ไทเทเนียมสีดำคืออะไร? รูปภาพสแตนเลสไทเทเนียมสีดำ

ไททาเนียมสีดำเป็นเม็ดสีผสมอนินทรีย์ที่มีความดำสูงและมีความเสถียรทางกายภาพและเคมีที่ดี โดยปกติจะได้มาจากการลดไททาเนียมไดออกไซด์และมีโครงสร้างผงผสมของคริสตัลลูกบาศก์โซเดียมคลอไรด์และคริสตัล tetragonal รูไทล์ ไททาเนียมสีดำมีความต้านทานความร้อนสูง ทนต่อกรดและด่าง มีความสามารถในการซ่อนตัวสูงและกระจายตัวได้ดี และเป็นวัสดุที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและปลอดสารพิษ

I. ไทเทเนียมสีดำไม่ใช่โลหะผสมไทเทเนียม
ไทเทเนียมสีดำเป็นวัสดุสแตนเลส ใช้กระบวนการรักษาพื้นผิวแบบพิเศษ เช่น การชุบด้วยไฟฟ้าหรือการชุบน้ำ เพื่อให้พื้นผิวสแตนเลสปรากฏเป็นสีดำ วิธีการรักษานี้ไม่เพียงแต่ช่วยเพิ่มผลการตกแต่งของสแตนเลสเท่านั้น แต่ยังปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อน ความต้านทานการสึกหรอ และความต้านทานต่อรังสีอัลตราไวโอเลตอีกด้วย

 

วัสดุของแผ่นสแตนเลสไทเทเนียมสีดำมักจะมีสแตนเลสประเภทต่างๆ เช่น 201, 304, 316 เป็นต้น โดยมีความหนาตั้งแต่ 0.28 มม. ถึง 5 มม. ในแง่ของคุณสมบัติทางกายภาพ ความหนาแน่นของสแตนเลสไทเทเนียมสีดำอยู่ที่ประมาณ 7.92 g/cm³ โมดูลัสยืดหยุ่นคือ 200 GPa ความต้านทานแรงดึงคือ 520 MPa การยืดตัวคือ 40% และความแข็งคือ 207HBW ในแง่ขององค์ประกอบทางเคมี ประกอบด้วยองค์ประกอบบางส่วน เช่น คาร์บอน ซิลิคอน แมงกานีส ฟอสฟอรัส ซัลเฟอร์ โครเมียม นิกเกิล และโมลิบดีนัม

 

ประเภทของเหล็กกล้าไร้สนิมไททาเนียมสีดำ ได้แก่ ไทเทเนียมขัดเงา ไทเทเนียมดำฝ้า และกระจกไทเทเนียมสีดำ ฯลฯ ประเภทนี้อาจใช้กระบวนการเตรียมพื้นผิวที่แตกต่างกันในระหว่างการประมวลผล เช่น การขัดกระจก การขัดด้วยทราย หรือการแกะสลัก ในหมู่พวกเขาแผ่นสแตนเลสกระจกไทเทเนียมสีดำนั้นทำโดยการเจียรและขัดบนแผ่นสแตนเลสธรรมดาแล้วจึงชุบไทเทเนียมเพื่อสร้างชั้นไทเทเนียมสีดำที่ทนต่อการกัดกร่อนบนพื้นผิว

 

กระบวนการผลิตเหล็กกล้าไร้สนิมไททาเนียมสีดำส่วนใหญ่ประกอบด้วยการชุบด้วยไฟฟ้าและการชุบน้ำ สีของการชุบด้วยไฟฟ้าจะเป็นสีเทา ในขณะที่สีของการชุบน้ำจะค่อนข้างดำ หากใช้แผ่นสแตนเลส 304 หรือ 316 ในการชุบน้ำไทเทเนียมสีดำ สามารถปรับสีเป็นสีดำหรือสีน้ำเงินได้ตามความต้องการของลูกค้า แผ่นสแตนเลสไทเทเนียมสีดำนั้นค่อนข้างง่ายในกระบวนการแปรรูป สีมีความเสถียร และไม่ค่อยมีปัญหาความแตกต่างของสีที่ร้ายแรง มีคุณสมบัติในการตกแต่งที่แข็งแกร่ง เนื่องจากเป็นสีอเนกประสงค์ สีดำจึงสามารถนำไปใช้กับฉากต่างๆ เพื่อสร้างเอฟเฟกต์การตกแต่งระดับไฮเอนด์และบรรยากาศ

 

ครั้งที่สอง มีไทเทเนียมสีดำมั้ย?
1. ไทเทเนียมซับออกไซด์
ไทเทเนียมซับออกไซด์เป็นวัสดุเชิงฟังก์ชันพลังงานใหม่อนินทรีย์สีดำบริสุทธิ์ที่มีความกระตือรือร้นสูง และมีสีดำ

