Poznaj najważniejsze właściwości tytanu!

Tytan po raz pierwszy poznano w 1791 roku. Jego odkrycia dokonał angielski mineralog William Gregor. W tym samym roku niezależnie od odkryć w Anglii niemiecki chemik Martin Heinrich wyodrębnił ten sam pierwiastek. Możliwości przemysłowego wykorzystywania tytanu poznano w pierwszej połowie XX wieku. Od tego czasu tytan znalazł zastosowanie w różnorodnych sektorach przemysłu. Co to jest tytan, jakie ma właściwości i gdzie się go wykorzystuje?

Co to jest tytan?

Tytan (Ti) to pierwiastek metaliczny o biało-szarej barwie. W przyrodzie nie występuje w postaci niezwiązanej z żadnym pierwiastkiem, zawsze tworzy z nimi rudy. Tytan plasuje się na dziewiątej pozycji jako najbardziej rozpowszechniony pierwiastek w skorupie ziemskiej (0,63% masy). Najwięcej tego cennego metalu znajduje się w większości skał magmowych oraz w osadach pochodzących z tych skał. Pomimo wczesnego odkrycia jeszcze przez wiele lat nikomu nie udało się wyizolować czystego tytanu. Dokonał tego po raz pierwszy nowozelandzki metalurg Matthew Hunter dopiero w 1910 roku. Udało mu się to poprzez zastosowanie wysokich temperatur. Jednak jego metoda nie przetrwała próby czasu, zastąpiła ją inna, zwana procesem Krolla, polegająca na redukcji czterochlorku tytanu magnezem. Czysty tytan, ze względu na swoje właściwości biokompatybilne, jest szeroko stosowany w przemyśle medycznym, gdzie jego zerowa toksyczność i brak reakcji alergicznych czynią go idealnym materiałem do produkcji implantów.

Właściwości tytanu

Tytan jako jeden z nielicznych pierwiastków metalicznych ma tak dobre i pożądane w przemyśle właściwości. Czysty tytan techniczny jest materiałem plastycznym, łatwym w formowaniu, co czyni go idealnym do głębokiego tłoczenia i zastosowań w przemyśle chemicznym. W połączeniu z ciągłym rozwojem najnowszych technologii wykorzystuje się go na różne sposoby w coraz to bardziej zróżnicowanych branżach i gałęziach przemysłu.

Temperatura topnienia tytanu

Tytan charakteryzuje się bardzo wysoką temperaturą topnienia, która wynosi 1668 stopni. Jest to o ponad 200 stopni więcej niż temperatura topnienia stali czy stali nierdzewnej. To sprawia, że tytan ma zdecydowanie szersze zastosowanie w sektorach przemysłu, w których tak wysoka temperatura ma znaczenie (np. kosmonautyka, lotnictwo).

Czy tytan przewodzi prąd?

Tytan wykazuje niską przewodność elektryczną oraz cieplną. Przykładowo, jeżeli przyjmiemy, że miedź przewodzi prąd na poziomie 100%, to tytan posiadałby przewodność na poziomie 3,1%. Z tego powodu tytan nie może być wykorzystywany tam, gdzie przewodnictwo elektryczne jest czynnikiem decydującym.

Czy tytan jest ciężki?

Gęstość tytanu wynosi 4507 kg/m³ (około 60% gęstości żelaza), co sprawia, że jest to metal stosunkowo lekki.

Wytrzymałość stopów tytanu

Tytan wyróżnia się dużą wytrzymałością mechaniczną. Jednocześnie biorąc pod uwagę lekkość tego pierwiastka, konstrukcja o określonej nośności waży o połowę mniej niż wytrzymująca tyle samo konstrukcja stalowa. Stopy tytanu charakteryzują się dodatkowo bardzo dużą wytrzymałością na rozciąganie nawet w wysokich temperaturach. W przemyśle lotniczym tytan jest wykorzystywany do produkcji części zespołów napędowych oraz elementów kadłuba samolotów, dzięki swojej wytrzymałości na wysokie obciążenia dynamiczne.

Odporność tytanu

Tytan jest niemal tak dobrze odporny na działanie korozji, jak platyna. Dodatkowo nie reaguje na rozcieńczone kwasy czy zasady. Także sól zawarta w wodzie morskiej nie niszczy jego struktur. Co więcej, stały kontakt z tlenem powoduje powstawanie na powierzchniach tytanowych specjalnej warstwy, jeszcze bardziej zwiększającej jej odporność na rdzę. Takie właściwości sprawiają, że tytan jest idealnym metalem do stosowania w przemyśle chemicznym lub wiertniczym na morzu. Tytan znajduje szerokie zastosowanie w różnych branżach, takich jak przemysł chemiczny, budownictwo, lotnictwo, motoryzacja i militaria, dzięki swojej odporności na korozję.

