โฟมไทเทเนียม

โฟมไทเทเนียม (หรือที่เรียกว่าไทเทเนียมที่มีรูพรุน) เป็นวัสดุโลหะขั้นสูงที่มีน้ําหนักเบาและมีรูพรุน

ผลิตขึ้นผ่านกระบวนการโลหะผง การเผาผนึกแบบตัวยึดอวกาศ หรือกระบวนการพิมพ์ 3 มิติ โดยมีความพรุนถึง 40-90% และขนาดรูพรุนโดยทั่วไปมีตั้งแต่ 100 ถึง 1,000 ไมครอน โครงสร้างนี้ช่วยลดน้ําหนักได้อย่างมีนัยสําคัญในขณะที่ยังคงความต้านทานการกัดกร่อนของไททาเนียมความแข็งแรงสูงและความเข้ากันได้ทางชีวภาพ

เมื่อเทียบกับไทเทเนียมหนาแน่นทั่วไปโฟมไทเทเนียมมีพื้นที่ผิวจําเพาะที่ใหญ่กว่าและโมดูลัสยืดหยุ่นใกล้เคียงกับกระดูกมนุษย์ ไม่เพียงแต่แสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพการเร่งปฏิกิริยาสูงในอิเล็กโทรดอิเล็กโทรไลต์พลังงานใหม่ แต่ยังใช้กันอย่างแพร่หลายในรากฟันเทียมทางการแพทย์

ในฐานะซัพพลายเออร์โฟมไทเทเนียมมืออาชีพ เราจัดหาผลิตภัณฑ์ในเกรดต่างๆ เช่น Gr1, Gr2 และ Gr23 (ELI) ด้วยความพรุน ขนาดรูพรุน ขนาด และการเคลือบพื้นผิว (Pt, Ir, TiN) ที่ปรับแต่งได้ตามความต้องการของลูกค้า มีข้อมูลจําเพาะสต็อกมาตรฐานสําหรับการจัดส่งที่รวดเร็ว และรองรับทั้งการสุ่มตัวอย่างขนาดเล็กและการจัดหาอุตสาหกรรมขนาดใหญ่

ข้อได้เปรียบหลักของโฟมไทเทเนียม

น้ําหนักเบามาก

โฟมไทเทเนียมมีความหนาแน่นเพียง 0.5–1.0 g/cm³ (ข้อมูล MSE Supplies LLC) เทียบกับ 4.5 g/cm³ สําหรับไทเทเนียมหนาแน่น ซึ่งช่วยลดน้ําหนักได้มากกว่า 70% คุณสมบัติน้ําหนักเบานี้ช่วยลดน้ําหนักของระบบได้อย่างมีนัยสําคัญปรับปรุงพลังงานจําเพาะและประสิทธิภาพโดยรวมในด้านการบินและอวกาศและอุปกรณ์พกพา

พื้นที่ผิวจําเพาะสูงเป็นพิเศษ

ด้วยความพรุน 75-95% และขนาดรูพรุนเปิด 100-1000 μm (ข้อมูล Techinstro) โฟมไทเทเนียมมีพื้นที่ผิวที่ใหญ่กว่าไทเทเนียมที่เป็นของแข็งมาก พื้นผิวปฏิกิริยาที่ขยายตัวช่วยให้มีกิจกรรมทางเคมีไฟฟ้าที่สูงขึ้นและประสิทธิภาพการถ่ายโอนมวลที่เร็วขึ้น จึงเหมาะอย่างยิ่งสําหรับอิเล็กโทรดอิเล็กโทรไลต์และตัวเร่งปฏิกิริยารองรับ

คุณสมบัติทางกลที่ปรับได้

ด้วยการปรับความพรุน โฟมไทเทเนียมสามารถปรับสมดุลการรองรับโครงสร้างและการดูดซับพลังงาน การศึกษาแสดงให้เห็นว่า: ที่ความพรุน 60% กําลังรับแรงอัดประมาณ 80 MPa และโมดูลัสยืดหยุ่นประมาณ 2.7 GPa (ข้อมูล ACS Publications); ที่ความพรุน 78% กําลังรับแรงอัดประมาณ 35 MPa และโมดูลัสยืดหยุ่นประมาณ 5.3 GPa (ข้อมูลของมหาวิทยาลัยนอร์ทเวสเทิร์น) สิ่งนี้แสดงให้เห็นถึงความสามารถในการจับคู่สมรรถนะเชิงกลกับความต้องการการใช้งานที่แตกต่างกันได้อย่างยืดหยุ่น

