สแกนเดียมอัลลอยด์

A:

• สแกนเดียม (สัญลักษณ์ทางเคมี Sc และเลขอะตอม 21) เป็นโลหะเปลี่ยนผ่านแสงสีขาวเงิน จัดเป็นธาตุหายาก
• คุณสมบัติหลักคือ น้ำหนักเบา มีจุดหลอมเหลวสูง และมีรัศมีไอออนิกน้อย สแกนเดียมเป็นเพียงธาตุที่พบมากเป็นอันดับที่ 50 ของโลก แต่เป็นธาตุที่พบมากเป็นอันดับที่ 23 ในดวงอาทิตย์
• เนื่องจากไอออนมีขนาดเล็ก จึงไม่สามารถรวมตัวกับไอออนที่ก่อให้เกิดแร่ทั่วไปได้ และไม่ค่อยมีความเข้มข้นสูงกว่า 100 ppm ในธรรมชาติ
• ส่วนใหญ่จะใช้ Scandium ที่เกรด {{0}.1 ถึง 0.5% ในอะลูมิเนียมอัลลอยด์สำหรับการใช้งานด้านการบินและอวกาศและการกีฬา รวมถึงเฟรมจักรยาน ไม้เทนนิส และไม้เบสบอล
• เหตุผลหลักในการเพิ่มสแกนเดียมคือเพิ่มความแข็งแกร่งที่ไม่เหมือนองค์ประกอบอื่นให้กับอลูมิเนียมอัลลอยด์น้ำหนักเบา แม่นยำยิ่งขึ้น เนื่องจากความประณีตของเกรนละเอียด โลหะผสมสแกนเดียมจึงลดการแตกร้าวร้อนในรอยเชื่อม เพิ่มความแข็งแรงในรอยเชื่อม และให้พฤติกรรมความล้าที่ดีขึ้น
• นอกจากนี้ยังใช้ในหลอดฮาโลเจนในรูปแบบสแกนเดียมไอโอไดด์ เพื่อให้ได้แสงที่ใกล้เคียงกับแสงแดดธรรมชาติ
• Scandium มีแนวโน้มการใช้งานปลายทางที่สำคัญมากสองประการ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในยุโรป: เซลล์เชื้อเพลิงโซลิดออกไซด์สำหรับการจัดเก็บพลังงาน และโลหะผสม Sc-Al ในภาคการบินและอวกาศและยานยนต์

A:

• ผู้ผลิตสแกนเดียมทั่วโลก ได้แก่ จีน 66% รัสเซีย 23% ยูเครน 7% และคาซัคสถาน 1%
• อุปทานทั่วโลกของสแกนเดียมมีต้นกำเนิดจากแหล่งหลัก เช่น วัตถุดิบตั้งต้นของแร่ และแหล่งรองจากการผลิตในเหมือง เช่น สารเข้มข้น ตะกรันโลหะ และสารตกค้าง
• โดยทั่วไปสแกนเดียมจะถูกผลิตเป็นผลิตภัณฑ์ร่วมหรือผลพลอยได้ในระหว่างการแปรรูปแร่ต่างๆ (เช่น แร่เหล็ก, REE, ไทเทเนียม, เซอร์โคเนียม, ยูเรเนียม, ทอเรียม, อลูมิเนียม, ทังสเตน, ดีบุก, แทนทาลัม, อะพาไทต์, นิกเกิลและโคบอลต์) และ/ หรือนำกลับมาใช้ใหม่จากหางแร่และสารตกค้างที่ผ่านการแปรรูปก่อนหน้านี้ (USGS 2021 และ 2022)

A:

• Scandium ไม่มีการซื้อขายในการแลกเปลี่ยนโลหะใดๆ เนื่องจากมีการขายผลิตภัณฑ์ Scandium ระหว่างภาคเอกชนในราคาที่ไม่เปิดเผย
• Data on scandium (Sc) production is very patchy and incomplete. According to the USGS (2022) the annual Sc production is estimated to 10-20 t; DERA (2021) assumes the figure to be around 14-16 t. Sc demand and supply are highly concentrated. With about 75% (>10 ตัน) ของการผลิตประจำปีทั่วโลก ประเทศจีนเป็นผู้ผลิต Sc รายใหญ่ที่สุด ผู้ผลิตรายอื่น รัสเซีย (1-2 ตันต่อปี) และฟิลิปปินส์ (ประมาณ 1 ตันต่อปี) (DERA, 2021)

ตอบ: สแกนเดียมก็เหมือนกับโลหะอื่นๆ ที่เจือกับอะลูมิเนียม โดยจะให้ความแข็งแรงและคุณสมบัติที่พึงประสงค์แก่อะลูมิเนียม และให้ความแข็งแกร่งและคุณสมบัติตามที่ต้องการแก่อะลูมิเนียมแต่ละตระกูลจากทั้งหมดแปดตระกูล (ซีรีส์) ในระดับหนึ่ง การเติมสแกนเดียมจะสร้างความแข็งแกร่งโดยการส่งเสริมโครงสร้างเกรนที่เล็กลงและมีขนาดเท่าๆ กันในโลหะผสมในระหว่างการแข็งตัว สแกนเดียมแสดงการตอบสนองด้านความแข็งแกร่งที่ดีกว่าในบางตระกูลโลหะผสมมากกว่าอัลลอยด์อื่นๆ แต่เกือบทุกครั้งจะมีการเติมเล็กน้อย – ระหว่าง 0.1% ถึง 0.45% Sc.