ในแง่ของโครงสร้างทางเคมี จะอยู่ระหว่างไทเทเนียมไดออกไซด์ (TiO2) และไทเทเนียมโลหะ มีหลากหลายรูปแบบ รวมถึงรูปแบบโพลีคริสตัลลีนและผลึก ซึ่งพบมากที่สุดคือแอนาเทสและรูไทล์ โครงสร้างของไทเทเนียมซับออกไซด์ชนิดแอนาเทสเป็นระบบ tetragonal และโครงสร้างของไทเทเนียมซับออกไซด์ชนิดรูไทล์เป็นระบบหกเหลี่ยม

 

ไทเทเนียมซับออกไซด์เป็นวัสดุที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและปลอดสารพิษ ซึ่งตรงตามมาตรฐานความปลอดภัยของเกรดอาหาร และไม่ก่อให้เกิดความเสียหายต่อผิวหนัง ตอบสนองความต้องการการพัฒนาของเศรษฐกิจคาร์บอนต่ำ ไทเทเนียมซับออกไซด์มีค่าการนำไฟฟ้าที่ดี โดยเฉพาะอย่างยิ่งเฟส Ti4O7 ซึ่งค่าการนำไฟฟ้าของผลึกเดี่ยวสูงถึง 1500S/cm³ นอกจากนี้ ไทเทเนียมซับออกไซด์ยังมีเสถียรภาพทางความร้อนสูงและกระจายตัวได้ดี และสามารถกระจายตัวในน้ำและเรซินได้อย่างสม่ำเสมอ

 

ลักษณะสีดำของไททาเนียมซับออกไซด์ทำให้ใช้กันอย่างแพร่หลายในตัวเร่งปฏิกิริยาด้วยแสง วัสดุอิเล็กโทรดของแบตเตอรี่ วัสดุ LED เมทริกซ์สีดำ และสาขาอื่น ๆ เนื่องจากคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีที่เป็นเอกลักษณ์ ไทเทเนียมไดออกไซด์จึงสามารถใช้เป็นแคโทดเพื่อแทนที่กราไฟท์ในสนามแบตเตอรี่ เพื่อลดการลดทอนของประจุไฟฟ้าที่เกิดจากวงจรการชาร์จและคายประจุ ในขณะเดียวกัน ก็ยังแสดงให้เห็นประสิทธิภาพที่ดีในอุตสาหกรรมเคมี โลหะวิทยาไฟฟ้า การชุบโลหะด้วยไฟฟ้า อุตสาหกรรมการปกป้องสิ่งแวดล้อม และการบำบัดน้ำ

1>ลักษณะของไทเทเนียมไดออกไซด์
1 คุณสมบัติทางกายภาพ: มีค่าการนำไฟฟ้าที่ดีที่อุณหภูมิห้อง โดยเฉพาะ Ti4O7 ซึ่งมีค่าการนำไฟฟ้าของผลึกเดี่ยวอยู่ที่ 1500Scm-1 ความหนาแน่นของปริมาตรคือ 3.15 g/cm³-3.18g/cm³
2 คุณสมบัติทางเคมี: มีเสถียรภาพทางเคมีสูงและทนต่อการกัดกร่อน ที่ระดับ 50 และความเข้มข้น 42% H2SO4 อัตราการกัดกร่อนแบบคงที่อยู่ที่ 0.019 กรัม/ตรม./วันเท่านั้น มีคุณสมบัติทางเคมีไฟฟ้าที่ดี ที่อุณหภูมิห้อง กระแสไฟทำงานจะถูกควบคุมที่ 5-20mA/cm² วัสดุนี้สามารถใช้เป็นอิเล็กโทรดทั้งบวกและลบสำหรับปฏิกิริยาวิวัฒนาการของไฮโดรเจนและออกซิเจน และศักยภาพของวิวัฒนาการของไฮโดรเจนและออกซิเจนจะสูงมาก
3 ความคงตัวทางความร้อน: ความต้านทานต่ออุณหภูมิของไทเทเนียมออกไซด์ในบรรยากาศออกซิไดซ์น้อยกว่า 600 องศา และขนาดอนุภาคของผงน้อยกว่าหรือเท่ากับ 1.0μm
④ การคุ้มครองสิ่งแวดล้อมและไม่เป็นพิษ: เป็นไปตามมาตรฐานความปลอดภัยของเกรดอาหาร จะไม่ก่อให้เกิดความเสียหายต่อผิวหนัง และตอบสนองความต้องการการพัฒนาของเศรษฐกิจคาร์บอนต่ำ

