رغوة التيتانيوم
صناعات التيتانيوم : Oct. 22, 2025رغوة التيتانيوم (المعروفة أيضا باسم التيتانيوم المسامي) هي مادة معدنية متقدمة خفيفة الوزن ومسامية.
يتم تصنيعها من خلال تعدين المساحيق ، أو تلبيد حامل المساحة ، أو عمليات الطباعة ثلاثية الأبعاد ، مع مسامية تصل إلى 40-90٪ وأحجام المسام التي تتراوح عادة من 100 إلى 1000 ميكرون. يقلل هذا الهيكل من الوزن بشكل كبير مع الاحتفاظ بمقاومة التيتانيوم للتآكل والقوة العالية والتوافق الحيوي.
بالمقارنة مع التيتانيوم الكثيف التقليدي ، توفر رغوة التيتانيوم مساحة سطح محددة أكبر ومعامل مرونة أقرب إلى عظام الإنسان. إنه لا يظهر فقط كفاءة تحفيزية عالية في أقطاب كهربائية للطاقة الجديدة ولكنه يستخدم أيضا على نطاق واسع في الغرسات الطبية ، والتبادل الحراري والتبريد ، والترشيح ، وهياكل امتصاص الطاقة.
بصفتنا موردا محترفا لرغوة التيتانيوم ، فإننا نقدم منتجات بدرجات مختلفة مثل Gr1 و Gr2 و Gr23 (ELI) ، مع مسامية قابلة للتخصيص وحجم المسام والأبعاد وطلاء السطح (Pt ، Ir ، TiN) وفقا لمتطلبات العملاء. تتوفر مواصفات المخزون القياسية للتسليم السريع ، ويتم دعم كل من أخذ العينات على نطاق صغير والإمدادات الصناعية واسعة النطاق.
المزايا الأساسية لرغوة التيتانيوم
خفيف الوزن للغاية
تبلغ كثافة رغوة التيتانيوم 0.5-1.0 جم / سم مكعب فقط (بيانات MSE Supplies LLC) ، مقارنة ب 4.5 جم / سم مكعب للتيتانيوم الكثيف ، مما يحقق انخفاضا في الوزن بأكثر من 70٪. تقلل هذه الخاصية خفيفة الوزن بشكل كبير من وزن النظام ، مما يحسن الطاقة المحددة والكفاءة الإجمالية في الفضاء والأجهزة المحمولة.
مساحة سطح محددة عالية للغاية
مع مسامية 75-95٪ وحجم مسام مفتوحة 100-1000 ميكرومتر (بيانات Techinstro) ، توفر رغوة التيتانيوم مساحة سطح أكبر بكثير من التيتانيوم الصلب. يتيح السطح التفاعلي الموسع نشاطا كهروكيميائيا أعلى وكفاءة أسرع في نقل الكتلة ، مما يجعله مثاليا للأقطاب الكهربائية ودعامات المحفز.
الخصائص الميكانيكية القابلة للضبط
من خلال ضبط المسامية ، يمكن لرغوة التيتانيوم أن توازن بين الدعم الهيكلي وامتصاص الطاقة. تشير الدراسات: عند المسامية بنسبة 60٪ ، تبلغ قوة الضغط حوالي 80 ميجا باسكال ومعامل المرونة حوالي 2.7 جيجا باسكال (بيانات منشورات ACS) ؛ عند المسامية بنسبة 78٪ ، تبلغ قوة الضغط حوالي 35 ميجا باسكال ومعامل المرونة حوالي 5.3 جيجا باسكال (بيانات جامعة نورث وسترن). وهذا يدل على قدرته على مطابقة الأداء الميكانيكي بمرونة مع احتياجات التطبيقات المختلفة.
التوافق الحيوي وتقليل الحماية من الإجهاد
يمكن ضبط معامل المرونة لرغوة التيتانيوم على 0.5-5 جيجا باسكال (بيانات PMC) ، بالقرب من نطاق 7-30 جيجا باسكال للعظام البشرية. يقلل هذا التشابه بشكل فعال من الحماية من الإجهاد ، ويعزز نمو العظام والأوعية الدموية ، مما يجعلها مادة مثالية للغرسات الطبية.
