โลหะผสมแพลทินัม-อิริเดียมเป็นระบบโลหะผสมแบบไบนารีที่เกิดจากการหลอมรวมของแพลทินัมและอิริเดียม นี่ไม่ใช่เพียงแค่ส่วนผสมของโลหะธรรมดา แต่เป็นวัสดุที่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมซึ่งมีคุณค่าในการบรรลุคุณสมบัติที่เหนือกว่าด้วยการปรับองค์ประกอบ—คุณสมบัติที่เหนือกว่าโลหะชนิดใดชนิดหนึ่ง โลหะผสมแพลทินัม-อิริเดียมนั้นหาที่เปรียบไม่ได้เนื่องจากคุณลักษณะที่รวมกัน: มันสืบทอดความเฉื่อยทางเคมีและความสามารถในการขึ้นรูปที่ไม่มีใครเทียบได้ของแพลทินัม ในขณะที่รวมเอาความแข็ง ความทนทานต่อการสึกหรอ และความเสถียรทางความร้อนที่ยอดเยี่ยมของอิริเดียม โลหะผสมนี้มีความหนาแน่นมากกว่า 21.5 กรัม/ซม³ จุดหลอมเหลวอยู่ระหว่าง 1768°C ของแพลทินัมและ 2446°C ของอิริเดียม และค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่ำเป็นพิเศษ ความทนทานต่อการกัดกร่อนของมันเป็นที่เลื่องลือ โลหะผสมแพลทินัม-อิริเดียมที่มีปริมาณอิริเดียมสูงสามารถทนต่อกรดอะควาเรเจียเดือดได้ ในการใช้งานที่ต้องการความเสถียรของมิติในระยะยาวและความน่าเชื่อถืออย่างแท้จริง โลหะผสมแพลทินัม-อิริเดียมมักเป็นทางเลือกที่เหมาะสมเพียงอย่างเดียว ไม่ใช่เพียงแค่ตัวเลือกที่หรูหรา การใช้งานโลหะผสม PtIr10 ในการผลิตกิโลกรัมต้นแบบสากลในอดีต ถือเป็นการรับรองขั้นสูงสุดถึงความเสถียรที่ยั่งยืนของโลหะผสมชนิดนี้
การใช้งานของโลหะผสมแพลทินัม-อิริเดียมนั้นขึ้นอยู่กับคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของมัน ซึ่งแทรกซึมอยู่ในภาคอุตสาหกรรมล้ำสมัยหลายภาคส่วน ในอุปกรณ์ทางการแพทย์ โลหะผสมเหล่านี้เป็นวัสดุสำคัญสำหรับขั้วไฟฟ้าของเครื่องกระตุ้นหัวใจ โพรบกระตุ้นประสาท และโครงสร้างของขดลวดค้ำยันหลอดเลือด โดยทั่วไปจะใช้โลหะผสม PtIr10 หรือ PtIr20 ซึ่งต้องเป็นไปตามมาตรฐานความเข้ากันได้ทางชีวภาพ ทนต่อการกัดกร่อนของของเหลวในร่างกายในระยะยาว มีการนำไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม และมีความแข็งแรงเชิงกลเพียงพอที่จะทนต่อการดัดงอซ้ำๆ ในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศและ อุตสาหกรรม อุณหภูมิสูงโลหะผสมแพลทินัม-อิริเดียมทำหน้าที่ป้องกัน การเคลือบหรือส่วนประกอบที่เป็นของแข็งของโลหะผสมแพลทินัม-อิริเดียมถูกนำมาใช้ใน ชิ้นส่วนปลายร้อน ของเครื่องยนต์กังหันหัวฉีดเครื่องยนต์จรวด และเบ้าหลอมอุณหภูมิสูงสำหรับการผลิตใยแก้ว คุณค่าของมันอยู่ที่การรักษารูปทรงและความสมบูรณ์ของพื้นผิวในสภาพแวดล้อมที่มีออกซิเจนสูงเกิน 1500°C ซึ่งเป็นความสามารถที่วัสดุส่วนใหญ่เทียบไม่ได้