 

2>สาขาการใช้งานของไทเทเนียมออกไซด์
field ฟิลด์แบตเตอรี่: เนื่องจากใช้แทนแคโทดสำหรับกราไฟท์ จึงสามารถลดการสลายตัวของความจุที่เกิดจากวงจรการชาร์จและคายประจุ มันถูกใช้เป็นอิเล็กโทรดและวัสดุไบโพลาร์สำหรับเซลล์เชื้อเพลิง แบตเตอรี่สังกะสี-อากาศ และแบตเตอรี่โฟลว์
2 อุตสาหกรรมเคมี: เนื่องจากมีเสถียรภาพทางเคมีและการนำไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม จึงสามารถนำมาใช้ในอุตสาหกรรมคลอร์อัลคาไล การผลิตคลอเรต การเตรียมกรดไดโครมิก และการสังเคราะห์ด้วยไฟฟ้าอินทรีย์
3 สาขาโลหะวิทยาไฟฟ้า: เป็นอิเล็กโทรดสำหรับการสะสมสังกะสีด้วยไฟฟ้า การนำโลหะกลับคืน แมงกานีสออกไซด์ด้วยไฟฟ้า การผลิตฟอยล์โลหะ และการรีไซเคิลสารละลายแกะสลักแผงวงจรพิมพ์
④ สนามการชุบด้วยไฟฟ้า: เนื่องจากอิเล็กโทรไลต์ประกอบด้วยสารที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูง เช่น ฟลูออไรด์ไอออน อิเล็กโทรดไททาเนียมออกไซด์จึงมีวิวัฒนาการของออกซิเจนสูง มีศักยภาพสูง ทนทานต่อการกัดกร่อนสูง ทนทานต่อการสึกหรอ และขนาดอิเล็กโทรดมีความเสถียร
⑤อุตสาหกรรมการคุ้มครองสิ่งแวดล้อมและการบำบัดน้ำ: ใช้กันอย่างแพร่หลายในการย่อยสลายด้วยไฟฟ้าของสารมลพิษอินทรีย์และน้ำชะขยะฝังกลบ, การบำบัดด้วยไฟฟ้าของน้ำเสียฟีนอล, การบำบัดน้ำเสียการพิมพ์และการย้อมสี, การบำบัดน้ำเสียจากบ่อน้ำมัน, การบำบัดน้ำเสียในโรงพยาบาล, กระแสไฟฟ้าของน้ำทะเลสำหรับการผลิตไฮโดรเจน การแยกเกลือออกจากน้ำทะเล , กระแสไฟฟ้าของการฆ่าเชื้อโรคในน้ำและการผลิตโอโซน
⑥ ฟิลด์ป้องกันแคโทด: ใช้สำหรับป้องกันการกัดกร่อนของถังเก็บน้ำมัน เรือ ท่าเรือ สะพาน และคอนกรีตเสริมเหล็ก และการป้องกันดินแคโทด
มีหลายวิธีในการเตรียมไทเทเนียมไดออกไซด์ รวมถึงวิธีโซลเจล วิธีไฮโดรเทอร์มอล วิธีออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูง เป็นต้น

 

2. ไทเทเนียมไดออกไซด์สีดำ
ไทเทเนียมไดออกไซด์แบบดั้งเดิมเป็นเม็ดสีขาวที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการเคลือบ พลาสติก การผลิตกระดาษ และอุตสาหกรรมอื่นๆ อย่างไรก็ตาม ไทเทเนียมไดออกไซด์สามารถทำให้เป็นสีดำได้ด้วยการบำบัดทางเคมีแบบพิเศษ เช่น ไฮโดรจิเนชัน การลดสารเคมี การชุบอโนไดซ์-การอบอ่อน และวิธีการอื่นๆ

เมื่อเปรียบเทียบกับไททาเนียมไดออกไซด์สีขาวแบบดั้งเดิม ไททาเนียมไดออกไซด์สีดำนี้แสดงการดูดกลืนแสงและความสามารถในการขนส่งอิเล็กตรอนที่เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ มีคุณสมบัติการดูดกลืนแสงที่ดีขึ้น และสามารถดูดซับแสงจากบริเวณอัลตราไวโอเลตไปยังบริเวณอินฟราเรดของสเปกตรัมพลังงานแสงอาทิตย์ สาเหตุหลักมาจากโครงสร้างเปลือกแกนกลางแบบพิเศษ ซึ่งเปลือกด้านนอกเป็นชั้นอสัณฐานที่ขาดออกซิเจน และแก่นชั้นในเป็นเฟสผลึกดั้งเดิม