مقاومة ممتازة للتآكل
بفضل فيلم الأكسيد السلبي الطبيعي للتيتانيوم ، تظل رغوة التيتانيوم مستقرة في بيئات الكلوريد ومياه البحر والوسائط الحمضية (بيانات ويكيبيديا). هذه الخاصية تجعلها مناسبة للاستخدام طويل الأمد في الظروف الكيميائية والإلكتروليتية والبحرية القاسية.
الموصلية الكهربائية والحرارية الفائقة
تحتفظ رغوة التيتانيوم بالتوصيل الكهربائي والحراري المتأصل في التيتانيوم. يوفر هيكلها المسامي ثلاثي الأبعاد توزيعا أكثر اتساقا للتيار ومقاومة حرارية منخفضة بشكل كبير ، مما يعزز كل من الكفاءة التحفيزية للقطب الكهربائي وأداء المبادلات الحرارية والمشعات.
أنواع رغوة التيتانيوم المتوفرة من تشالكو تيتانيوم
رغوة التيتانيوم مفتوحة الخلية
الميزات: مسامية تصل إلى 40-90٪ ، حجم المسام 100-1000 ميكرومتر ، كثافة 0.5-1.0 جم / سم مكعب فقط ، مما يوفر انخفاضا كبيرا في الوزن.
التطبيقات: يشيع استخدامها في أحواض الحرارة ، ودعامات المحفز ، والهياكل الممتصة للطاقة ، والمرشحات.
رغوة التيتانيوم مغلقة الخلية (نوع ممتص للطاقة)
الميزات: هيكل فقاعة مغلق مع إجهاد هضبة أعلى ، مما يوفر عزلا حراريا وصوتيا.
التطبيقات: يشيع استخدامها في وسادات تحطم الطيران ، وعوارض تحطم السيارات ، ومواد التخميد الصوتية.
رغوة التيتانيوم Ti-6Al-4V ELI الطبية
الميزات: معامل مرونة من 0.5-5 جيجا باسكال ، قريب من عظام الإنسان ، مع توافق حيوي ممتاز.
التطبيقات: تستخدم لزراعة الأسنان وأجهزة الاندماج الفقري وزراعة إصلاح العظام.
رغوة التيتانيوم الشبكية المصنعة بالمواد المضافة (هياكل مخصصة)
الميزات: تصاميم مسامية شعرية معقدة ومتدرجة يتم تحقيقها من خلال الطباعة ثلاثية الأبعاد.
التطبيقات: مناسبة للمبادلات الحرارية خفيفة الوزن ، ومكونات امتصاص الطاقة في الفضاء ، والغرسات المخصصة.
رغوة التيتانيوم المطلية بالبلاتين (درجة التحفيز الكهربائي)
الميزات: سطح مطلي بطبقة 2-5 ميكرومتر من طن ، مما يعزز النشاط الكهروكيميائي ويحقق عمر خدمة يزيد عن 10,000 ساعة.
التطبيقات: تستخدم بشكل أساسي في التحليل الكهربائي للمياه PEM / القلوية ، والكلور الكهربائي ، وأنودات الطلاء الكهربائي.
رغوة التيتانيوم المطلية بالإيريديوم (درجة مقاومة عالية للتآكل)
الميزات: السطح مغطى بطبقة الأشعة تحت الحمراء حوالي 1 ميكرومتر ، مستقرة ومتينة في الأحماض القوية والبيئات عالية الكلوريد.
التطبيقات: مناسب للتحليل الكهربائي لمياه البحر والأقطاب الكهربائية الكيميائية القاسية وخلايا الوقود.
شعر ألياف التيتانيوم (تيتانيوم مسامي مرن)
الميزات: مصنوعة من تلبيد أسلاك التيتانيوم الدقيقة ، مع مسامية 70-80٪ ؛ الألواح مرنة وقابلة للانحناء.