ในด้านเคมีไฟฟ้าและเครื่องมือวัดความแม่นยำ โลหะผสมแพลทินัม-อิริเดียมนั้นไม่มีใครเทียบได้ในฐานะวัสดุอิเล็กโทรด ไม่ว่าจะใช้เป็นแอโนดสำหรับการอิเล็กโทรไลซิสของสารกัดกร่อน (เช่น ในอุตสาหกรรมคลอร์-อัลคาไล ) หรือเป็นไมโครอิเล็กโทรดสำหรับการวิจัยทางสรีรวิทยาไฟฟ้าของหัวใจ โลหะผสมเหล่านี้ให้ความต้านทานต่ำ ความสามารถในการฉีดประจุสูง และพื้นผิวที่ไม่ทำปฏิกิริยา ในด้านมาตรวิทยา แม้ว่านิยามของกิโลกรัมจะได้รับการปรับปรุงแล้ว แต่ต้นแบบ PtIr10 ในอดีตและมาตรฐานที่ได้มาจากต้นแบบเหล่านั้นยังคงเป็นมาตรฐานการถ่ายโอนทางกายภาพในห้องปฏิบัติการสอบเทียบที่มีความแม่นยำสูงสุด เนื่องจากความเสถียรของมวลที่ไม่เปลี่ยนแปลง อุตสาหกรรมเครื่องประดับนิยมใช้โลหะผสมแพลทินัม-อิริเดียมที่มีปริมาณอิริเดียมต่ำ เช่น PtIr5 ซึ่งช่วยเพิ่มความแข็งของแพลทินัมบริสุทธิ์อย่างมาก ทำให้สามารถยึดเพชรได้อย่างแน่นหนามากขึ้น และทนต่อรอยขีดข่วนบนพื้นผิวเครื่องประดับได้ดีขึ้น ในขณะที่ยังคงความเงางามสีขาวสดใส
ราคาของโลหะผสมแพลทินัม-อิริเดียมถูกกำหนดโดยต้นทุนของโลหะมีค่า ความซับซ้อนในการผลิต และอุปสงค์และอุปทานในตลาด ส่งผลให้ราคามีความหลากหลาย ต้นทุนของวัสดุพื้นฐานเชื่อมโยงโดยตรงกับราคาสปอตโลกของแพลทินัมและอิริเดียม โดยอิริเดียมมีราคาผันผวนอย่างมาก โดยในอดีตเคยมีราคาสูงกว่าแพลทินัมหลายเท่า ดังนั้น ราคาของโลหะผสมแพลทินัม-อิริเดียมจึงเพิ่มขึ้นแบบไม่เป็นเส้นตรงตามปริมาณอิริเดียม ตัวอย่างเช่น ลวดโลหะผสม PtIr10 ทั่วไป (แพลทินัม 90% อิริเดียม 10%) อาจมีราคาสูงกว่าลวดแพลทินัมบริสุทธิ์ 50% ถึง 100% สำหรับโลหะผสม PtIr30 ที่ใช้ในสภาพแวดล้อมที่ต้องการความทนทานต่อการสึกหรอสูง ราคาอาจสูงกว่าแพลทินัมบริสุทธิ์หลายเท่า นอกเหนือจากองค์ประกอบแล้ว รูปแบบของผลิตภัณฑ์ยังมีผลกระทบอย่างมากต่อราคาของโลหะผสมแพลทินัม-อิริเดียม ลวดเส้นเล็กมากที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางต่ำกว่า 0.05 มม. ลวดอิเล็กโทรดที่ดึงและขัดเงาอย่างแม่นยำ หรือชิ้นส่วนอุปกรณ์ทางการแพทย์ที่มีรูปร่างซับซ้อน มีมูลค่าการแปรรูปสูงกว่าแท่งหรือแผ่นธรรมดาอย่างมาก
จากแนวโน้มราคาจากผู้จำหน่ายวัสดุระดับนานาชาติ เช่น Goodfellow หรือ American Elements ลวดโลหะผสม PtIr10 เกรดอุตสาหกรรม (เส้นผ่านศูนย์กลาง 0.25 มม.) โดยทั่วไปมีราคาตั้งแต่ 80 ถึง 120 ดอลลาร์สหรัฐต่อกรัม ขึ้นอยู่กับปริมาณการสั่งซื้อและข้อกำหนด สำหรับลวดหรือแท่ง PtIr30 ที่มีปริมาณอิริเดียมสูง ราคาอาจสูงกว่า 200 ดอลลาร์สหรัฐต่อกรัมได้ง่าย สำหรับชิ้นส่วนทางการแพทย์หรือชิ้นส่วนเกรดการบินและอวกาศที่ปรับแต่งตามความต้องการ ราคาโลหะผสมแพลทินัม-อิริเดียมต้องคำนึงถึงการรับรองคุณภาพที่เข้มงวดและกระบวนการผลิตเฉพาะทาง ซึ่งอาจทำให้ต้นทุนสุดท้ายสูงขึ้นถึงหลายร้อยดอลลาร์สหรัฐต่อกรัม ดังนั้น การหารือเกี่ยวกับราคาโลหะผสมแพลทินัม-อิริเดียมจึงต้องระบุส่วนประกอบ รูปทรง ความคลาดเคลื่อน และระดับการรับรองอย่างชัดเจน
การผลิตโลหะผสมแพลทินัม-อิริเดียมนั้นมีความท้าทายทางด้านโลหะวิทยาอย่างมาก เนื่องจากจุดหลอมเหลวที่สูงมากของโลหะทั้งสองชนิด และอิริเดียมมีความไวต่อการเกิดออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูง การหลอมจึงต้องเกิดขึ้นภายใต้สุญญากาศหรือบรรยากาศเฉื่อย (เช่น อาร์กอน) โดยทั่วไปจะใช้เทคนิคการหลอมด้วยการเหนี่ยวนำหรือการหลอมด้วยอาร์ค การทำให้มั่นใจว่าส่วนประกอบมีความสม่ำเสมอเป็นขั้นตอนสำคัญแรก