ગુણધર્મો અને કામગીરીને અસર કરી શકે છે.

4. સ્થિતિસ્થાપકતાનું નીચું મોડ્યુલસ: ટાઇટેનિયમમાં સ્ટીલની તુલનામાં સ્થિતિસ્થાપકતાનું ઓછું મોડ્યુલસ છે, જે ચોક્કસ ઉચ્ચ-તણાવની પરિસ્થિતિઓમાં તેના ઉપયોગને મર્યાદિત કરી શકે છે.

5. ઉચ્ચ તાપમાન પર પ્રતિક્રિયાશીલતા: ટાઇટેનિયમ ઊંચા તાપમાને ચોક્કસ સામગ્રી સાથે પ્રતિક્રિયા કરી શકે છે, ચોક્કસ એપ્લિકેશનમાં સાવચેતી જરૂરી છે.