การประยุกต์ใช้ผงสแกนเดียมออกไซด์ Sc2O3

การประยุกต์ใช้สแกนเดียมออกไซด์

สูตรทางเคมีของสแกนเดียมออกไซด์คือ Sc2O3 คุณสมบัติ: ของแข็งสีขาว มีโครงสร้างลูกบาศก์ของเซสควิออกไซด์ของธาตุหายาก ความหนาแน่น 3.864 จุดหลอมเหลว 2403℃ 20℃ ไม่ละลายน้ำ ละลายได้ในกรดร้อน เตรียมโดยการสลายตัวด้วยความร้อนของเกลือสแกนเดียม สามารถใช้เป็นวัสดุระเหยสำหรับเคลือบเซมิคอนดักเตอร์ ทำเลเซอร์ของแข็งที่มีความยาวคลื่นแปรผัน ปืนอิเล็กตรอนทีวีความละเอียดสูง หลอดไฟเมทัลฮาไลด์ เป็นต้น

สแกนเดียมออกไซด์ (Sc2O3) เป็นผลิตภัณฑ์สแกนเดียมที่สำคัญที่สุดชนิดหนึ่ง คุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของสแกนเดียมออกไซด์นั้นคล้ายคลึงกับออกไซด์ของธาตุหายาก (เช่น La2O3, Y2O3 และ Lu2O3 เป็นต้น) ดังนั้นวิธีการผลิตที่ใช้ในการผลิตจึงคล้ายคลึงกันมาก Sc2O3 สามารถผลิตโลหะสแกนเดียม (sc) เกลือต่างๆ (ScCl3, ScF3, ScI3, Sc2(C2O4)3 เป็นต้น) และโลหะผสมสแกนเดียมต่างๆ (ซีรีส์ Al-Sc, Al-Zr-Sc) ผลิตภัณฑ์สแกนเดียมเหล่านี้มีมูลค่าทางเทคนิคในทางปฏิบัติและมีผลทางเศรษฐกิจที่ดี Sc2O3 ถูกใช้กันอย่างแพร่หลายโลหะผสมอลูมิเนียมแหล่งกำเนิดแสงไฟฟ้า เลเซอร์ ตัวเร่งปฏิกิริยา ตัวกระตุ้น เซรามิก การบินและอวกาศ เป็นต้น เนื่องจากคุณสมบัติต่างๆ ของมัน ในปัจจุบัน สถานะการใช้งานของ Sc2O3 ในสาขาโลหะผสม แหล่งกำเนิดแสงไฟฟ้า ตัวเร่งปฏิกิริยา ตัวกระตุ้น และเซรามิกในจีนและทั่วโลกจะอธิบายไว้ในภายหลัง

(1) การประยุกต์ใช้โลหะผสม

ปัจจุบัน โลหะผสม Al-Sc ที่ทำจาก Sc และ Al มีข้อดีคือมีความหนาแน่นต่ำ (SC = 3.0g/cm3, Al = 2.7g/cm3 มีความแข็งแรงสูง ความแข็งสูง ความเหนียวดี ทนต่อการกัดกร่อนได้ดี และมีเสถียรภาพทางความร้อน เป็นต้น ดังนั้น จึงได้รับการนำไปใช้เป็นอย่างดีในชิ้นส่วนโครงสร้างของขีปนาวุธ อวกาศ การบิน รถยนต์และเรือ และค่อยๆ หันมาใช้ในทางพลเรือน เช่น ด้ามจับของอุปกรณ์กีฬา (ฮ็อกกี้และเบสบอล) มีคุณลักษณะคือมีความแข็งแรงสูง ความแข็งแกร่งสูง และมีน้ำหนักเบา และมีคุณค่าในทางปฏิบัติอย่างมาก

สแกนเดียมมีบทบาทหลักในการดัดแปลงและปรับแต่งเกรนในโลหะผสม ซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของเฟสใหม่ประเภท Al3Sc ที่มีคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยม โลหะผสม Al-Sc ได้ก่อตัวเป็นชุดโลหะผสม เช่น รัสเซียได้บรรลุชุดโลหะผสม Al-Sc 17 ชนิด และจีนก็มีโลหะผสมหลายชนิดเช่นกัน (เช่น Al-Mg-Sc-Zr และโลหะผสม Al-Zn-Mg-Sc) ลักษณะของโลหะผสมประเภทนี้ไม่สามารถแทนที่ด้วยวัสดุอื่นได้ ดังนั้นจากมุมมองการพัฒนา การพัฒนาและศักยภาพในการใช้งานนั้นยอดเยี่ยม และคาดว่าจะกลายเป็นการใช้งานครั้งใหญ่ในอนาคต ตัวอย่างเช่น รัสเซียได้ทำให้การผลิตในเชิงอุตสาหกรรมและพัฒนาอย่างรวดเร็วสำหรับชิ้นส่วนโครงสร้างน้ำหนักเบา และจีนกำลังเร่งวิจัยและการใช้งาน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านอวกาศและการบิน

