티타늄 소개
티타늄이란 무엇이며 그 개발 역사는 이전 글에서 소개했습니다. 1948년 미국 듀폰(DuPont)은 마그네슘 제조법으로 티타늄 스펀지를 생산했는데, 이는 티타늄 스펀지의 산업적 생산의 시초가 되었습니다. 티타늄 합금은 높은 강도, 우수한 내식성, 높은 내열성으로 인해 다양한 분야에서 널리 사용되고 있습니다.
티타늄은 지각에서 9번째로 풍부하며, 구리, 아연, 주석과 같은 일반적인 금속보다 훨씬 높은 비중을 차지합니다. 티타늄은 여러 암석, 특히 모래와 점토에서 널리 발견됩니다.
티타늄의 특성
● 낮은 밀도. 티타늄 금속의 밀도는 4.51g/cm³입니다.
● 고강도. 알루미늄 합금보다 1.3배, 마그네슘 합금보다 1.6배, 스테인리스 스틸보다 3.5배 강하여 최고의 금속 소재로 자리매김했습니다.
● 높은 열 강도. 사용 온도는 알루미늄 합금보다 수백도 높으며, 450~500°C에서 장시간 사용이 가능합니다.
● 내식성이 우수합니다. 산, 알칼리 및 대기 부식에 강하며, 특히 피팅 및 응력 부식에 대한 저항성이 강합니다.
● 우수한 저온 성능. 티타늄 합금 TA7은 간극 원소가 매우 적고 -253°C에서도 일정 수준의 가소성을 유지합니다.
● 화학적 활성. 고온에서 화학적 활성을 나타내며, 공기 중의 수소, 산소 및 기타 기체 불순물과 쉽게 반응하여 경화층을 형성합니다.
● 비자성 및 무독성. 티타늄은 비자성 금속으로, 매우 강한 자기장에서도 자화되지 않으며, 무독성이고 인체 조직 및 혈액과의 친화성이 우수하여 의료계에서 널리 사용됩니다.
● 열전도도와 탄성계수가 작습니다. 열전도도는 니켈의 약 1/4, 철의 1/5, 알루미늄의 1/14이며, 다양한 티타늄 합금의 열전도도는 티타늄보다 약 50% 낮습니다. 티타늄 합금의 탄성계수는 강의 약 1/2입니다.
티타늄 및 티타늄 합금의 산업적 응용
1. 항공우주 분야에 적용되는 티타늄 소재
티타늄 합금은 낮은 밀도와 높은 비강도 등 우수한 특성을 지니고 있어 항공우주 구조물에 이상적인 소재입니다. 항공우주 분야에서 티타늄 합금은 동체 단열 패널, 공기 덕트, 꼬리 날개, 압력 용기, 연료 탱크, 패스너, 로켓 쉘 등을 제작하는 데 사용될 수 있습니다.
2. 해양 분야의 응용.
티타늄은 산소와 강한 친화력을 가진 화학적 활성 원소입니다. 공기 중에 노출되면 산소와 반응하여 표면에 TiO₂라는 두꺼운 보호막을 형성하여 티타늄 합금을 외부 환경으로부터 보호합니다. 티타늄 합금은 내식성이 우수하며 산, 알칼리 및 산화성 매질에서 화학적으로 안정적입니다. 이러한 내식성은 기존 스테인리스강 및 대부분의 비철금속보다 우수하며 백금과도 견줄 만합니다. 특히 미국과 러시아를 중심으로 선박에 널리 사용되는 티타늄 합금 연구는 세계 최고 수준입니다.
3. 화학 산업에서의 응용
산업에 적용되는 티타늄
티타늄은 내식성이 우수하며 화학 물질과 같은 부식성 매체에 사용되는 가장 중요한 구조 재료 중 하나입니다. 스테인리스강, 니켈 기반 합금 및 기타 희귀 금속 대신 티타늄 합금을 사용하면 운영 비용을 효과적으로 절감하고, 장비 수명을 연장하며, 제품 품질을 향상시키고, 에너지를 절약할 수 있습니다. 중국 화학 산업에서 티타늄 합금 소재는 주로 증류탑, 반응기, 압력 용기, 열교환기, 필터, 계측기, 터빈 블레이드, 펌프, 밸브, 파이프라인, 염소-알칼리 생산용 전극 등에 사용됩니다.
티타늄 및 티타늄 합금의 생활 속 응용
1. 의료 마케팅에서의 응용
의료시장에 적용되는 티타늄 소재
티타늄은 의료용으로 이상적인 금속 소재이며 생체 적합성이 우수합니다. 의료용 정형외과 임플란트, 의료기기, 보철물, 인공 장기 등에 널리 사용됩니다. 일상생활에서도 티타늄 냄비, 프라이팬, 식기류, 보온병 등이 인기를 얻고 있습니다.
3. 보석 산업에서의 응용
보석에 적용된 티타늄
금이나 백금과 같은 귀금속에 비해 티타늄은 새로운 보석 소재로서 절대적인 가격 우위를 가질 뿐만 아니라 다른 장점도 가지고 있습니다.
①가볍고, 티타늄 합금의 밀도는 금의 27%이다.
②티타늄은 내식성이 좋다.
③생체적합성이 좋다.
④티타늄은 착색이 가능합니다.
⑤ 티타늄은 경도가 높아 변형이 잘 일어나지 않습니다.
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게시 시간: 2022년 7월 18일