التطبيقات: يشيع استخدامها في طبقات نقل المحلل الكهربائي PEM ، وطبقات انتشار الغاز ، والترشيح بدرجة حرارة عالية.
المواصفات وخيارات التخصيص لرغوة التيتانيوم
درجات السبائك
- Gr1 / Gr2 (تيتانيوم نقي تجاري)
الموصلية الكهربائية العالية ومقاومة التآكل ، مناسبة للأقطاب الكهربائية الكهروكيميائية والمشتتات الحرارية.
- Gr23 ELI (Ti-6Al-4V ELI)
نقاء عالي مع عناصر خلالية منخفضة ، توافق حيوي ممتاز ، مناسب لزراعة العظام.
- سبائك مخصصة خاصة
يمكن إضافة عناصر صناعة السبائك مثل NB و Ta عند الطلب ، أو يمكن توفير درجات مثل Ti-6Al-4V و Ti-13Nb-13Zr.
نطاق الحجم
| شكل | المواصفات القياسية | تلاحظ |
|---|---|---|
| صفائح / لوحات | سمك 0.5-10 مم ؛ قياسي 100 × 100 مم ، قابل للتخصيص حتى طول 1200 مم | يمكن توفير ≤ سمك 2 مم على شكل لفات |
| الكتل | الحد الأدنى لحجم القطع 100 × 100 × 10 مم ؛ الحد الأقصى للكتلة الواحدة 300 × 300 × 20 مم | تتطلب القطع كبيرة الحجم تقييم القالب |
| لفات | الحد الأدنى للسمك 0.4 مم ؛ عرض اللفة ≤ 300 مم ، طول اللفة ≤ 1 متر | مناسبة للطلاء المستمر أو عمليات اللف إلى اللفة |
| المشابك المطبوعة ثلاثية الأبعاد | الحد الأقصى للقطعة الواحدة 250 × 250 × 250 مم | يمكن تقييم الجدوى من ملفات CAD |
المسامية وحجم المسام
- المسامية: أربعة مستويات قياسية متاحة: 40٪ ، 60٪ ، 75٪ ، 90٪ ؛ قابلة للتخصيص بزيادات 5٪.
- حجم المسام: يمكن الاختيار باستمرار من 100 ميكرومتر إلى 2 مم ؛ يوصى ≥ ب 500 ميكرومتر لتبديد الحرارة والترشيح ، ≤ 300 ميكرومتر موصى بها للأقطاب الكهربائية والغرسات.
المعالجة السطحية والطلاء
| المعالجة / الطلاء | دالة | سمك نموذجي |
|---|---|---|
| طلاء PT | يقلل من جهد الهيدروجين الزائد ، ويطيل عمر القطب الكهربائي | 2-5 ميكرومتر |
| طلاء الأشعة تحت الحمراء | مقاومة التآكل في البيئات القوية الحمضية / عالية الكلوريد | ≈ 1 ميكرومتر |
| طلاء السيراميك TiN / TiO₂ | يزيد من الصلابة أو مقاومة التآكل أو يحسن توافق الدم | 0.5-2 ميكرومتر |
| التخليل الحمضي + التخميل | يزيل أكاسيد السطح ويعزز النشاط | — |
التطبيقات النموذجية لرغوة التيتانيوم
أقطاب الهيدروجين / الأكسجين للتحليل الكهربائي للمياه
ملامح: تقلل طلاءات Pt أو Ir على ركائز رغوة التيتانيوم من الإمكانات الزائدة وتحسن بشكل كبير من كفاءة التحليل الكهربائي.
مزايا: المسامية المفتوحة تضمن إطلاق الفقاعات السريعة ؛ دورة الحياة تتجاوز 10,000 ساعة ؛ ينطبق على المحلل الكهربائي PEM والقلوية.
الغرسات الطبية وإصلاح العظام
ملامح: رغوة التيتانيوم Ti-6Al-4V ELI الطبية مع مسامية مترابطة ومعامل مرونة قريب من عظام الإنسان (0.5-5 جيجا باسكال).