ความเข้ากันได้ทางชีวภาพและลดการป้องกันความเครียด

โมดูลัสยืดหยุ่นของโฟมไทเทเนียมสามารถปรับได้ถึง 0.5–5 GPa (ข้อมูล PMC) ใกล้เคียงกับช่วง 7–30 GPa ของกระดูกมนุษย์ ความคล้ายคลึงกันนี้ช่วยลดการป้องกันความเครียดได้อย่างมีประสิทธิภาพส่งเสริมการเจริญเติบโตของกระดูกและการสร้างหลอดเลือดทําให้เป็นวัสดุที่เหมาะสําหรับรากฟันเทียมทางการแพทย์

ทนต่อการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม

ด้วยฟิล์มออกไซด์แบบพาสซีฟตามธรรมชาติของไททาเนียม โฟมไททาเนียมจึงยังคงเสถียรในสภาพแวดล้อมที่มีคลอไรด์ น้ําทะเล และสื่อที่เป็นกรด (ข้อมูล Wikipedia) คุณสมบัตินี้ทําให้เหมาะสําหรับการใช้งานในระยะยาวในสภาพสารเคมี อิเล็กโทรไลต์ และทางทะเลที่รุนแรง

การนําไฟฟ้าและความร้อนที่เหนือกว่า

โฟมไทเทเนียมยังคงรักษาการนําไฟฟ้าและความร้อนโดยธรรมชาติของไทเทเนียม โครงสร้างที่มีรูพรุน 3 มิติให้การกระจายกระแสที่สม่ําเสมอมากขึ้นและลดความต้านทานความร้อนลงอย่างมาก

ประเภทของโฟมไทเทเนียมจาก Chalco Titanium

• 

  โฟมไทเทเนียมเซลล์เปิด

  คุณสมบัติ: ความพรุนสูงถึง 40–90% ขนาดรูพรุน 100–1,000 μm ความหนาแน่นเพียง 0.5–1.0 g/cm³ ช่วยลดน้ําหนักได้อย่างมีนัยสําคัญ

  การใช้งาน: ใช้กันทั่วไปในฮีตซิงก์ตัวเร่งปฏิกิริยาโครงสร้างดูดซับพลังงานและตัวกรอง

• 

  โฟมไทเทเนียมเซลล์ปิด (ชนิดดูดซับพลังงาน)

  คุณสมบัติ: โครงสร้างฟองปิดที่มีความเครียดที่ราบสูงสูงให้ฉนวนกันความร้อนและอะคูสติก

  การใช้งาน: ใช้กันทั่วไปในแผ่นกันกระแทกการบินและอวกาศคานชนยานยนต์และวัสดุลดแรงสั่นสะเทือนเสียง

• 

  โฟมไทเทเนียม Ti-6Al-4V ELI เกรดทางการแพทย์

  คุณสมบัติ: โมดูลัสยืดหยุ่น 0.5–5 GPa ใกล้เคียงกับกระดูกมนุษย์ มีความเข้ากันได้ทางชีวภาพที่ดีเยี่ยม

  การใช้งาน: ใช้สําหรับรากฟันเทียม อุปกรณ์ฟิวชั่นระหว่างกระดูกสันหลัง และรากฟันเทียมซ่อมแซมกระดูก

• 

  โฟมไทเทเนียมตาข่ายที่ผลิตด้วยสารเติมแต่ง (โครงสร้างที่กําหนดเอง)

  คุณสมบัติ: การออกแบบตาข่ายที่ซับซ้อนและความพรุนแบบไล่ระดับสีทําได้ผ่านการพิมพ์ 3 มิติ

  การใช้งาน: เหมาะสําหรับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนน้ําหนักเบา ส่วนประกอบดูดซับพลังงานการบินและอวกาศ และรากฟันเทียมแบบกําหนดเอง

• 

  โฟมไทเทเนียมเคลือบแพลตตินั่ม (เกรดอิเล็กโทรคะตาไลติก)