เนื่องจากหากเกิดการแยกตัวจะนำไปสู่ความล้มเหลวของผลิตภัณฑ์โดยตรง การขึ้นรูปด้วยความร้อน (การตีขึ้นรูปด้วยความร้อน การรีดร้อน) ในภายหลังจะต้องเกิดขึ้นที่อุณหภูมิสูงกว่า 1200°C เพื่อเปิดโครงสร้างที่ได้จากการหล่อ การขึ้นรูปด้วยความเย็น เช่น การดึงลวดหรือการรีด ต้องใช้ความระมัดระวังอย่างยิ่งและการอบอ่อนขั้นกลาง เนื่องจากโลหะผสมจะแข็งตัวอย่างรวดเร็วในระหว่างการขึ้นรูป และสูตรที่มีอิริเดียมสูงมีแนวโน้มที่จะแตกร้าว สุดท้าย ชิ้นส่วนที่มีความแม่นยำสูงมักต้องใช้การตัดด้วย EDM (การตัดเฉือนด้วยไฟฟ้า) หรือการตัดด้วยเครื่องมือเพชร ในระดับโลก มีผู้ผลิตเพียงไม่กี่รายเท่านั้นที่สามารถจัดหาโลหะผสมแพลทินัม-อิริเดียมคุณภาพสูงได้อย่างน่าเชื่อถือ Johnson Matthey ในสหราชอาณาจักรและ Heraeus ในเยอรมนีเป็นผู้นำด้านเทคโนโลยีมายาวนาน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านวัสดุเกรดทางการแพทย์และมาตรวิทยา บริษัทโลหะพิเศษอย่าง ATI Metals ในสหรัฐอเมริกาก็มีผลิตภัณฑ์โลหะผสมแพลทินัม-อิริเดียมเกรดสำหรับอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ สำหรับการวิจัยและพัฒนาและการจัดซื้อในปริมาณน้อย ผู้จัดจำหน่ายเฉพาะทางอย่าง Goodfellow เป็นแหล่งที่เชื่อถือได้
การรีไซเคิลโลหะผสมแพลทินัม-อิริเดียมถือเป็นอุตสาหกรรมที่มีมูลค่าสูง ซึ่งขับเคลื่อนด้วยต้นทุนวัตถุดิบและความทนทานโดยธรรมชาติของวัสดุ การนำโลหะผสมเหล่านี้กลับมาใช้ใหม่จากอุปกรณ์ทางการแพทย์ที่ถูกทิ้ง ขั้วไฟฟ้าอุตสาหกรรมที่ชำรุด เศษเครื่องประดับ หรือชิ้นส่วนอากาศยานที่ปลดประจำการแล้ว พิสูจน์แล้วว่ามีข้อได้เปรียบทางเศรษฐกิจอย่างมาก มูลค่าของโลหะผสมแพลทินัม-อิริเดียมที่รีไซเคิลแล้วขึ้นอยู่กับปริมาณอิริเดียมและระดับการปนเปื้อน ลวดขั้วไฟฟ้าเครื่องกระตุ้นหัวใจ PtIr10 ที่ใช้แล้วยังคงมีมูลค่าโลหะเกือบเท่ากับวัสดุใหม่ เนื่องจากโลหะผสมแพลทินัม-อิริเดียมมีการสูญเสียจากการกัดกร่อนน้อยมากในระหว่างการใช้งานในร่างกาย กระบวนการรีไซเคิลโดยทั่วไปเกี่ยวข้องกับการแยกเชิงกล การหลอมที่อุณหภูมิสูง และการกลั่นด้วยกระบวนการไฮโดรเมทัลลurgical (เช่น กระบวนการละลาย-ตกตะกอน) เพื่อแยกและทำให้แพลทินัมและอิริเดียมบริสุทธิ์จนได้เกรดที่เหมาะสมสำหรับการผสมใหม่โรงกลั่นโลหะมีค่า เฉพาะทาง เช่น Umicore ของเบลเยียม หรือ DONGSHENG metalของฮ่องกงดำเนินการโรงงานรีไซเคิลเหล่านี้ สำหรับสถาบันที่เก็บรักษาเศษโลหะผสมแพลทินัม-อิริเดียม การรีไซเคิลไม่เพียงแต่ช่วยลดต้นทุนในการจัดหาวัสดุใหม่ได้บางส่วนเท่านั้น แต่ยังสอดคล้องกับข้อกำหนดด้านความยั่งยืนของทรัพยากรอีกด้วย ดังนั้น การวางแผนเส้นทางการรีไซเคิลเมื่อสิ้นสุดอายุการใช้งานของชิ้นส่วนโลหะผสมแพลทินัม-อิริเดียมในระหว่างการออกแบบโครงการเบื้องต้นจึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากส่งผลกระทบโดยตรงต่อต้นทุนตลอดอายุการใช้งานทั้งหมด
สำรวจเศษโลหะมีค่าจากอุตสาหกรรมที่มีมูลค่าการรีไซเคิลสูงกว่าได้ที่ลิงก์ด้านล่าง
ภาษา