التطبيقات: زراعة الأسنان ، أقفاص الاندماج الفقري ، سقالات عيوب العظام المخصصة ؛ يعزز نمو العظام ويقلل من الحماية من الإجهاد.
المبادلات الحرارية والمشتتات الحرارية LED
ملامح: تعزز المسامية العالية (≥75٪) والهياكل متعددة القنوات نقل الحرارة بالحمل الحراري والموصل.
مزايا: يقلل الوزن بأكثر من 50٪ ؛ تطبق في تبريد إلكترونيات الفضاء ، وحزم بطاريات EV ، ووحدات LED عالية الطاقة.
دعامات الترشيح والمحفز
ملامح: شبكة مسامية مفتوحة مع مقاومة ممتازة للتآكل.
التطبيقات: الاحتراق التحفيزي للمركبات العضوية المتطايرة ، وتنقية مياه البحر ، ومعالجة مياه الصرف الصحي ، والعمليات الكيميائية مع التشغيل المستقر على المدى الطويل.
امتصاص الطاقة والتخميد الصوتي
ملامح: رغوة التيتانيوم مغلقة أو مفتوحة الخلية مع إجهاد الهضبة 30-50٪ أعلى ؛ يتيح الهيكل المسامي الحماية المزدوجة.
التطبيقات: أنظمة تحطم الطيران والسيارات وعزل الصوت ومواد التخميد الحراري.
الخواص الميكانيكية لرغوة التيتانيوم
تجمع رغوة التيتانيوم بين مزايا الوزن الخفيف والتباين والمرونة الشبيهة بالعظام. توفر كثافته المنخفضة إمكانات كبيرة لتقليل الوزن ، ويمكن أن يظهر الهيكل ثلاثي الأبعاد المتكون من خلال تلبيد حامل الفضاء غير الكروي سلوكا معينا متباينا الخواص. تسمح هذه الميزات لرغوة التيتانيوم بالحفاظ على القوة الميكانيكية مع محاكاة السلوك الميكانيكي للعظام البشرية بشكل وثيق ، وبالتالي تقليل تأثيرات الحماية من الإجهاد ، مما يجعلها مناسبة بشكل خاص للغرسات الطبية والتطبيقات الهيكلية الممتصة للطاقة.
| مال | نطاق | القيمة / الفائدة المقابلة |
|---|---|---|
| معامل المرونة | 15.5 - 36 جيجا باسكال (قريب من عظام الإنسان 7-30 جيجا باسكال) | يتناسب بشكل فعال مع تصلب العظام ، ويقلل من الحماية من الإجهاد |
| قوة الخضوع | 147 - 170 ميجا باسكال (قريب من العظم القشري) | يضمن قدرة التحمل ، ومناسب للغرسات والأجزاء الهيكلية |
| قوة الضغط | 0.5 - 1.5 ميجا باسكال | يوفر امتصاص الطاقة وتوسيدها ، ومناسب لركائز الترشيح / المحفز أو هياكل الحمل الخفيف |
طرق التصنيع الشائعة لرغوة التيتانيوم
طرق تعدين المساحيق
هذه هي الطريقة الأكثر شيوعا ، وعادة ما تستخدم تقنية حامل المساحة. يتم خلط مسحوق التيتانيوم مع جزيئات حامل المساحة القابلة للإزالة مثل كلوريد الصوديوم أو اليوريا أو نشا الكسافا ، مضغوطة وملبدة. ثم يتم إنشاء المسامية عن طريق إذابة حامل المساحة.
المزايا: يمكن التحكم في المسامية وحجم المسام والاتصال ، وهي مناسبة لإنتاج دفعات من درجات مختلفة من رغوة التيتانيوم.
التطبيقات: تستخدم على نطاق واسع للأقطاب الكهربائية ودعامات المحفز والغرسات الطبية التي تتطلب تحكما دقيقا في بنية المسام.