  คุณสมบัติ: พื้นผิวเคลือบด้วยชั้น Pt 2-5 μm ช่วยเพิ่มกิจกรรมทางเคมีไฟฟ้าและมีอายุการใช้งานมากกว่า 10,000 ชั่วโมง

  การใช้งาน: ส่วนใหญ่ใช้ในอิเล็กโทรไลซิส PEM/น้ําอัลคาไลน์ อิเล็กโทรคลอรีน และขั้วบวกชุบด้วยไฟฟ้า

• 

  โฟมไทเทเนียมเคลือบอิริเดียม (เกรดทนต่อการกัดกร่อนสูง)

  คุณสมบัติ: พื้นผิวหุ้มด้วยชั้น Ir ประมาณ 1 μm เสถียรและทนทานในสภาพแวดล้อมที่มีกรดแก่และคลอไรด์สูง

  การใช้งาน: เหมาะสําหรับอิเล็กโทรลิซิสในน้ําทะเล อิเล็กโทรดเคมีที่รุนแรง และเซลล์เชื้อเพลิง

• 

  สักหลาดใยไทเทเนียม (ไทเทเนียมที่มีรูพรุนยืดหยุ่น)

  คุณสมบัติ: ทําโดยการเผาลวดไทเทเนียมละเอียดที่มีความพรุน 70–80%; แผ่นมีความยืดหยุ่นและโค้งงอได้

  การใช้งาน: ใช้กันทั่วไปในชั้นการขนส่งอิเล็กโทรไลเซอร์ PEM ชั้นการแพร่กระจายของก๊าซและการกรองที่อุณหภูมิสูง

ข้อมูลจําเพาะและตัวเลือกการปรับแต่งของโฟมไทเทเนียม

เกรดโลหะผสม

ช่วงขนาด

ความพรุนและขนาดรูขุมขน

• ความพรุน: มีสี่ระดับมาตรฐาน: 40%, 60%, 75%, 90%; ปรับแต่งได้ทีละ 5%
• ขนาดรูขุมขน: เลือกได้อย่างต่อเนื่องตั้งแต่ 100 μm ถึง 2 มม. ≥ 500 μm แนะนําสําหรับการกระจายความร้อนและการกรอง ≤ 300 μm สําหรับอิเล็กโทรดและรากฟันเทียม

การรักษาพื้นผิวและการเคลือบ

การใช้งานทั่วไปของโฟมไทเทเนียม

อิเล็กโทรดไฮโดรเจน/ออกซิเจนสําหรับอิเล็กโทรลิซิสน้ํา

หน้าตา: การเคลือบ Pt หรือ Ir บนพื้นผิวโฟมไทเทเนียมช่วยลดศักยภาพส่วนเกินและปรับปรุงประสิทธิภาพอิเล็กโทรไลซิสได้อย่างมาก

ประโยชน์: ความพรุนแบบเปิดช่วยให้มั่นใจได้ถึงการปล่อยฟองอากาศอย่างรวดเร็ว วงจรชีวิตเกิน 10,000 ชั่วโมง ใช้ได้กับ PEM และอิเล็กโทรไลเซอร์อัลคาไลน์

รากฟันเทียมทางการแพทย์และการซ่อมแซมกระดูก

หน้าตา: โฟมไทเทเนียม Ti-6Al-4V ELI เกรดทางการแพทย์ที่มีความพรุนที่เชื่อมต่อถึงกันและโมดูลัสยืดหยุ่นใกล้กับกระดูกมนุษย์ (0.5–5 GPa)

โปรแกรม ประยุกต์: รากฟันเทียม, กรงฟิวชั่นระหว่างกระดูกสันหลัง, นั่งร้านข้อบกพร่องของกระดูกแบบกําหนดเอง ส่งเสริมการเจริญเติบโตของกระดูกและลดการป้องกันความเครียด

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนและฮีตซิงก์ LED

หน้าตา: ความพรุนสูง (≥75%) และโครงสร้างหลายช่องช่วยเพิ่มการถ่ายเทความร้อนแบบพาความร้อนและนําไฟฟ้า

ประโยชน์: ลดน้ําหนักได้มากกว่า 50%; นําไปใช้ในการระบายความร้อนด้วยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์การบินและอวกาศ ชุดแบตเตอรี่ EV และโมดูล LED กําลังสูง

