Titanium với khả năng chống ăn mòn và khó bị oxi hoá đã trở thành vật liệu ưa thích trong ngành sản xuất hàng không, y tế, đặc biệt là trong chế tác đồng hồ, giúp cho các chiếc đồng hồ trở nên bền bỉ đồng thời chống lại được những yếu tố từ môi trường khắc nghiệt như nước biển hoặc nhiệt độ cao. Cùng Hải Triều khám phá những đặc điểm của chất liệu này qua bài viết dưới đây.
Khám phá: Mẫu đồng hồ dây titanium
Tìm hiểu chi tiết về chất liệu Titanium
Với vẻ ngoài sáng bóng cùng những đặc tính vượt trội nên Titanium thường xuất hiện trong các sản phẩm cao cấp và trở thành một trong những lựa chọn lý tưởng cho đa dạng các ngành sản xuất trên thế giới.
1. Titanium là gì?
Titanium (Titani/Titan) là một nguyên tố hóa học, kim loại được khám phá bởi Martin Heinrich Klaproth – một nhà hoá học người Đức vào năm 1795, sau khi bị lãng quên kể từ thời gian phát hiện ban đầu của nó vào năm 1791.
Là vật liệu cứng nhất trong hầu hết tất cả các kim loại có khả năng chống ăn mòn tốt (đặc biệt khi tiếp xúc trực tiếp với axit, khí clo, nước biển, dung dịch muối) cùng độ bền bỉ cực cao và không mang lại kích ứng cho cơ thể con người. Ngoài ra, chất liệu này còn sở hữu bề mặt bóng loáng, nên nó được ứng dụng trong chế tác đồng hồ.
2. Tính chất vật lý và hóa học của Titanium
Tính chất vật lý:
Trong môi trường không có oxi thì Titan rất dẻo. Với vẻ ngoài màu trắng xám, bóng loáng nên nó đã trở thành chất liệu hữu ích trong việc phủ kim loại. Thông thường, Titan sẽ có độ dẫn nhiệt cũng như điện thấp so với các kim loại khác.
Điều đặc biệt là Titanium nguyên chất gần như tinh khiết đến 99,2%, và nó có khả năng chống lại các chất lỏng mạnh như axit sulfuric, khí clo ẩm, dung dịch clorua, axit clohydric và hầu hết các axit hữu cơ.
Khi làm lạnh xuống dưới nhiệt độ cực thấp, chỉ còn khoảng 0.49000K (tương đương với -272.66 độ C), chất liệu Titanium sẽ trở nên siêu dẫn. Hơn nữa, khi ở dạng nguyên tố và bị bắn phá bằng deuteron, Titanium cũng có thể trở thành chất phóng xạ.
Tính chất hoá học:
Kim loại Titanium có những đặc tính hoá học tương đồng đáng kể với Zirconium và Silic. Ba kim loại này đều thuộc nhóm chuyển tiếp đầu tiên trong bảng tuần hoàn. Trong đó, Titan nằm ở vị trí giữa nhóm, cụ thể là nhóm 4 (IVB), cho thấy nó có những đặc tính hóa học trung gian giữa kim loại và phi kim loại.
Ngoài ra, Titanium còn có khả năng tự tạo ra một lớp màng oxide bảo vệ tự nhiên trên bề mặt của nó khi tiếp xúc với môi trường chứa oxy. Lớp màng này rất mỏng chỉ từ vài nanomet đến vài chục nanomet, nhưng lại có hiệu quả cao trong việc ngăn chặn quá trình ăn mòn.
Khi lớp màng oxide được hình thành sẽ giúp giảm diện tích bề mặt phản ứng và làm chậm tốc độ hòa tan của kim loại Titanium. Đặc biệt, lớp màng oxide có khả năng tự phục hồi và tái tạo, tức là khi bị hỏng, nó có thể được thay thế nhanh chóng bằng một lớp màng mới.
Nhờ vào những đặc tính này, Titanium được đánh giá là một trong những kim loại có tính chống ăn mòn xuất sắc và được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực sản xuất, từ y học đến công nghệ hàng không và không gian.
Ưu điểm của Titanium
1. Siêu nhẹ
Trọng lượng riêng của Titanium chỉ khoảng 4.51g/cm3 nên các chiếc đồng hồ sử dụng chất liệu này thường nhẹ hơn 40% so với các phiên bản làm từ thép không gỉ. Điều này không chỉ mang lại cho người dùng cảm giác thoải mái khi đeo hàng ngày mà còn tạo ra sự linh hoạt và dễ dàng trong các hoạt động.
