เหตุใดผลิตภัณฑ์ไทเทเนียมจึงมีราคาแพง?

⚙️1. แร่ถึงฟองน้ำไทเทเนียม - ข้อ จำกัด ด้านพลังงานและเวลา

การสกัดไทเทเนียมเป็นเรื่องยาก สิ่งนี้ทำให้ต้นทุนสูงขึ้น ไทเทเนียมเป็นธาตุที่มีมากเป็นอันดับเก้าในเปลือกโลก อย่างไรก็ตามการแยกแร่ออกจากแร่มีความซับซ้อนและไม่มีประสิทธิภาพ

ไม่สามารถทำการถลุงโดยตรงได้ไทเทเนียมมีปฏิกิริยาสูงที่อุณหภูมิสูง มันทำปฏิกิริยากับออกซิเจนและไนโตรเจนในอากาศ เตาหลอมเหล็กธรรมดาไม่สามารถลดขนาดลงได้โดยตรง ไม่เหมือนเหล็ก

การผลิตเป็นระยะๆวิธี Kroll เป็นกระบวนการมาตรฐาน มันเป็นกระบวนการแบบแบตช์ หนึ่งชุดใช้เวลาหลายวันถึงสิบวัน การดำเนินการต่อเนื่องไม่สามารถทำได้

การใช้พลังงานสูงกระบวนการนี้ต้องใช้ความร้อนและความเย็นซ้ำๆ ต้องรักษาอุณหภูมิระหว่าง 850 องศาถึง 1,000 องศา. การลด TiCl₄ ให้เป็นไททาเนียมจะสิ้นเปลืองพลังงานไฟฟ้าอย่างมาก การผลิตฟองน้ำไทเทเนียมหนึ่งตันต้องใช้พลังงานประมาณ 6,945 กิโลวัตต์ชั่วโมง

วัตถุดิบและอุปกรณ์มีราคาแพงแมกนีเซียม (Mg) และก๊าซคลอรีนถูกใช้ในปริมาณมาก ก๊าซคลอรีนมีฤทธิ์กัดกร่อนสูง ปฏิกิริยาต้องการการป้องกันสุญญากาศหรือก๊าซเฉื่อย. จำเป็นต้องมีอุปกรณ์ที่ซับซ้อนและมีราคาแพง

การกลั่นเป็นกระบวนการที่มีความยาวฟองน้ำไทเทเนียมที่สกัดออกมาไม่สามารถนำมาใช้โดยตรงได้ มันต้องมีการทำให้บริสุทธิ์เพิ่มเติม การกลั่นแบบสุญญากาศถือเป็นขั้นตอนหนึ่งที่จำเป็น จากนั้นจะต้องหลอมวัสดุให้เป็นแท่งโลหะ

🔧2.จาก Sponge Titanium ไปจนถึงผลิตภัณฑ์ที่มีความแม่นยำ – ความท้าทายด้านการตัดเฉือน

การได้รับแท่งไทเทเนียมไม่ได้ช่วยแก้ปัญหาการผลิตการแปลงให้เป็นผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายยังคงเป็นเรื่องยากอุตสาหกรรมยอมรับกันอย่างกว้างขวางว่าโลหะผสมไทเทเนียมเป็นโลหะที่แข็ง-ต่อ-เครื่องจักร

การจัดการความร้อนเป็นปัญหาหลักไทเทเนียมมีค่าการนำความร้อนต่ำ สัมประสิทธิ์ของมันอยู่ที่ประมาณ1/15ของอลูมิเนียมและ1/7ที่เป็นเหล็ก ความร้อนไม่กระจายเข้าสู่ชิ้นงาน ความร้อนที่เกิดขึ้นมากกว่า 80% ยังคงอยู่ที่คมตัดของเครื่องมือ อุณหภูมิท้องถิ่นสามารถเข้าถึงได้1,000 องศา. ส่งผลให้เครื่องมือสึกหรอหรือเสียหายอย่างรวดเร็ว ดังนั้นความเร็วในการตัดเฉือนจึงช้ากว่าความเร็วที่ใช้กับอะลูมิเนียมถึง 3 ถึง 5 เท่า

ต้นทุนเครื่องมือตัดสูงเครื่องมือมาตรฐานอาจล้มเหลวภายในสองชั่วโมง เครื่องมือเฉพาะทางมีความจำเป็นแต่มีราคาแพง มีราคาสูงกว่าเหล็กความเร็วสูง-ทั่วไปถึง 5 ถึง 8 เท่า

ปฏิกิริยาเคมีทำให้กระบวนการยุ่งยากไทเทเนียมมีฤทธิ์ทางเคมีที่อุณหภูมิสูง มีแนวโน้มที่จะเกาะติดกับพื้นผิวเครื่องมือ วัสดุยังแข็งตัว-ได้ง่ายอีกด้วย สิ่งนี้จะเพิ่มความยากและค่าใช้จ่ายสำหรับขั้นตอนต่อไป ความปลอดภัยเป็นอีกเรื่องหนึ่ง ชิปไทเทเนียมชั้นดีสามารถจุดติดไฟได้ที่บริเวณรอบๆ200 องศาหากไม่ระบายความร้อนอย่างเหมาะสมจะทำให้เกิดอันตรายจากไฟไหม้

ผลผลิตวัสดุมักจะต่ำการตัดเฉือนส่วนประกอบที่ซับซ้อนทำให้สิ้นเปลืองวัสดุ ตัวอย่างเช่น อัตราผลตอบแทน CNC สำหรับเฟรมโทรศัพท์มือถือบางเฉียบ-อาจลดลงต่ำกว่านี้65%. การใช้วัสดุโดยรวมยังคงไม่มีประสิทธิภาพ

📈3. ความต้องการขั้นสุดท้ายสูง-เทียบกับขีดจำกัดการผลิต

ความสัมพันธ์ระหว่างอุปสงค์และอุปทานของตลาดมีส่วนทำให้เกิด "มูลค่า" ของไทเทเนียมด้วย
ความต้องการที่แข็งแกร่งในสาขาระดับสูง-:ไทเทเนียมไม่สามารถถูกแทนที่ได้การบินและอวกาศ การสำรวจ-ใต้ท้องทะเลลึก อุปกรณ์การแพทย์ระดับไฮเอนด์- และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคเนื่องจากมีน้ำหนักเบา มีความแข็งแรงสูง ทนทานต่อการกัดกร่อน และคุณสมบัติอื่นๆ ตัวอย่างเช่น อัตราการเติบโตของความต้องการโลหะผสมไทเทเนียมคาดว่าจะมากกว่า 10% ในอีกสามปีข้างหน้า
กำลังการผลิตส่วนเกินระดับต่ำและกำลังการผลิตระดับสูง-ที่จำกัด: ปัจจุบันแม้ว่าจีนจะมีกำลังการผลิตมากเกินไปใน-กำลังการผลิตฟองน้ำไทเทเนียมระดับต่ำ แต่ก็ยังมีอุปสรรคทางเทคนิคและปัญหาคอขวดด้านกำลังการผลิตในวัสดุไทเทเนียมระดับไฮเอนด์-ซึ่งจำเป็นในการบินและอวกาศ การทหาร และสาขาอื่นๆ ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้ราคาผลิตภัณฑ์สำหรับวัตถุประสงค์พิเศษ-สูงมากเช่นกัน