รองรับการกรองและตัวเร่งปฏิกิริยา

หน้าตา: เปิดเครือข่ายที่มีรูพรุนพร้อมความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีเยี่ยม

โปรแกรม ประยุกต์: การเผาไหม้ด้วยตัวเร่งปฏิกิริยา VOC การกรองน้ําทะเลการบําบัดน้ําเสียและกระบวนการทางเคมีที่มีการทํางานที่มั่นคงในระยะยาว

การดูดซับพลังงานและการลดเสียง

หน้าตา: โฟมไทเทเนียมเซลล์ปิดหรือเซลล์เปิดที่มีความเครียดที่ราบสูงสูงกว่า 30–50% โครงสร้างที่มีรูพรุนช่วยให้สามารถป้องกันได้แบบคู่

โปรแกรม ประยุกต์: ระบบการบินและอวกาศและยานยนต์ ฉนวนกันเสียง และวัสดุลดแรงสั่นสะเทือนจากความร้อน

คุณสมบัติทางกลของโฟมไทเทเนียม

โฟมไทเทเนียมผสมผสานข้อดีของน้ําหนักเบา แอนไอโซโทรปี และความยืดหยุ่นเหมือนกระดูก ความหนาแน่นต่ําให้ศักยภาพในการลดน้ําหนักอย่างมีนัยสําคัญ และโครงสร้างสามมิติที่เกิดจากการเผาผนึกแบบตัวยึดอวกาศที่ไม่ใช่ทรงกลมสามารถแสดงพฤติกรรมแอนไอโซทรอปิกบางอย่างได้ คุณสมบัติเหล่านี้ช่วยให้โฟมไททาเนียมสามารถรักษาความแข็งแรงเชิงกลในขณะที่เลียนแบบพฤติกรรมทางกลของกระดูกมนุษย์อย่างใกล้ชิดยิ่งขึ้นซึ่งจะช่วยลดผลกระทบในการป้องกันความเครียดทําให้เหมาะอย่างยิ่งสําหรับรากฟันเทียมทางการแพทย์และการใช้งานโครงสร้างที่ดูดซับพลังงาน

วิธีการผลิตโฟมไทเทเนียมทั่วไป

เส้นทางโลหะผง

นี่เป็นวิธีที่พบบ่อยที่สุด ซึ่งโดยทั่วไปจะใช้เทคนิคตัวยึดพื้นที่ ผงไทเทเนียมผสมกับอนุภาคที่ยึดช่องว่างที่ถอดออกได้ เช่น NaCl ยูเรีย หรือแป้งมันสําปะหลัง บดอัดและเผา จากนั้นความพรุนจะถูกสร้างขึ้นโดยการละลายตัวยึดช่องว่าง

ข้อดี: ความพรุน ขนาดรูพรุน และการเชื่อมต่อสามารถควบคุมได้ เหมาะสําหรับการผลิตโฟมไทเทเนียมเกรดต่างๆ เป็นชุด

การใช้งาน: ใช้กันอย่างแพร่หลายสําหรับอิเล็กโทรดตัวเร่งปฏิกิริยาและรากฟันเทียมทางการแพทย์ที่ต้องการการควบคุมโครงสร้างรูขุมขนที่แม่นยํา

การหล่อและการแทรกซึม

โครงสร้างที่มีรูพรุนถูกสร้างขึ้นผ่านกระบวนการหล่อหลอมเหลวหรือการหล่อแบบแช่แข็ง หรือผ่านการแยกโลหะผสมด้วยไฟฟ้าเคมี โดยเลือกละลายองค์ประกอบจากโลหะผสมเพื่อสร้างรูพรุน

ข้อดี: สามารถบรรลุโครงสร้างรูพรุนแบบแอนไอโซทรอปิกหรือแบบยาวพร้อมการเชื่อมต่อโครงข่ายที่แข็งแกร่ง

การใช้งาน: เหมาะสําหรับส่วนประกอบการกรองและการถ่ายเทความร้อนที่ต้องการการขนส่งตามทิศทางหรือสถาปัตยกรรมรูพรุนเฉพาะทาง

วิธีการขยายตัวของแก๊ส

โครงสร้างที่มีรูพรุนเกิดจากการขยายตัวของก๊าซที่อุณหภูมิสูง (เช่น ไฮโดรเจน ไนโตรเจน) หรือการขยายตัวของซุปเปอร์พลาสติกพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงเฟส α-β