(2) การประยุกต์ใช้วัสดุแหล่งกำเนิดแสงไฟฟ้าชนิดใหม่

บริสุทธิ์สค2โอ3ถูกแปลงเป็น ScI3 แล้วจึงทำเป็นวัสดุแหล่งกำเนิดแสงไฟฟ้ารุ่นที่สามใหม่ด้วย NaI ซึ่งถูกแปรรูปเป็นหลอดฮาโลเจนสแกนเดียมโซเดียมสำหรับให้แสงสว่าง (ใช้วัสดุ Sc2O3 ประมาณ 0.1 มก. ~ 10 มก. ≥99% สำหรับแต่ละหลอด ภายใต้การกระทำของแรงดันไฟฟ้าสูง เส้นสเปกตรัมสแกนเดียมจะเป็นสีน้ำเงินและเส้นสเปกตรัมโซเดียมจะเป็นสีเหลือง และทั้งสองสีจะทำงานร่วมกันเพื่อสร้างแสงที่ใกล้เคียงกับแสงแดด แสงมีข้อดีคือมีความส่องสว่างสูง สีของแสงที่ดี ประหยัดพลังงาน อายุการใช้งานยาวนาน และพลังในการทำลายหมอกที่แข็งแกร่ง

(3) การประยุกต์ใช้วัสดุเลเซอร์

สามารถเตรียมแกโดลิเนียมแกลเลียมสแกนเดียมการ์เนต (GGSG) ได้โดยการเติม Sc2O3≥ 99.9% บริสุทธิ์ลงใน GGG และมีองค์ประกอบเป็นประเภท Gd3Sc2Ga3O12 พลังงานการปล่อยของเลเซอร์รุ่นที่สามที่ทำจากแกโดลิเนียมแกลเลียมสแกนเดียมการ์เนต (GGSG) สูงกว่าเลเซอร์ที่มีปริมาตรเท่ากันถึง 3.0 เท่า ซึ่งได้มาถึงอุปกรณ์เลเซอร์ที่มีกำลังสูงและขนาดเล็ก เพิ่มพลังงานเอาต์พุตของการสั่นของเลเซอร์และปรับปรุงประสิทธิภาพของเลเซอร์ เมื่อเตรียมผลึกเดี่ยว การชาร์จแต่ละครั้งจะมีน้ำหนัก 3 กก. ~ 5 กก. และเติมวัตถุดิบที่มี Sc2O3≥99.9% ประมาณ 1.0 กก. ปัจจุบัน เลเซอร์ประเภทนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในเทคโนโลยีทางการทหาร และยังค่อย ๆ ผลักดันไปสู่ภาคอุตสาหกรรมพลเรือน จากมุมมองของการพัฒนา เลเซอร์ประเภทนี้มีศักยภาพอย่างมากในการใช้ทางการทหารและพลเรือนในอนาคต

(4) การประยุกต์ใช้สื่ออิเล็กทรอนิกส์

Sc2O3 บริสุทธิ์สามารถใช้เป็นตัวกระตุ้นแคโทดออกซิเดชันสำหรับปืนอิเล็กตรอนแคโทดของหลอดภาพโทรทัศน์สีได้อย่างมีประสิทธิภาพ ฉีดชั้นออกไซด์ Ba, Sr และ Ca หนาหนึ่งมิลลิเมตรบนแคโทดของหลอดภาพสี จากนั้นจึงกระจายชั้นออกไซด์สค2โอ3ที่มีความหนา 0.1 มิลลิเมตรบนนั้น ในแคโทดของชั้นออกไซด์ Mg และ Sr จะทำปฏิกิริยากับ Ba ซึ่งส่งเสริมการลด Ba และอิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมาจะกระตือรือร้นมากขึ้นโดยปล่อยอิเล็กตรอนกระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่ซึ่งทำให้ฟอสเฟอร์เปล่งแสง เมื่อเปรียบเทียบกับแคโทดที่ไม่มีการเคลือบ Sc2O3 สามารถเพิ่มความหนาแน่นของกระแสไฟฟ้าได้ 4 เท่า ทำให้ภาพทีวีชัดเจนขึ้นและยืดอายุการใช้งานของแคโทดได้ 3 เท่า ปริมาณ Sc2O3 ที่ใช้สำหรับแคโทดพัฒนา 21 นิ้วแต่ละอันคือ 0.1 มก. ปัจจุบันแคโทดนี้ถูกนำมาใช้ในบางประเทศทั่วโลก เช่น ญี่ปุ่น ซึ่งสามารถปรับปรุงการแข่งขันในตลาดและส่งเสริมการขายทีวีได้