ไทเทเนียมคืออะไร?

ไทเทเนียมเป็นองค์ประกอบทางเคมีที่มีสัญลักษณ์ Ti และเลขอะตอม 22 เป็นโลหะที่แข็งแกร่ง น้ำหนักเบา และทนต่อการกัดกร่อน ซึ่งมักใช้ในการใช้งานที่หลากหลาย ไทเทเนียมขึ้นชื่อในด้านอัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักที่สูง ทำให้เหมาะสำหรับอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น การบินและอวกาศ การทหาร การแพทย์ และการกีฬา นอกจากนี้ยังเข้ากันได้ทางชีวภาพ ซึ่งหมายความว่าร่างกายมนุษย์สามารถทนต่อยาได้ดี และมักใช้ในการปลูกถ่ายทางการแพทย์และเครื่องมือผ่าตัด นอกจากนี้ ไทเทเนียมยังมีความทนทานต่อการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม แม้ในสภาพแวดล้อมที่ท้าทาย ทำให้เป็นตัวเลือกยอดนิยมสำหรับการใช้งานทางทะเลและการแปรรูปทางเคมี

ไทเทเนียมทำมาจากอะไร?

ไทเทเนียมผลิตผ่านกระบวนการที่เรียกว่ากระบวนการโครลล์ ซึ่งเป็นวิธีการทั่วไปในการแยกไทเทเนียมออกจากแร่ ต่อไปนี้เป็นภาพรวมของขั้นตอนที่เกี่ยวข้องกับการผลิตไทเทเนียมโดยใช้กระบวนการ Kroll:

1. การสกัดแร่: แร่ธาตุที่มีไทเทเนียม เช่น อิลเมไนต์ รูไทล์ และไททาไนต์ จะถูกขุดจากเปลือกโลก

2. การแปลงเป็นไทเทเนียมเตตระคลอไรด์ (TiCl4): แร่ธาตุที่มีไทเทเนียมจะถูกแปรรูปให้กลายเป็นไทเทเนียมไดออกไซด์ (TiO2) จากนั้น TiO2 จะถูกทำปฏิกิริยากับคลอรีนและคาร์บอนเพื่อผลิตไทเทเนียมเตตราคลอไรด์

3. การลดลงของไทเทเนียมเตตระคลอไรด์ (TiCl4): จากนั้นไทเทเนียมเตตราคลอไรด์จะถูกทำปฏิกิริยากับแมกนีเซียมหรือโซเดียมหลอมเหลวในเครื่องปฏิกรณ์แบบปิดผนึกที่อุณหภูมิสูงเพื่อผลิตโลหะไทเทเนียมและแมกนีเซียมหรือโซเดียมคลอไรด์

4. การกำจัดสิ่งสกปรก: ฟองน้ำไทเทเนียมที่ได้อาจมีสิ่งสกปรกที่ต้องกำจัดออก จากนั้น ฟองน้ำจะถูกนำไปแปรรูปเพิ่มเติมด้วยวิธีการต่างๆ เช่น การหลอมอาร์คสุญญากาศ หรือการหลอมลำแสงอิเล็กตรอนเพื่อผลิตแท่งไทเทเนียมบริสุทธิ์

5. การผลิต: แท่งไทเทเนียมบริสุทธิ์สามารถนำไปแปรรูปเพิ่มเติมได้ด้วยวิธีต่างๆ เช่น การหล่อ การตี หรือการตัดเฉือนเพื่อผลิตผลิตภัณฑ์ไทเทเนียมสำหรับการใช้งานที่แตกต่างกัน

ข้อดีของไทเทเนียม:

1. อัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักสูง: ไทเทเนียมมีความแข็งแรงเป็นพิเศษในด้านน้ำหนัก ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่จำเป็นต้องมีคุณสมบัติด้านความแข็งแรงและน้ำหนักเบา

2. ความต้านทานการกัดกร่อน: ไทเทเนียมมีความทนทานต่อการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม แม้ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง เช่น น้ำทะเลและโรงงานแปรรูปสารเคมี

3. ความเข้ากันได้ทางชีวภาพ: ไทเทเนียมเข้ากันได้ทางชีวภาพและไม่เป็นพิษ ทำให้เหมาะสำหรับการปลูกถ่ายทางการแพทย์และเครื่องมือผ่าตัด

4. ความต้านทานต่ออุณหภูมิสูง: ไทเทเนียมสามารถทนต่ออุณหภูมิสูงได้โดยไม่สูญเสียความแข็งแรง ทำให้เหมาะสำหรับใช้ในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศและอุตสาหกรรม

5. การขยายตัวทางความร้อนต่ำ: ไทเทเนียมมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่ำ ทำให้มีความเสถียรในมิติในช่วงอุณหภูมิที่กว้าง

ข้อเสียของไทเทเนียม:

1. ราคา: ไทเทเนียมมีราคาแพงกว่าโลหะอื่นๆ เนื่องจากมีวิธีการสกัดและแปรรูปเป็นหลัก

2. ความยากในการตัดเฉือน: ไทเทเนียมขึ้นชื่อในเรื่องความสามารถในการแปรรูปต่ำ ซึ่งต้องใช้เครื่องมือและเทคนิคพิเศษในการตัดและขึ้นรูป

3. ความไวต่อการปนเปื้อน: ไทเทเนียมมีความไวต่อการปนเปื้อนในระหว่างกระบวนการผลิต ซึ่งอาจส่งผลต่อคุณสมบัติและประสิทธิภาพของไททาเนียม

4. โมดูลัสความยืดหยุ่นที่ต่ำกว่า: ไทเทเนียมมีโมดูลัสความยืดหยุ่นที่ต่ำกว่าเมื่อเทียบกับเหล็ก ซึ่งอาจจำกัดการใช้งานในสถานการณ์ที่มีความเครียดสูง

5. ปฏิกิริยาที่อุณหภูมิสูง: ไทเทเนียมสามารถทำปฏิกิริยากับวัสดุบางชนิดที่อุณหภูมิสูง ซึ่งจำเป็นต้องมีข้อควรระวังในการใช้งานเฉพาะ