ข้อดี: ไม่จําเป็นต้องใช้ตัวยึดพื้นที่ความพรุนค่อนข้างสม่ําเสมอกระบวนการที่ง่ายกว่า

การใช้งาน: ส่วนใหญ่ใช้สําหรับการวิจัยและพัฒนาและการผลิตในห้องปฏิบัติการชุดเล็ก ตลอดจนตัวอย่างที่ต้องการการกระจายรูพรุนที่สม่ําเสมอ

คําถามที่พบบ่อย – คําถามทั่วไป

โฟมไทเทเนียมมีข้อดีเหนือโฟมนิกเกิลอย่างไร?

โฟมไทเทเนียมมีความต้านทานการกัดกร่อนและอุณหภูมิที่สูงขึ้นสามารถทํางานได้อย่างเสถียรในระยะยาวในกรดแก่สภาพแวดล้อมคลอไรด์และอุณหภูมิสูง (≤ 600 °C) โมดูลัสยืดหยุ่นใกล้เคียงกับกระดูกมนุษย์ จึงเหมาะสําหรับรากฟันเทียมทางการแพทย์ แม้ว่าค่าใช้จ่ายจะสูงกว่าเล็กน้อย แต่ก็ให้ประโยชน์โดยรวมมากขึ้นในด้านอายุการใช้งานของอิเล็กโทรด ความแข็งแรงของโครงสร้าง และความเข้ากันได้ทางชีวภาพ

ความพรุนที่สูงขึ้นจะดีกว่าเสมอหรือไม่? วิธีการเลือกความพรุนและขนาดรูพรุน?

ไม่จําเป็น. ความพรุนที่สูงขึ้นจะเพิ่มพื้นที่ผิวจําเพาะและการลดน้ําหนัก แต่ลดความแข็งแรงเชิงกล

• 60%: ความแข็งแรงและกิจกรรมที่สมดุล เหมาะสําหรับพื้นผิวอิเล็กโทรด
• 75%: กิจกรรมสูงหรือเหมาะสําหรับการเจริญเติบโตของกระดูกในรากฟันเทียม
• 90%: พื้นที่ผิวจําเพาะสูงสุด เหมาะสําหรับการรองรับตัวเร่งปฏิกิริยาหรือฉนวนกันความร้อน/อะคูสติก

คําแนะนําขนาดรูขุมขน: ≤ 300 μm สําหรับอิเล็กโทรด/รากฟันเทียม ≥ 500 μm สําหรับการกรอง/การกระจายความร้อน

โฟมไทเทเนียมสามารถเชื่อมหรือกลึงได้หรือไม่?

ใช่ แนะนําให้ใช้การเชื่อมด้วยเลเซอร์หรือการประสานสูญญากาศ การตัดเฉือนสามารถทําได้โดยใช้เครื่องมือคาร์ไบด์ที่มีการตัดตื้นความเร็วแกนหมุนสูงและการระบายความร้อนด้วยอากาศอัด แนะนําให้ใช้การดองกรดหลังการตัดเฉือนและการทู่เพื่อขจัดความเค้นตกค้างและชั้นออกไซด์

อายุการใช้งานของการเคลือบ Pt/Ir คืออะไร?

ภายใต้อิเล็กโทรไลซิสของน้ําอย่างต่อเนื่องที่อุณหภูมิ 10 A·cm⁻² และ 80 °C โฟมไทเทเนียมเคลือบ Pt ของเราผ่านการทดสอบ 10,000 ชั่วโมง โฟมเคลือบ IR รักษาอัตราการกัดกร่อน < 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.

ปริมาณการสั่งซื้อขั้นต่ํา (MOQ) และระยะเวลารอคอยสินค้าคืออะไร?

• ตัวอย่างฟรี: แผ่น ≤ 100 × 100 มม. หรือม้วน ≤ 100 × 50 มม.
• ขั้นต่ํา: แผ่นมาตรฐาน – 5 ชิ้น; ม้วน – 1 ม้วน; ตาข่าย 3 มิติ – 1 ชิ้น
• ระยะเวลาดําเนินการ: ในสต็อก 7–10 วัน; กําหนดเอง 3-4 สัปดาห์; ด้วยการเคลือบ +1–2 สัปดาห์