Titanio 98+%, polvere 100-250 µm

Il titanio è l'elemento chimico con numero atomico 22, simbolo Ti.

Il titanio appartiene al gruppo 4 della tavola periodica (gruppo titanio) con zirconio (Zr), afnio (Hf) e ruterfordio (Rf), è un metallo di transizione. Questo elemento si trova in molti minerali, ma le fonti principali sono il rutilo e l'anatasio.

Il titanio è un metallo leggero e resistente con un aspetto bianco metallico resistente alla corrosione. Viene utilizzato principalmente in leghe leggere e resistenti e il suo ossido è utilizzato come pigmento bianco. Le proprietà industrialmente interessanti del titanio sono la sua resistenza alla corrosione, spesso associata ad erosione e resistenza al fuoco, biocompatibilità, ma anche le proprietà meccaniche (resistenza, duttilità, fatica, ecc.) Che rendono particolarmente possibile la formazione di parti sottili e leggere. come attrezzature sportive, ma anche protesi ortopediche.

Proprietà fisiche di base

Notevoli caratteristiche fisiche del titanio:

la sua densità è circa il 60% di quella dell'acciaio;
la sua resistenza alla corrosione è eccezionale in molti ambienti, come l'acqua di mare o il corpo umano;
le sue proprietà meccaniche si conservano fino ad una temperatura di circa 600 ° C e rimangono ottime fino a temperature criogeniche;
è disponibile in un'ampia varietà di forme e tipologie di prodotti: blocchi, billette, tondini, fili, tubi, lamiere, lamiere, nastri e polveri;
il valore della sensibilità magnetica (da 1,8 a 2,3 x 10-4) è molto inferiore a quello del ferro (3 x 105). È quindi un materiale vantaggioso nella diagnosi mediante risonanza magnetica: riduzione degli artefatti;
il coefficiente di dilatazione, leggermente inferiore a quello dell'acciaio, è la metà di quello dell'alluminio. Il valore medio è un coefficiente di espansione di 8,5 × 10−6 K - 1;
il modulo di Young o modulo di elasticità longitudinale è compreso tra 100.000 e 110.000 MPa. Questo valore relativamente basso rispetto all'acciaio inossidabile (220.000 MPa) lo rende un materiale particolarmente interessante per la sua biocompatibilità.

Proprietà chimiche

-Classica corrosione del titanio

Il titanio è un metallo estremamente ossidabile. Nella serie dei potenziali elettrochimici standard, è posto vicino all'alluminio, tra magnesio e zinco. Non è quindi un metallo nobile, il suo dominio di stabilità termodinamica infatti non ha parte in comune con il dominio di stabilità termodinamica dell'acqua e si trova significativamente al di sotto di esso. Una delle ragioni della resistenza alla corrosione del titanio è lo sviluppo di poche frazioni di micron di uno strato protettivo passivante di micron, solitamente composto da TiO2, ma è noto che contiene altre varianti. Questo strato è integrale e molto stretto. Se la superficie è graffiata, l'ossido si riformerà spontaneamente in presenza di aria o acqua. Il titanio è quindi immutabile in aria, acqua e acqua di mare e, inoltre, questo strato è stabile in un'ampia gamma di pH, potenziale e temperatura.

Condizioni altamente riducenti, o ambienti fortemente ossidanti, o la presenza di ioni fluoro (agente complessante), riducono il carattere protettivo di questo strato di ossido; i reagenti di incisione per la registrazione di micrografie sono generalmente a base di acido fluoridrico. In seguito alla reazione con questo acido, si formano cationi di titanio (II) e (III). Tuttavia, la reattività delle soluzioni acide può essere ridotta mediante l'aggiunta di agenti ossidanti e / o ioni di metalli pesanti. Il cromo o l'acido nitrico e i sali di ferro, nichel, rame o cromo sono quindi ottimi inibitori. Questo spiega perché il titanio può essere utilizzato in processi industriali e ambienti in cui i materiali convenzionali si corroderebbero.