ตอบ: Scandium มอบความแข็งแกร่งในการเปลี่ยนแปลงโดยไม่จำเป็นต้องผ่านการบำบัดด้วยความร้อนที่เป็นปัญหาและมีค่าใช้จ่ายสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การเติมสแกนเดียมสามารถเพิ่มความแข็งแรงของผลผลิตในซีรีส์ 5000 เป็นระหว่าง 300Mpa ถึง 450Mpa ขึ้นอยู่กับปริมาณของการเติม ในขณะที่ยังคงรักษาค่าการยืดตัว (ความเหนียว) ไว้ที่ 12-15

ตอบ: ผลกระทบต่อสุขภาพของสแกนเดียม:

Scandium ไม่มีบทบาททางชีววิทยา ปริมาณที่ติดตามเท่านั้นถึงห่วงโซ่อาหาร ดังนั้นการบริโภคประจำวันของคนโดยเฉลี่ยจึงน้อยกว่า 0.1 ไมโครกรัม

สแคเดียมไม่เป็นพิษ แม้ว่าจะมีข้อเสนอแนะว่าสารประกอบบางชนิดอาจเป็นสารก่อมะเร็งก็ตาม

สแกนเดียมส่วนใหญ่เป็นอันตรายในสภาพแวดล้อมการทำงาน เนื่องจากความชื้นและก๊าซสามารถสูดดมเข้าไปในอากาศได้ สิ่งนี้สามารถทำให้เกิดเส้นเลือดอุดตันที่ปอดได้ โดยเฉพาะเมื่อได้รับสารเป็นเวลานาน สแกนเดียมอาจเป็นภัยคุกคามต่อตับเมื่อสะสมอยู่ในร่างกายมนุษย์

ตอบ: ผลกระทบของสแกนเดียมต่อสิ่งแวดล้อม:

สแกนเดียมถูกทิ้งลงสู่สิ่งแวดล้อมในสถานที่ต่างๆ หลายแห่ง โดยส่วนใหญ่เกิดจากอุตสาหกรรมการผลิตน้ำมัน นอกจากนี้ยังสามารถเข้าสู่สิ่งแวดล้อมได้เมื่ออุปกรณ์ในครัวเรือนถูกทิ้งไป สแกนเดียมจะค่อยๆ สะสมอยู่ในดินและดินที่มีน้ำ และในที่สุดจะนำไปสู่การเพิ่มความเข้มข้นในมนุษย์ สัตว์ และอนุภาคในดิน

กับสัตว์น้ำ scandium ทำให้เกิดความเสียหายต่อเยื่อหุ้มเซลล์ซึ่งมีผลเสียหลายประการต่อการสืบพันธุ์และการทำงานของระบบประสาท

ตอบ: อะลูมิเนียมอัลลอยด์ของสแกนเดียมเป็นส่วนผสมที่ลงตัวระหว่างโลหะสแกนเดียมและโลหะอะลูมิเนียม การเติมสแกนเดียมลงในอะลูมิเนียมจะจำกัดการเติบโตของเกรนที่มากเกินไปซึ่งเกิดขึ้นในบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนของส่วนประกอบอะลูมิเนียมที่เชื่อม

ตอบ: Aluminium Magnesium Scandium มีคุณสมบัติในการเชื่อมที่ดี ทนทานต่อความเสียหายได้ดีเยี่ยม ต้านทานการกัดกร่อนได้ดี มีความสามารถในการขึ้นรูปแบบคืบ โลหะผสม Aleris AlMgSc AA5024 H116 ช่วยให้กระบวนการผลิตส่วนประกอบลำตัวเครื่องบินง่ายขึ้น ด้วย AA5024 H116 AlMgSc ส่วนประกอบลำตัวเครื่องบินเสริมคานสามารถเป็นได้ทั้ง Laser Beam Welded (LBW) หรือ Friction Stir Welded (FSW) เมื่อแต่ละชิ้นส่วนยังคงแบน โดยไม่ต้องมีการดูแลใดๆ ก่อน ความโค้งเดี่ยวหรือสองครั้งของส่วนลำตัวที่จำเป็นสำหรับตัวเครื่องบินทำได้โดยการคืบคลานที่อุณหภูมิสูงขึ้น

แนะนำให้ใช้เป็นแผ่นผิวหนังลำตัวที่มีความแข็งแรงปานกลางแต่ทนทานต่อความเสียหายและคุณสมบัติการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม และอาจใช้แทนโลหะผสม 2xxx ที่ใช้แบบดั้งเดิมได้แม้จะเป็นสารละลายแบบหยดก็ตาม

ตอบ: ข้อเสียบางประการของโลหะผสมอะลูมิเนียม-ลิเธียม ได้แก่:

• ความเหนียวลดลง
• ความเหนียวแตกหักลดลง
• Anisotropy ของคุณสมบัติในระนาบ
• ความต้องการงานเย็นเพื่อให้ได้คุณสมบัติสูงสุด
• เร่งอัตราการขยายรอยแตกเมื่อยล้า

ตอบ: อัลลอยด์ Al–Li มีน้ำหนักเบากว่าและมีแรงดึงและความแข็งแรงให้ผลผลิตสูง เมื่อเทียบกับอะลูมิเนียมอัลลอยด์ที่มีความแข็งแรงสูงทั่วไป มีความทนทานต่อการแพร่กระจายของรอยแตกเมื่อยล้า อย่างไรก็ตามยังคงต้องปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อน