2. Siêu bền
Titanium là một hợp kim có tính trơ đối với các loại muối và axit thông thường. Đẫn đến các đồng hồ được làm từ Titanium sẽ không bị ảnh hưởng bởi sự ăn mòn hay gỉ sét, ngay cả khi tiếp xúc với môi trường nước biển. Đồng thời, chúng vẫn hoạt động tốt ngay cả khi tiếp xúc với các hóa chất mạnh như Axit Hydrochloric hay Axit Nitric,…
3. Không gây kích ứng
Titanium không chỉ là một kim loại vững chắc mà còn là một trong những lựa chọn an toàn nhất cho sức khỏe con người. Với đặc tính không hấp thụ vào da đã làm cho Titanium trở thành một vật liệu lý tưởng đối với người có làn da nhạy cảm.
Tính chất an toàn của Titanum được thể hiện qua:
- Khi tiếp xúc với các môi trường độc hại không gây ra phản ứng có hại cho người dùng.
- Dạng rắn, độ bền cao nên không dễ gãy gây thương tích.
- Dù mài giũa hay chế tạo, chất liệu này không tạo ra bụi mịn gây ảnh hưởng đến người và quá trình sản xuất.
4. Chống trầy xước
Trên bề mặt chất liệu Titanium thường được nén áp lực để tạo ra một lớp phủ bền chắc. Điều này giúp đồng hồ trở nên bền bĩ và có thể chống chọi với các hoạt động có khả năng bị trầy xước do va chạm hoặc tác động từ bên ngoài. Nhờ vào tính năng này, đồng hồ sản xuất từ vật liệu Titanium thường có độ bền và độ bền màu tốt hơn so với các vật liệu khác.
5. Khả năng sáng bóng cao
Đồng hồ làm từ Titanium thường duy trì bề mặt sáng bóng như gương (do tính chất tinh khiết 99.2%) nên có được độ bóng cao hơn và đạt độ cứng cao lên tới khoảng 1.200 trên thang đo Vickers. Nhờ vậy mà đồng hồ luôn giữ được vẻ đẹp như mới trong thời gian dài sử dụng.
Ngoài ra, màu bạc tự nhiên của kim loại Titanium đã làm cho nó trở thành vật liệu được ưa chuộng trong việc sản xuất các sản phẩm thời trang và đồng hồ, từ những chiếc đồng hồ cơ điện tử đến các trang sức cao cấp. Sự kết hợp giữa tính an toàn, tính bền bỉ và vẻ đẹp tự nhiên của Titanium đã tạo nên sức hút không thể chối từ trong ngành thời trang.
Độ sáng bóng và hào nhoáng của Titanium được thể hiện thông qua mẫu NJ0158-89Z
6. Dẫn nhiệt kém, chịu nhiệt cao
Chất liệu Titanium có khả năng dẫn nhiệt kém do lớp vỏ của nó chứa nhiều electron và có cấu trúc mạnh mẽ. Điều này khiến cho Titanium trở thành lựa chọn tốt cho các môi trường có nhiệt độ cao, vì nó không dễ dàng bị tác động bởi nhiệt độ.
Với khả năng chịu nhiệt độ nóng chảy lên đến khoảng 1668 độ C, Titanium sẽ không dễ dàng chảy hoặc biến dạng khi tiếp xúc với nhiệt độ cao trong thời gian dài. Do đó, Titan luôn giữ được hình dáng và tính chất ban đầu của nó, đồng thời còn trở thành một lựa chọn bền bỉ, ổn định cho các ứng dụng trong môi trường có nhiệt độ cao.
Những ưu điểm này không chỉ làm cho sản phẩm đồng hồ Titanium trở nên bền bỉ và chất lượng hơn, mà còn giúp chúng thích nghi tốt với môi trường đa dạng, phù hợp cho mọi hoàn cảnh sử dụng hàng ngày.
Nhược điểm của Titanium
1. Giá thành cao
Titanium là một kim loại khá khan hiếm trên Trái Đất dẫn đến nguồn cung của kim loại này không đủ lớn để đáp ứng trong nhu cầu sản xuất. Vì vậy, sự khan hiếm đã trở thành một trong những nguyên nhân chính khiến giá cả của Titan cao hơn nhiều so với các kim loại khác.
