Titan 98 +%, Pulver 100-250 um

Titan ist das chemische Element mit der Ordnungszahl 22, Symbol Ti.

Titan gehört zur Gruppe 4 des Periodensystems (Titangruppe) mit Zirkonium (Zr), Hafnium (Hf) und Rutherfordium (Rf), es ist ein Übergangsmetall. Dieses Element kommt in vielen Mineralien vor, aber die Hauptquellen sind Rutil und Anatas.

Titan ist ein leichtes, starkes Metall mit einem metallisch weißen Aussehen, das korrosionsbeständig ist. Es wird hauptsächlich in leichten und starken Legierungen verwendet und sein Oxid wird als Weißpigment verwendet. Die industriell interessanten Eigenschaften von Titan sind seine Korrosionsbeständigkeit, die häufig mit Erosions- und Feuerbeständigkeit, Biokompatibilität verbunden ist, aber auch die mechanischen Eigenschaften (Festigkeit, Duktilität, Ermüdung usw.), die es besonders ermöglichen, dünne und leichte Teile zu bilden. wie Sportgeräte, aber auch orthopädische Prothesen.

Grundlegende physikalische Eigenschaften

Bemerkenswerte physikalische Eigenschaften von Titan:

die Dichte beträgt etwa 60% der von Stahl;
Die Korrosionsbeständigkeit ist in vielen Umgebungen wie Meerwasser oder im menschlichen Körper außergewöhnlich.
seine mechanischen Eigenschaften bleiben bis zu einer Temperatur von etwa 600 ° C erhalten und bleiben bis zu kryogenen Temperaturen ausgezeichnet;
Es ist in einer Vielzahl von Formen und Arten von Produkten erhältlich: Blöcke, Knüppel, Stangen, Drähte, Rohre, Platten, Platten, Streifen und Pulver;
Der magnetische Empfindlichkeitswert (1,8 bis 2,3 x 10−4) ist viel niedriger als der von Eisen (3 x 105). Es ist daher ein vorteilhaftes Material für die Diagnose mittels MRT: Reduktion von Artefakten;
Der etwas niedrigere Ausdehnungskoeffizient als der von Stahl ist halb so hoch wie der von Aluminium. Der Mittelwert ist ein Expansionskoeffizient von 8,5 × 10 –6 K - 1;
Der Elastizitätsmodul oder der Längselastizitätsmodul liegt zwischen 100.000 und 110.000 MPa. Dieser im Vergleich zu Edelstahl relativ niedrige Wert (220.000 MPa) macht es aufgrund seiner Biokompatibilität zu einem besonders interessanten Material.

Chemische Eigenschaften

-Klassische Titankorrosion

Titan ist ein extrem oxidierbares Metall. In der Reihe der elektrochemischen Standardpotentiale befindet es sich in der Nähe von Aluminium zwischen Magnesium und Zink. Es ist daher kein Edelmetall, seine thermodynamische Stabilitätsdomäne hat tatsächlich nichts mit der thermodynamischen Stabilitätsdomäne von Wasser gemeinsam und befindet sich deutlich darunter. Eine der Ursachen für die Korrosionsbeständigkeit von Titan ist die Entwicklung einiger Mikrometerfraktionen einer Passivierungsschutzschicht im Mikrometerbereich, die normalerweise aus TiO2 besteht. Es ist jedoch bekannt, dass sie andere Varianten enthält. Diese Schicht ist einstückig und sehr dicht. Wenn die Oberfläche zerkratzt wird, bildet sich das Oxid in Gegenwart von Luft oder Wasser spontan neu. Titan ist daher in Luft, Wasser und Meerwasser unveränderlich und darüber hinaus ist diese Schicht über einen weiten Bereich von pH, Potential und Temperatur stabil.

Sehr reduzierende Bedingungen oder stark oxidierende Umgebungen oder das Vorhandensein von Fluorionen (Komplexbildner) verringern den Schutzcharakter dieser Oxidschicht. Ätzreagenzien zur Aufnahme von mikroskopischen Aufnahmen basieren üblicherweise auf Flusssäure. Bei der Reaktion mit dieser Säure werden Titan (II) - und (III) -Kationen gebildet. Die Reaktivität saurer Lösungen kann jedoch durch Zugabe von Oxidationsmitteln und / oder Schwermetallionen verringert werden. Chrom oder Salpetersäure und Salze von Eisen, Nickel, Kupfer oder Chrom sind dann ausgezeichnete Inhibitoren. Dies erklärt, warum Titan in industriellen Prozessen und Umgebungen verwendet werden kann, in denen herkömmliche Materialien korrodieren würden.

