ไททาเนียมทำอย่างไร? ไททาเนียมผลิตขึ้นมาอย่างไร?

ไททาเนียมเป็นโลหะที่พบได้ทั่วไป ไททาเนียมได้รับชื่อเสียงว่าเป็น "โลหะอวกาศ" เนื่องจากมีคุณสมบัติทางกลที่ยอดเยี่ยมและทนต่อการกัดกร่อน ไททาเนียมมีการใช้งานที่หลากหลายในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ อุปกรณ์ทางการแพทย์ อุตสาหกรรมเคมี และสาขาอื่นๆ แล้วไททาเนียมมาจากแร่ได้อย่างไรและกลายมาเป็นสมบัติล้ำค่าในมือของเราทีละขั้นตอนได้อย่างไร มาไขความลับของการผลิตไททาเนียมไปพร้อมๆ กัน

1. น้ำสลัดแร่
กระบวนการผลิตไททาเนียมเริ่มต้นจากแร่ไททาเนียมที่ซ่อนอยู่ใต้เปลือกโลก แร่ไททาเนียมโดยทั่วไปจะมีอยู่ในรูปของไททาเนียมไดออกไซด์ ส่วนแร่ที่พบได้ทั่วไปคืออิลเมไนต์และแร่ไททาเนียมวาเนเดียม ไททาเนียมจะมีอยู่ในแร่เหล่านี้ในรูปของสารประกอบที่รอให้มนุษย์ค้นพบ หลังจากการสำรวจและการขุดแร่ แร่เหล่านี้จะถูกขนส่งไปยังโรงหลอมและเริ่มกระบวนการแปรรูปโลหะอันแสนวิเศษ

2. การคั่ว
ในโรงหลอม แร่ไททาเนียมจะผ่านกระบวนการบดและบดให้ละเอียดเป็นผงก่อน จากนั้นผงเหล่านี้จะถูกส่งไปยังเตาถลุงอุณหภูมิสูงเพื่อถลุง ในเตาถลุงอุณหภูมิสูง ธาตุไททาเนียมในแร่ไททาเนียมจะทำปฏิกิริยาเคมีกับธาตุต่างๆ เช่น ออกซิเจนและคาร์บอน เพื่อผลิตสารประกอบ เช่น ไททาเนียมออกไซด์ สารประกอบเหล่านี้จะถูกทำให้เป็นโลหะไททาเนียมที่อุณหภูมิสูง แต่โลหะไททาเนียมในเวลานี้ยังคงผสมกับสิ่งเจือปนจำนวนมาก

3. การชำระล้าง
วิธีการทำให้บริสุทธิ์ทั่วไป ได้แก่: วิธีการสปัตเตอร์: ใช้ไอออนพลังงานสูงโจมตีพื้นผิวของโลหะไททาเนียม ลอกสิ่งสกปรกบนพื้นผิวออก และทำให้โลหะไททาเนียมบริสุทธิ์ขึ้น วิธีการสะสมไอเคมี: ให้ความร้อนโลหะไททาเนียมบริสุทธิ์ที่อุณหภูมิสูง ทำปฏิกิริยากับสิ่งสกปรกในก๊าซ แล้วสะสมไว้ในของแข็ง เพื่อให้ได้โลหะไททาเนียมบริสุทธิ์ขึ้น โรงหลอมใช้กรรมวิธีพิเศษ นั่นคือ การกลั่นด้วยไฟฟ้า ในระหว่างกระบวนการกลั่นด้วยไฟฟ้า โลหะไททาเนียมที่ไม่บริสุทธิ์จะถูกใช้เป็นตัวขั้วบวก และโลหะไททาเนียมบริสุทธิ์จะถูกตกตะกอนบนขั้วลบ ผ่านกระบวนการนี้ สิ่งเจือปนในโลหะไททาเนียมจะถูกกำจัดออกทีละน้อย และโลหะไททาเนียมบริสุทธิ์จะเริ่มมีรูปร่างขึ้นทีละน้อย ในการผลิต ยังต้องใช้สารตั้งต้นต่างๆ เช่น ตัวรีดิวซ์ ตัวออกซิไดซ์ และฟลักซ์อีกด้วย

4. การประมวลผล
หลังจากได้รับโลหะไททาเนียมบริสุทธิ์แล้ว จะต้องผ่านกระบวนการแปรรูปและการอบชุบด้วยความร้อนหลายขั้นตอนเพื่อตอบสนองความต้องการที่แตกต่างกันของวัสดุในแต่ละสาขา ตัวอย่างเช่น โลหะไททาเนียมสามารถแปรรูปเป็นชิ้นส่วนที่มีรูปร่างและคุณสมบัติต่างๆ ได้โดยการหล่อ การตีขึ้นรูป และกระบวนการอื่นๆ การปรับโครงสร้างองค์กรของโลหะไททาเนียมให้แข็งแรงและทนต่อการกัดกร่อนได้โดยการอบชุบด้วยความร้อน กระบวนการขึ้นรูปใช้กระบวนการต่างๆ เช่น การตีขึ้นรูปหรือการขึ้นรูปด้วยแรงดันเพื่อขึ้นรูปโลหะไททาเนียมให้เป็นรูปร่างที่ต้องการ

5. การเคลือบผิว
‌ การเคลือบพื้นผิวของไททาเนียมเป็นชิ้นส่วนที่สำคัญมาก ไททาเนียมมีความทนทานต่อการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม แต่พื้นผิวของไททาเนียมมักต้องผ่านกระบวนการชุบอะโนไดซ์ พ่นทราย ขัดเงา และการเคลือบพื้นผิวอื่นๆ เพื่อปรับปรุงคุณภาพและรูปลักษณ์ของพื้นผิว ขณะเดียวกันก็เพิ่มความทนทานต่อการกัดกร่อนอีกด้วย

6.การประกอบและการทดสอบไททาเนียม
ในที่สุดการประกอบและการทดสอบไททาเนียมเป็นขั้นตอนสุดท้ายของกระบวนการไททาเนียม ผลิตภัณฑ์ไททาเนียมกึ่งสำเร็จรูปที่ได้รับการประมวลผลและปรับสภาพพื้นผิวจะถูกประกอบ เช่น การเชื่อม การหมุดย้ำ ฯลฯ เพื่อสร้างผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปในที่สุด ‌ในเวลาเดียวกัน ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปจะได้รับการทดสอบและควบคุมคุณภาพอย่างเข้มงวดเพื่อให้แน่ใจว่าเป็นไปตามมาตรฐานและข้อกำหนดที่เกี่ยวข้อง และเพื่อให้แน่ใจว่าคุณภาพของผลิตภัณฑ์มีเสถียรภาพและเชื่อถือได้ ‌

ในทางกลับกัน การผลิตไททาเนียมยังต้องคำนึงถึงการปกป้องสิ่งแวดล้อมและประสิทธิภาพการใช้ทรัพยากร รวมถึงใช้แนวทางต่างๆ เช่น การรีไซเคิลขยะเพื่อลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม หลังจากกระบวนการที่ซับซ้อนเหล่านี้ แร่ไททาเนียมธรรมดาๆ หนึ่งชิ้นในที่สุดก็จะกลายเป็นสมบัติล้ำค่าในมือของเรา นั่นก็คือโลหะไททาเนียม