Bên cạnh đó, Titanium không chỉ là một vật liệu quý phục vụ cho nhiều mục đích khác nhau, mà còn trở thành lựa chọn hàng đầu và duy nhất trong nhiều lĩnh vực như hàng không vũ trụ, quốc phòng, y tế, và nhiều ngành công nghiệp công nghệ cao khác.
Nói riêng về ngành hàng không vũ trụ, việc sử dụng kim loại Titanium đòi hỏi một lượng lớn nguồn nguyên liệu trong sản xuất. Để có được chỉ 1kg kim loại Titanium sử dụng được, cần phải khai thác đến 11kg quặng Titanium. Điều này làm cho giá thành của Titanium cao hơn nhiều so với thép không gỉ lên đến 6 lần.
Tuy nhiên, những tính năng ưu việt của Titanium, bao gồm độ bền, độ nhẹ, và khả năng chống ăn mòn, đã làm cho nó trở thành vật liệu không thể thay thế và được ưa chuộng trong nhiều ứng dụng công nghệ cao.
2. Bị ăn mòn nếu tiếp xúc với môi trường nước mặn
Nổi tiếng với khả năng chống ăn mòn cao nhưng Titan vẫn không mang lại sự tuyệt đối. Chất liệu này bị suy yếu kim loại và giảm tuổi thọ nếu tiếp xúc trong thời gian dài ở môi trường nước mặn. Do sự ăn mòn này sẽ làm suy yếu kim loại và khiến nó đồng hồ titan giảm tuổi thọ nên hạn chế tiếp xúc trực tiếp với nước mặn trong thời gian dài.
3. Khó gia công
Titan cũng khó gia công do độ cứng và độ bền của nó. Khó khăn này sẽ dẫn đến tăng chi phí sản xuất cũng như thời gian sản xuất dài hơn. Ngoài ra, Titan còn rất khó hàn, dẫn đến việc hạn chế sử dụng nó trong một số ứng dụng nhất định.
Ứng dụng của kim loại Titanium trong đời sống hằng ngày
1. Trang sức
Là chất liệu mang đến màu sắc tự nhiên cùng với các đặc tính nổi bật như không gây kích ứng và an toàn cho người sử dụng nên sẽ không quá bất ngờ khi Titanium được ứng dụng trong các sản phẩm trang sức.
Đặc biệt với độ bền, khả năng chống móp, trọng lượng nhẹ và khả năng chống ăn mòn của titan khiến nó hữu ích trong sản xuất đồng hồ đeo tay, cụ thể là vỏ đồng hồ.
Đồng hồ là trang sức thông dụng trong ngành thời trang được sử dụng chất liệu Titanium trong chế tác – Tham khảo mẫu R27010102
2. Ngành y tế
Titan đóng một vai trò quan trọng trong ngành y tế vì lành tính và có tương thích sinh học cao (không độc hại, không bị cơ thể đào thải) nên thường được áp dụng vào nhiều vật liệu chế tạo xương nhân tạo, van tim, dụng cụ phẫu thuật, chân răng, … cũng như trong những lĩnh vực ứng dụng y khoa khác.
3. Sắc tố và phụ gia
Chất liệu Titanium không chỉ sử dụng trong sản xuất các sản phẩm hàng ngày như đồng hồ, mà còn được tinh chế thành Titan Dioxide – một chất màu trắng với nhiều ứng dụng đa dạng và thường sử dụng trong sản xuất giấy, kem đánh răng, nhựa với sơn. Ngoài ra, Titanium còn được thêm vào cần câu bằng than chì, gậy đánh gôn để tăng sức mạnh của chúng.
Ngoài ra, Titanium dioxide còn là một hợp chất hóa học trơ, giúp chất liệu chống ăn mòn tốt và không bị phai màu dưới ánh sáng mặt trời. Điều này làm cho nó trở thành một lựa chọn lý tưởng trong sản xuất nhựa gia dụng và kem chống nắng, nhờ vào khả năng khúc xạ ánh sáng, độ phân tán quang học cao.
4. Ngành công nghiệp vũ trụ
Đặc tính bền, nhẹ của Titanium khiến vật liệu này trở thành yếu tố quan trọng trong việc chế tạo thân máy bay, khung, thiết bị hạ cánh và các bộ phận cấu trúc khác của máy bay.