Natürlich können die elektrochemischen Gleichgewichte durch Hinzufügen von Elementen verändert werden, die die anodische Aktivität von Titan verringern. Dies führt zu einer verbesserten Korrosionsbeständigkeit. Je nach Änderungswunsch werden bestimmte Elemente hinzugefügt. Eine nicht erschöpfende Liste einiger klassischer Adjuvantien ist unten angegeben:

Verschiebung des Korrosionspotentials und Verbesserung des Kathodencharakters: Zugabe von Platin, Palladium oder Rhodium;
erhöhte thermodynamische Stabilität und verringerte Neigung zur anodischen Auflösung: Zugabe von Nickel, Molybdän oder Wolfram;
erhöhte Neigung zur Passivierung: Zugabe von Zirkonium, Tantal, Chrom oder Molybdän.

Spezifische Korrosion von Titan

Titan ist nicht sehr empfindlich gegenüber bestimmten Arten von Korrosion, wie Spaltkorrosion oder Lochfraß. Diese Phänomene werden nur beobachtet, wenn sie in einem Bereich nahe einer praktischen Grenze für die allgemeine Korrosionsbeständigkeit verwendet werden. Die Risiken von Spannungsrisskorrosion treten unter folgenden Bedingungen auf:

kalt im Meerwasser;

in bestimmten spezifischen Medien wie wasserfreiem Methanol;
heiß, in Gegenwart von geschmolzenem NaCl.
Die beiden allotropen Strukturen unterscheiden sich hinsichtlich der Beständigkeit gegen die letztere Art von Korrosion; α-Titan ist sehr empfindlich dafür, β dagegen fast nicht.

-Mechanische Eigenschaften

Erosion

Die hochklebende und harte Oxidschicht erklärt die lange Lebensdauer von Titanteilen, die dem Aufprall von in den Flüssigkeiten schwimmenden Partikeln ausgesetzt sind. Dieser Effekt wird durch die Fähigkeit dieser Schicht verstärkt, sich zu regenerieren. Die Erosion im Meerwasser wird durch einen höheren Strom oder eine kleinere Partikelgröße erhöht.

Festigkeit und Formbarkeit

Titan wird als Metall mit hoher mechanischer Festigkeit und guter Formbarkeit unter normalen Temperaturbedingungen angesehen. Die spezifische Festigkeit (Zugfestigkeit / Dichte-Verhältnis) ist beispielsweise höher als die von Aluminium oder Stahl. Der Widerstand nimmt bei einer Temperatur mit einem Grat zwischen -25 ° C und 400 ° C ab. Unter -50 ° C nimmt in kryogenen Temperaturbereichen die Festigkeit zu und die Duktilität stark ab.

Biokompatibilität
Titan ist neben Gold und Platin eines der biokompatibelsten Metalle, dh es ist vollständig beständig gegen Körperflüssigkeiten.

Darüber hinaus weist es eine hohe mechanische Festigkeit und einen sehr niedrigen Elastizitätsmodul (100.000 MPa bis 110.000 MPa) auf, der dem von Knochenstrukturen (20.000 MPa) näher kommt als Edelstahl (220.000 MPa). Diese Elastizität, die den Knochenumbau fördert, indem sie den Knochen zur Funktion zwingt (Verhinderung von Stressabschirmung oder periimplantärer Osteoporose), macht Titan zu einem besonders interessanten Biomaterial. Es ist jedoch zu beachten, dass eine übermäßige Elastizität auch die Funktion des Biomaterials beeinträchtigen kann, das eine inakzeptable Verformung erfahren hätte.

Feuerresistent
Die Feuerbeständigkeit, insbesondere von Kohlenwasserstoffen, ist sehr gut. Es hat sich gezeigt, dass ein Rohr mit einer Dicke von 2 mm einem Druck von zehn Atmosphären ohne Beschädigung oder Verformungs- oder Explosionsgefahr standhält, wenn es einem Kohlenwasserstoffbrand bei einer Temperatur von 600 ° C ausgesetzt wird. Dies ist hauptsächlich auf die Festigkeit des Rohrs zurückzuführen Oxidschicht, die das Eindringen von Wasserstoff in das Material verhindert. Darüber hinaus schützt die geringe Wärmeleitfähigkeit von Titan die inneren Komponenten über einen längeren Zeitraum vor Temperaturanstieg.

Technische Daten:

Summenformel Ti
Molmasse (M) 47.867 g / mol
Dichte (D) 4,506
Siedepunkt (Siedepunkt) 3287 ° C.
Schmelzpunkt (Smp.) 1668 ° C.
ADR 4.1 II
CAS-Nr. [7440-32-6]
UN-Nr. 3089

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Produktinformation
Technische Spezifikationen

Gefahrenhinweise

H228 Entzündbarer Feststoff
H261 Bei Kontakt mit Wasser werden brennbare Gase freigesetzt

Vorsichtsmaßnahmen - Prävention

P210 Von Hitze, heißen Oberflächen, Funken, offenen Flammen und anderen Zündquellen fernhalten. Nicht rauchen.

Vorsichtsmaßnahmen - Reaktion

P370 + P378 Im Brandfall: Zum Löschen Metalllöschpulver verwenden - niemals Wasser verwenden.

Vorsichtsmaßnahmen - Lagerung

P402 + P404 An einem trockenen Ort lagern. In einem geschlossenen Behälter aufbewahren.