ไทเทเนียมไดออกไซด์ที่มีโครงสร้างนี้แสดงฤทธิ์ที่สูงกว่าในด้านประสิทธิภาพของโฟโตคะตาไลติก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในความสามารถในการดูดซับของแสงที่มองเห็นและบริเวณแสงอินฟราเรดใกล้ ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งในการปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงานแสงอาทิตย์ ทำให้มีคุณค่าในการใช้งานในด้านโฟโตคะตะไลซิส เซลล์แสงอาทิตย์ การเก็บความร้อนจากแสงอาทิตย์ ฯลฯ และให้ทิศทางการวิจัยใหม่สำหรับศักยภาพการประยุกต์ใช้ไทเทเนียมไดออกไซด์ในสาขาพลังงาน
1 การผลิตโฟโตไฮโดรเจน: Black TiO2 ได้รับการศึกษาอย่างกว้างขวางเกี่ยวกับการสลายตัวของน้ำด้วยโฟโตคะตาไลติกเพื่อผลิตไฮโดรเจน เนื่องจากความสามารถในการดูดซับแสงที่มองเห็นและแม้แต่แสงอินฟราเรดใกล้ ตัวอย่างเช่น Ti3+ ไอออนและตำแหน่งว่างของออกซิเจนที่เกิดจากไฮโดรจิเนชันสามารถเพิ่มการดูดกลืนแสงที่มองเห็นได้อย่างมีนัยสำคัญ ความสามารถในการจับตัวพาประจุ และความสามารถในการแยกประจุ ซึ่งจะช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของการผลิตไฮโดรเจนด้วยแสงด้วยแสง
2 การผลิตไฮโดรเจนโฟโตเคมีคอล: อาร์เรย์นาโนทิวบ์ TiO2 สีดำที่เตรียมโดยวิธีการลดเคมีไฟฟ้าแสดงให้เห็นประสิทธิภาพการแยกน้ำโฟโตเคมีเคมีที่เพิ่มขึ้น ซึ่งสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของการผลิตไฮโดรเจนโฟโตเคมีเคมีได้อย่างมีประสิทธิภาพ
3 การย่อยสลายด้วยแสงของอินทรียวัตถุ: Black TiO2 มีประสิทธิภาพการย่อยสลายด้วยแสงที่สูงมากสำหรับมลพิษอินทรีย์หลายชนิด เช่น ฟีนอล, แอคทีฟแบล็ก 5, โรดามีน B, เมทิลีนบลู ฯลฯ และใช้เพื่อกำจัดมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม
④ เซ็นเซอร์โฟโตเคมี: Black TiO2 ยังใช้ในการพัฒนาเซ็นเซอร์โฟโตเคมีเคมีด้วย เนื่องจากมีประสิทธิภาพการดูดซับแสงที่ยอดเยี่ยม ซึ่งใช้ในการตรวจจับมลพิษอินทรีย์ในสิ่งแวดล้อม
⑤ การบำบัดด้วยความร้อนจากมะเร็ง: TiO2 สีดำที่เคลือบด้วยโพลีเอทิลีนไกลคอลได้รับการศึกษาเพื่อวินิจฉัยและรักษาโรคมะเร็ง ซึ่งแสดงผลการบำบัดด้วยความร้อนที่ดี
⑥ การใช้งานด้านพลังงานและสิ่งแวดล้อมอื่นๆ: Black TiO2 ยังได้รับการศึกษาสำหรับการแปลงพลังงานและการฟื้นฟูสิ่งแวดล้อมอื่นๆ เช่น การลดคาร์บอนไดออกไซด์ด้วยแสง การฆ่าเชื้อด้วยแบคทีเรีย เป็นต้น

 

ความคืบหน้าการวิจัยเกี่ยวกับไททาเนียมไดออกไซด์สีดำแสดงให้เห็นว่าประสิทธิภาพการดูดกลืนแสงและกิจกรรมโฟโตคะตาไลติกสามารถควบคุมได้ด้วยวิธีสังเคราะห์ต่างๆ และวิศวกรรมข้อบกพร่อง จึงสามารถนำไปใช้งานในสาขาโฟโตคะตะไลซิสได้หลากหลายมากขึ้น แม้ว่าจะมีความก้าวหน้าในการวิจัยบางอย่าง แต่ประสิทธิภาพของ TiO2 สีดำยังห่างไกลจากข้อกำหนดการผลิตจริง และกลไกโฟโตคะตาไลติกที่สำคัญบางประการยังไม่ชัดเจน จำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติมเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของโฟโตคะตาไลติกและประสิทธิภาพของโฟโตควอนตัม