Biokompatybilność tytanu

Tytan wykazuje biologiczną obojętność dla ludzkiego organizmu. Jego duża biotolerancja sprawia, że organizm rzadko odrzuca przeszczepy i implanty z tytanu. Nawet duże dawki dostarczone do organizmu pozostają dla ciała bez znaczenia. Szkodliwy dla zdrowia może być jedynie tlenek tytanu (biel tytanowa) – najczęściej występująca postać tego pierwiastka w formie związku. Ponadto tytan jest paramagnetykiem, co sprawia, że jego właściwości magnetyczne są znikome. Dwutlenek tytanu, znany również jako biel tytanowa, jest popularnym barwnikiem stosowanym w produktach spożywczych i kosmetykach, jednak jego spożywanie może wiązać się z potencjalnymi zagrożeniami zdrowotnymi.

Zastosowanie tytanu

Nie da się ukryć, że tytan w pierwszej kolejności kojarzy się z przemysłem ciężkim, maszynami, budownictwem. I taka też jest prawda. Tytan znalazł zastosowanie w trwałych konstrukcjach, które wykorzystuje się w różnych gałęziach przemysłu jak lotnictwo czy militaria, jednak niezwykłe właściwości tytanu sprawiają, że każdy z nas może mieć z niego pożytek w bliższych nam sferach życia. Jakie dokładnie jest zastosowanie tytanu?

• Inżynieria biomedyczna – tytan i jego stopy znalazły zastosowanie w medycynie jako budulec takich wyrobów jak endoprotezy stawów, sztuczne kończyny, protezy (także zębowe), łuki ortodontyczne, implanty dentystyczne, stenty (niewielkie konstrukcje przywracające drożność naczyniom krwionośnym).

• Przemysł lotniczy – tytan ma zastosowanie w lotnictwie do budowy płatowców samolotów, elementów złącznych (np. śruby), konstrukcji nośnych skrzydeł czy elementów silników.

• Przemysł zbrojeniowy – tytan sprawdza się idealnie jako element budowy pancerzy, pocisków czy silnie obciążonych konstrukcji maszyn. W przemyśle zbrojeniowym tytan jest wykorzystywany do produkcji pancerzy oraz elementów konstrukcyjnych maszyn, które muszą wytrzymywać silne obciążenia.

• Przemysł stoczniowy – tytan oraz jego stopy są na szeroką skalę wykorzystywane w budowie łodzi motorowych, jachtów czy kadłubów statków.

• Przemysł chemiczny – biorąc pod uwagę odporność na działanie korozji, kwasów czy zasad tytan sprawdza się idealnie w produkcji przewodów rurowych, zbiorników, reaktorów czy elementów różnych konstrukcji.

Pozyskiwanie tytanu i przeróbka rud tytanu – dlaczego tak ważny jest recykling?

Podsumowując, tytan ze względu na swoje wyjątkowe właściwości fizyczne i chemiczne jest wykorzystywany na ogromną skalę w wielu zróżnicowanych sektorach przemysłu. Jego możliwości zastosowania powiększają się z każdym rokiem. Co ciekawe, jego złoża na Ziemi występują często, jednak światowe wydobycie nie jest wielkie. Tytan występuje w rudach innych pierwiastków, nie wyłączając rud żelaza, a jego źródłem geologicznym są skały osadowe i magmowe. Można go znaleźć w rozmaitych minerałach. Zasoby tytanu na Ziemi oceniane są na ponad 600 mln ton, a więc długo go nie zabraknie, jeśli uwzględnić, że roczna produkcja to zaledwie ok. 90 tys. ton metalu i 4,3 mln ton w postaci dwutlenku. Bardzo dużo tytanu występuje na Księżycu, co wykazały badania dostarczonych stamtąd próbek. Jednakże metale mają to do siebie, że ich wydobycie i pozyskiwanie z rud jest bardzo kosztowne i często niekorzystne dla środowiska naturalnego. Z tego powodu bardzo popularny stał się recykling, a skup tytanu przez cały czas zyskuje na wartości. Posiadasz sprzęty, które zawierają tytan? Sprawdź naszą ofertę!