티타늄이란 무엇입니까?
티타늄이란 무엇입니까?
티타늄은 기호 Ti와 원자 번호 22를 가진 화학 원소입니다. 강하고 가벼우며 부식에 강한 금속으로 다양한 응용 분야에 일반적으로 사용됩니다. 티타늄은 중량 대비 강도가 높은 것으로 알려져 있어 항공우주, 군사, 의료, 스포츠 장비 등의 산업에 이상적입니다. 또한 생체적합성이 있어 인체에 잘 견디며 의료용 임플란트 및 수술 도구에 자주 사용됩니다. 또한 티타늄은 까다로운 환경에서도 내부식성이 뛰어나 해양 및 화학 처리 분야에 널리 사용됩니다.
티타늄은 무엇으로 만들어졌나요?
티타늄은 광석에서 티타늄을 추출하는 가장 일반적인 방법인 크롤 공정(Kroll process)이라는 공정을 통해 생산됩니다. 다음은 Kroll 공정을 사용하여 티타늄을 생산하는 단계에 대한 개요입니다.
광석 추출: 티탄철광, 금홍석, 티타나이트와 같은 티타늄 함유 광물은 지구의 지각에서 채굴됩니다.
사염화티타늄(TiCl4)으로 전환: 티타늄 함유 광물은 가공되어 이산화티타늄(TiO2)을 형성합니다. TiO2는 염소 및 탄소와 반응하여 사염화티타늄을 생성합니다.
사염화티타늄(TiCl4)의 환원: 사염화티타늄은 밀봉된 반응기에서 고온의 용융 마그네슘 또는 나트륨과 반응하여 티타늄 금속과 마그네슘 또는 염화나트륨을 생성합니다.
불순물 제거: 생성된 티타늄 스폰지에는 제거해야 할 불순물이 포함될 수 있습니다. 그런 다음 스펀지는 진공 아크 재용해 또는 전자 빔 용해와 같은 다양한 방법을 통해 추가 가공되어 순수한 티타늄 잉곳을 생산합니다.
제작: 순수 티타늄 잉곳은 주조, 단조 또는 기계 가공과 같은 다양한 방법을 통해 추가 가공되어 다양한 용도의 티타늄 제품을 생산할 수 있습니다.
티타늄의 장점:
높은 강도 대 무게 비율: 티타늄은 무게에 비해 매우 강하므로 강도와 경량 특성이 필수적인 응용 분야에 이상적입니다.
부식 저항성: 티타늄은 해수 및 화학 처리 공장과 같은 가혹한 환경에서도 뛰어난 부식 저항성을 나타냅니다.
생체 적합성: 티타늄은 생체 적합하고 무독성이므로 의료용 임플란트 및 수술 도구에 적합합니다.
고온 저항: 티타늄은 강도를 잃지 않고 고온을 견딜 수 있어 항공우주 및 산업 응용 분야에 사용하기에 적합합니다.
낮은 열팽창: 티타늄은 열팽창 계수가 낮아 넓은 온도 범위에서 치수가 안정적입니다.
티타늄의 단점:
비용: 티타늄은 주로 추출 및 가공 방법으로 인해 다른 많은 금속보다 비쌉니다.
가공의 어려움: 티타늄은 가공성이 좋지 않아 절단 및 성형을 위한 특수 도구와 기술이 필요한 것으로 알려져 있습니다.
오염에 대한 민감도: 티타늄은 가공 중 오염에 민감하며 이는 특성과 성능에 영향을 미칠 수 있습니다.
낮은 탄성 계수: 티타늄은 강철에 비해 탄성 계수가 낮기 때문에 특정 고응력 상황에서는 적용이 제한될 수 있습니다.
고온에서의 반응성: 티타늄은 고온에서 특정 재료와 반응할 수 있으므로 특정 응용 분야에서는 예방 조치가 필요합니다.