الصب والتسلل
يتم إنشاء الهياكل المسامية عن طريق عمليات الصب المنصهرة أو المجمدة ، أو من خلال إزالة السبائك الكهروكيميائية ، وإذابة عنصر من سبيكة بشكل انتقائي لتشكيل المسام.
المزايا: يمكن أن تحقق هياكل مسام متباينة الخواص أو ممدودة مع ترابط قوي.
التطبيقات: مناسبة لمكونات الترشيح ونقل الحرارة التي تتطلب النقل الاتجاهي أو معماريات المسام المتخصصة.
طريقة تمدد الغاز
يتم إنتاج الهياكل المسامية عن طريق تمدد الغاز عند درجة حرارة عالية (مثل الهيدروجين والنيتروجين) أو التمدد الفائق اللدائن مصحوبا بتحويل طور α-β.
المزايا: لا حاجة إلى حامل المساحة ، مسامية موحدة نسبيا ، عملية أبسط.
التطبيقات: تستخدم بشكل رئيسي للبحث والتطوير والإنتاج المختبري على دفعات صغيرة ، وكذلك للعينات التي تتطلب توزيعا موحدا للمسام.
الأسئلة الشائعة - أسئلة شائعة
ما هي مزايا رغوة التيتانيوم على رغوة النيكل؟
توفر رغوة التيتانيوم مقاومة أعلى للتآكل ودرجات الحرارة ، وقادرة على التشغيل المستقر على المدى الطويل في الأحماض القوية وبيئات الكلوريد ودرجات الحرارة المرتفعة (≤ 600 درجة مئوية). معامل مرونة قريب من عظام الإنسان ، مما يجعله مناسبا للغرسات الطبية. على الرغم من أن التكلفة أعلى قليلا ، إلا أنها توفر فوائد إجمالية أكبر في عمر القطب الكهربائي والقوة الهيكلية والتوافق الحيوي.
هل المسامية العالية أفضل دائما؟ كيف تختار المسامية وحجم المسام؟
ليس بالضرورة. تزيد المسامية العالية من مساحة السطح المحددة وتقليل الوزن ، ولكنها تقلل من القوة الميكانيكية.
- 60٪: قوة ونشاط متوازنان ، مناسب لركائز القطب.
- 75٪: نشاط عالي أو مناسب لنمو العظام في الغرسات.
- 90٪: الحد الأقصى لمساحة السطح المحددة ، مثالي لدعامات المحفز أو العزل الحراري / الصوتي.
توصيات حجم المسام: ≤ 300 ميكرومتر للأقطاب الكهربائية / الغرسات. ≥ 500 ميكرومتر للترشيح / تبديد الحرارة.
هل يمكن لحام رغوة التيتانيوم أو تشكيلها؟
نعم. يوصى باللحام بالليزر أو اللحام بالنحاس بالفراغ. يمكن إجراء المعالجة باستخدام أدوات كربيد ذات قطع ضحلة وسرعة مغزل عالية وتبريد الهواء المضغوط. يقترح تخليل الحمض بعد المعالجة والتخميل لإزالة الضغوط المتبقية وطبقات الأكسيد.
ما هي مدة خدمة طلاء Pt / Ir؟
تحت التحليل الكهربائي المستمر للماء عند 10 أمبير · سم ⁻² و 80 درجة مئوية ، اجتازت رغوة التيتانيوم المطلية ب Pt اختبار 10,000 ساعة. تحافظ الرغوة المطلية بالأشعة تحت الحمراء على معدل التآكل < 0.02 mm/y in 3 M HCl. Actual lifespan depends on current density, temperature, and electrolyte composition; accelerated aging curves can be provided per project.
ما هو الحد الأدنى لكمية الطلب (MOQ) والمهلة؟
- عينات مجانية: صفائح ≤ 100 × 100 مم أو لفات ≤ 100 × 50 مم.
- موك: صفائح قياسية - 5 قطع ؛ لفات – 1 لفة ؛ المشابك 3D – 1 قطعة.
- المهلة الزمنية: في المخزون 7-10 أيام ؛ مخصص 3-4 أسابيع ؛ مع طلاء +1-2 أسابيع.