Naturalmente gli equilibri elettrochimici possono essere alterati aggiungendo elementi che riducono l'attività anodica del titanio; questo porta ad una migliore resistenza alla corrosione. A seconda dei desideri dei cambiamenti, vengono aggiunti elementi specifici. Di seguito viene fornito un elenco non esaustivo di alcuni adiuvanti classici:

spostamento del potenziale di corrosione e miglioramento del carattere catodico: aggiunta di platino, palladio o rodio;
maggiore stabilità termodinamica e ridotta tendenza alla dissoluzione anodica: aggiunta di nichel, molibdeno o tungsteno;
aumento della tendenza alla passivazione: aggiunta di zirconio, tantalio, cromo o molibdeno.

Corrosione specifica del titanio

Il titanio non è molto sensibile a certi tipi di corrosione, come la corrosione interstiziale o la corrosione per vaiolatura. Questi fenomeni si osservano solo se utilizzati in un'area prossima a un limite pratico per la resistenza alla corrosione generale. I rischi di cricche da tensocorrosione si verificano nelle seguenti condizioni:

freddo in acqua di mare;

in alcuni mezzi specifici come il metanolo anidro;
caldo, in presenza di NaCl fuso.
Le due strutture allotropiche differiscono per resistenza a quest'ultimo tipo di corrosione; L'α-titanio è molto sensibile ad esso, mentre il β quasi non lo è.

-Proprietà meccaniche

Erosione

Lo strato di ossido duro e altamente adesivo spiega la lunga durata delle parti in titanio esposte all'impatto delle particelle che galleggiano nei liquidi. Questo effetto è potenziato dalla capacità di questo strato di rigenerarsi. L'erosione dell'acqua di mare è aumentata da una corrente maggiore o da una dimensione delle particelle più piccola.

Forza e formabilità

Il titanio è considerato un metallo con elevata resistenza meccanica e buona formabilità in condizioni di temperatura normali. La resistenza specifica (rapporto resistenza alla trazione / densità) è, ad esempio, superiore a quella dell'alluminio o dell'acciaio. La resistenza diminuisce a temperature con una cresta tra -25 ° C e 400 ° C. Al di sotto di -50 ° C, negli intervalli di temperatura criogenica, la resistenza aumenta e la duttilità diminuisce drasticamente.

Biocompatibilità
Il titanio è uno dei metalli più biocompatibili, insieme all'oro e al platino, ovvero è completamente resistente ai fluidi corporei.

Inoltre, ha un'elevata resistenza meccanica e un modulo di elasticità molto basso (da 100.000 MPa a 110.000 MPa), più vicino a quello delle strutture ossee (20.000 MPa) rispetto all'acciaio inossidabile (220.000 MPa). Questa elasticità, che favorisce il rimodellamento osseo forzandone la funzione (prevenzione dello stress shielding o dell'osteoporosi perimplantare), rende il titanio un biomateriale particolarmente interessante. Va però notato che un'elasticità eccessiva può anche compromettere la funzione del biomateriale, che avrebbe subito deformazioni inaccettabili.

Resistente al fuoco
La resistenza al fuoco, in particolare agli idrocarburi, è molto buona. È stato dimostrato che un tubo con uno spessore di 2 mm resiste a una pressione di dieci atmosfere senza danni o rischio di deformazione o esplosione mentre è esposto a un incendio di idrocarburi a una temperatura di 600 ° C.Questo è principalmente dovuto alla resistenza del strato di ossido che impedisce la penetrazione dell'idrogeno nel materiale. Inoltre, la bassa conduttività termica del titanio protegge i componenti interni dall'aumento della temperatura per un periodo di tempo prolungato.

Dati tecnici:

Formula empirica Ti
Massa molare (M) 47.867 g / mol
Densità (D) 4.506
Punto di ebollizione (bp) 3287 ° C
Punto di fusione (mp) 1668 ° C
ADR 4.1 II
N. CAS [7440-32-6]
UN No. 3089

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Informazioni sul prodotto
Specifiche tecniche

Dichiarazioni di pericolo

H228 Solido infiammabile
H261 A contatto con l'acqua libera gas infiammabili

Precauzioni - prevenzione

P210 Tenere lontano da fonti di calore, superfici calde, scintille, fiamme libere e altre fonti di accensione. Non fumare.

Precauzioni - risposta

P370 + P378 In caso di incendio: utilizzare polvere estinguente metallica per estinguere - non usare mai acqua.

Precauzioni - conservazione

P402 + P404 Conservare in un luogo asciutto. Conservare in un contenitore chiuso.