Scandium-seos

A:

• Scandium (kemiallinen symboli Sc ja atominumero 21) on hopeanvalkoinen kevyt siirtymämetalli. Se on luokiteltu harvinaiseksi maametalliksi.
• Sen pääominaisuudet ovat keveys, korkea sulamispiste ja pieni ionisäde. Scandium on vasta 50. yleisin alkuaine maan päällä, mutta se on 23. yleisin alkuaine Auringossa.
• Ioniensa pienen koon vuoksi se ei yhdisty selektiivisesti tavallisten malmia muodostavien anionien kanssa ja muodostaa harvoin luonnossa yli 100 ppm:n pitoisuuksia.
• Scandiumia käytetään pääasiassa {{0}},1-0,5 %:n pitoisuuksina alumiiniseoksissa ilmailu- ja urheilusovelluksissa, mukaan lukien polkupyörän rungot, tennismailat ja pesäpallomailat.
• Tärkein syy skandiumin lisäämiseen on se, että se lisää vahvuuksia kevyisiin alumiiniseoksiin. Tarkemmin sanottuna skandiumlejeeringit vähentävät hienorakeisen jalostuksensa ansiosta kuumahalkeilua hitsissä, lisäävät hitsien lujuutta ja parantavat väsymiskäyttäytymistä.
• Sitä käytetään myös halogeenilampuissa skandiumjodidimuodossa, jotta saadaan valoa, joka on lähellä luonnollista auringonvaloa.
• Scandiumilla on kaksi erittäin tärkeää potentiaalista loppukäyttöä, erityisesti Euroopassa: kiinteäoksidipolttokennot energian varastointiin ja sc-Al-lejeeringit ilmailu- ja autoteollisuudessa.

A:

• Maailmanlaajuiset skandiumin tuottajat ovat Kiina 66 %, Venäjä 23 %, Ukraina 7 % ja Kazakstan 1 %.
• Maailmanlaajuinen skandiumin tarjonta on peräisin primäärisistä lähteistä, kuten malmin raaka-aineista, ja sekundaarisista lähteistä kaivostuotannosta, kuten rikasteista, metallurgisista kuoneista ja tähteistä.
• Skandiumia syntyy tyypillisesti sivutuotteena tai sivutuotteena eri malmien (esim. rautamalmi, REE, titaani, zirkonium, uraani, torium, alumiini, volframi, tina, tantaali, apatiitti, nikkeli ja koboltti) ja/ tai otettu talteen aiemmin käsitellystä rikastusrikasteesta ja tähteistä (USGS 2021 & 2022).

A:

• Scandiumilla ei käydä kauppaa missään metallipörssissä, sillä skandiumtuotteita myydään yksityisten tahojen kesken julkistamattomilla hinnoilla.
• 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 t) maailman vuosituotannosta Kiina on suurin Sc. Muut tuottajat Venäjä (1-2 t/v) ja Filippiinit (n. 1 t/v) (DERA, 2021).

V: Skandium, kuten muutkin alumiinilla seostetut metallit, antaa alumiinille lujuutta ja toivottuja ominaisuuksia, ja antaa sen jossain määrin jokaiselle kahdeksasta metalliseosperheestä (sarja). Skandiumlisäykset luovat lujuutta edistämällä pienempää, tasakokoista raerakennetta seoksissa jähmettymisen aikana. Scandium osoittaa paremman lujuusvasteen joissakin metalliseosperheissä kuin toisissa, mutta lähes aina melko pienin lisäyksin – välillä 0,1 % - 0,45 % Sc.

V: Scandium tarjoaa muunnosvoiman ilman ongelmallisia ja kalliita lämpökäsittelyjä. Tarkemmin sanottuna skandiumin lisäykset voivat nostaa myötölujuutta 5000-sarjassa 300–450 Mpa:iin lisäyksen määrästä riippuen, samalla kun venymä (sitkeys) säilyy 12-15.

V: Skandiumin terveysvaikutukset:

Scandiumilla ei ole biologista roolia. Ravintoketjuun pääsee vain pieniä määriä, joten keskimääräinen ihmisen päivittäinen saanti on alle 0,1 mikrogrammaa.

Scadium ei ole myrkyllinen, vaikka on esitetty ehdotuksia, että jotkut sen yhdisteistä voisivat olla syöpää aiheuttavia.

Skandium on enimmäkseen vaarallista työympäristössä, koska kosteus ja kaasut voivat hengittää ilman kanssa. Tämä voi aiheuttaa keuhkoembolioita, erityisesti pitkäaikaisen altistuksen aikana. Scandium voi olla uhka maksalle, kun se kerääntyy ihmiskehoon.

V: Skandiumin vaikutukset ympäristöön:

Skandiumia kaadetaan ympäristöön monissa eri paikoissa, pääasiassa bensiiniä tuottavassa teollisuudessa. Se voi myös päästä ympäristöön, kun kodin laitteita heitetään pois. Skandiumia kertyy vähitellen maaperään ja vesimaaperään ja tämä johtaa lopulta lisääntyviin pitoisuuksiin ihmisissä, eläimissä ja maapartikkeleissa.

Vesieläimillä skandium vahingoittaa solukalvoja, millä on useita negatiivisia vaikutuksia lisääntymiseen ja hermoston toimintoihin.

V: Scandium-alumiiniseokset ovat skandiumin ja alumiinimetallin voittoisa yhdistelmä. Skandiumin lisääminen alumiiniin rajoittaa liiallista rakeiden kasvua hitsattujen alumiiniosien lämpövaikutusalueella.

V: Alumiini Magnesium Scandiumilla on hyvä hitsattavuus, erinomainen vaurionsietokyky, hyvä korroosionkestävyys, virumismuovattavuus. Aleris AlMgSc metalliseos AA5024 H116 mahdollistaa lentokoneiden rungon komponenttien valmistusprosessin yksinkertaistamisen. AA5024 H116 AlMgSc:llä vahvistetut lentokoneen rungon osat voidaan joko lasersädehitsauksella (LBW) tai kitkahitsauksella (FSW), kun yksittäiset osat ovat vielä tasaiset, ilman mitään etukäteiskäsittelyä. Lentokoneen runkoon vaadittava yksi- tai kaksinkertainen runko-osan kaarevuus saavutetaan virumismuovauksella korotetussa lämpötilassa.

Suositellaan käytettäväksi rungon pintalevynä, jolla on keskivahva, mutta erinomaiset vaurionsieto- ja korroosio-ominaisuudet ja se voi mahdollisesti korvata perinteisesti käytetyt 2xxx-seokset jopa drop-in-liuoksena.

V: Joitakin alumiini-litium-seosten haittoja ovat:

• Vähentynyt sitkeys
• Vähentynyt murtolujuus
• Tason sisäisten ominaisuuksien anisotropia
• Kylmätyön tarve huippuominaisuuksien saavuttamiseksi
• Nopeutuneet väsymishalkeamien laajenemisnopeudet

V: Al-Li-seokset ovat kevyempiä ja niillä on korkea vetolujuus ja myötöraja verrattuna tavanomaisiin korkealujuisiin alumiiniseoksiin. Ne kestävät väsymishalkeamien leviämistä; niiden korroosionkestävyyttä on kuitenkin vielä parannettava.