Ngoài ra, với khả năng chịu được nhiệt độ cao và sức bền khi phải làm việc hàng nghìn giờ của Titanium mà không xảy ra bất kỳ bất trắc nào đã khiến vật liệu Titanium trở nên vô giá đối với các nhà sản xuất động cơ máy bay cũng như những người kết hợp nó vào nhiều bộ phận, bao gồm đĩa tuabin và cánh máy nén.
5. Công nghiệp hàng hải
Trong ngành công nghiệp hàng hải, một lĩnh vực với quy mô lớn và cấu trúc phức tạp, Titanium được coi là vật liệu lý tưởng nhờ vào những đặc tính vượt trội của nó.
Nhờ đó mà chất liệu này thường áp dụng trong việc xây dựng thân tàu hải quân, cũng như trong sản xuất các thành phần như trục chân vịt, bộ trao đổi nhiệt, dàn, máy làm lạnh nhiệt cho bể cá nước mặn, dao điều khiển, dây chuyền hoàn thiện, và dây dẫn.
Ngoài ra, Titanium còn sử dụng trong sản xuất các thiết bị giám sát được triển khai ở nhà và dưới đại dương. Điều này thể hiện tính linh hoạt cũng như tính ứng dụng đa dạng của kim loại này trong lĩnh vực hàng hải.
Ảnh hưởng của Titanium lên sức khỏe và môi trường
Không thể phủ nhận những tính năng đặc biệt mà Titanium đã mang lại cho đời sống của con người cũng như môi trường. Tuy nhiên, không có gì là tuyệt đối vì những tiềm ẩn về chất liệu này vẫn luôn hiện hữu trong:
- Quá trình khai thác: Titanium có thể gây ra nhiều vấn đề môi trường, bao gồm ô nhiễm không khí, nước, đa dạng sinh học, cũng như gây phá huỷ đất đai và tăng nguy cơ sạt lở. Đồng thời còn tiêu tốn nhiều tài nguyên, năng lượng trong môi trường.
- Quá trình sản xuất: Titan tetrachloride (TiCl4) là chất liệu chính để sản xuất Titan, nhưng quá trình sản xuất có thể gây ra nhiều vấn đề môi trường. Điều này bao gồm tiêu tốn năng lượng, sinh ra chất thải rắn, lỏng, khí, cũng như sử dụng các chất hóa học độc hại, dẫn đến tình trạng ô nhiễm môi trường ngày càng gia tăng.
- Quá trình sử dụng: vì là kim loại đa năng nên Titan được sử dụng rộng rãi trong quá trình sản xuất. Tuy nhiên, sự phổ biến này cũng đi kèm với việc tiêu tốn lượng lớn năng lượng và nguyên liệu. Hơn nữa, khi các sản phẩm titan bị phá hủy hoặc xả thải, điều này có thể gây ra ô nhiễm môi trường, tạo ra một loạt các vấn đề tiềm ẩn.
Lời kết
Vậy là chúng ta đã cùng nhau điểm qua những ưu – nhược điểm cũng như những đặc tính vượt trội của Titanium trong sản xuất đồng hồ nói chung và trong chế tác của nhiều ngành công nghiệp khác nhau nói riêng.
Nhờ vào sự kết hợp độc đáo giữa độ bền, vẻ đẹp hào nhoáng của Titanium đã giúp kim loại này được ưu ái sử dụng trong nhiều ngành. Đây cũng là vật liệu xuất hiện ở nhiều mẫu đồng hồ cao cấp hiện nay.
Khám phá thêm các vật liệu chế tác trên đồng hồ
BÀI VIẾT LIÊN QUAN
Tìm hiểu về thép không gỉ 316L, 304 và 904L – Loại nào tốt nhất?
20ATM trên đồng hồ có ý nghĩa gì? Hiểu đúng về độ chống nước
Hé lộ cơ chế đằng sau đòn bẩy ma thuật Magic Lever của Seiko
Tourbilon là gì? Nghệ thuật chế tác Tourbilon trên đồng hồ
Sapphire Crystal là gì? Công dụng và lưu ý khi sử dụng
Hardlex Crystal là gì? Có trên loại đồng hồ nào?
Diashock là gì? Tìm hiểu về cấu trúc chống sốc của Seiko
Đồng hồ máy Quartz là gì? Ưu, nhược điểm đồng hồ quartz
THẢO LUẬN