티타늄 튜브의 공급 업체로서 저는 종종 제품에 사용되는 티타늄의 기원에 대해 질문을 받았습니다. 티타늄은 높은 강도, 저밀도 및 탁월한 부식 저항으로 유명한 놀라운 금속입니다. 이러한 특성은 항공 우주 및 자동차 산업에서 의료 및 해양 분야에 이르기까지 광범위한 응용 프로그램에 이상적입니다. 이 블로그 게시물에서, 나는 디스커버리에서 우리가 공급하는 튜브의 생산에 이르기까지 티타늄의 매혹적인 여행을 탐구 할 것입니다.
발견과 초기 역사
티타늄은 1791 년 영국 성직자와 아마추어 지질 학자 윌리엄 그레고르 (William Gregor)에 의해 처음 발견되었습니다. 영국 콘월에있는 만나 칸 마을 근처의 개울에서 검은 모래를 검사하는 동안 그레고르는 알려지지 않은 금속성 산화물을 발견했습니다. 그는 교구 후 새로운 요소를 "Menachanite"로 지명했습니다. 4 년 후, 1795 년에 독일 화학자 인 Martin Heinrich Klaproth는 Bohemia (현재 체코의 일부)에서 발견 된 광물 인 Rutile에서 같은 요소를 독립적으로 발견했습니다. Klaproth는 그리스 신화의 타이탄 이후 힘을 상징하는 요소를 "티타늄"이라고 지명했습니다.
그러나 순수한 티타늄 금속이 처음 생산 된 것은 1910 년이되어야합니다. 미국 화학자 인 Matthew A. Hunter는 나트륨 금속으로 티타늄 티타늄을 줄이기위한 과정을 개발하여 99.9% 순수한 티타늄을 생성했습니다. 헌터 프로세스로 알려진이 프로세스는 티타늄 금속을 생산하기위한 최초의 상업적으로 실행 가능한 방법이었습니다.
광석 소스
티타늄은 지각에서 9 번째로 가장 풍부한 요소이지만 순수한 형태로는 거의 발견되지 않습니다. 대신, 그것은 일반적으로 Ilmenite (Fetio₃) 및 Rutile (tio₂)과 같은 미네랄에서 발견됩니다. Ilmenite는 세계 티타늄 생산의 약 90%를 차지하는 가장 일반적인 티타늄 광석입니다. 널리 배포되며 호주, 남아프리카, 캐나다 및 미국을 포함한 많은 국가에서 찾을 수 있습니다.
반면에 Rutile은 더 농축 된 이산화 티탄 (TIO)의 집중된 공급원이며 고품질 티타늄 안료의 생산에 종종 사용됩니다. Ilmenite보다 덜 풍부하지만 티타늄 함량이 높습니다. 주요 루틸 생산 업체에는 호주, 시에라 리온 및 우크라이나가 포함됩니다.
추출 및 정제
광석에서 티타늄을 추출하는 것은 복잡하고 에너지 집중 과정입니다. 티타늄 금속을 생산하는 가장 일반적인 방법은 Kroll 공정으로, 1940 년 룩셈부르크 야금 학자 인 William J. Kroll에 의해 개발 된 Kroll 공정입니다.
크롤 과정의 첫 번째 단계는 티타늄 광석의 염소화입니다. Ilmenite 또는 Rutile은 코크스와 같은 환원제의 존재하에 고온에서 염소 가스와 반응합니다. 이 반응은 사면체 티타늄 (TICL)을 생성하며, 이는 실온에서 휘발성 액체입니다.
이어서, 테트라 클로라이드 티타늄은 증류에 의해 정제되어 염화철 및 기타 금속 염화물과 같은 불순물을 제거한다. 정제 된 TICLic은 고온에서 밀봉 된 반응기에서 마그네슘 금속으로 감소된다. 이 반응은 티타늄 스폰지와 염화 마그네슘을 생성합니다.
티타늄 스폰지는 약 99%의 티타늄을 함유 한 다공성의 부서지기 쉬운 물질입니다. 그런 다음 불활성 가스 분위기 (일반적으로 아르곤) 하에서 전기 아크로에서 녹아 남은 불순물을 제거하고 고체 티타늄 잉곳을 형성합니다.
티타늄 튜브 생산
티타늄 잉곳이 생산되면 튜브로 추가로 가공 될 수 있습니다. 튜브 생산의 첫 번째 단계는 핫 작업 프로세스입니다. 티타늄 잉곳은 고온으로 가열 된 다음 빌릿으로 단조되거나 굴립니다. 그런 다음 빌렛을 뚫어 중공 튜브 쉘을 형성합니다.
뜨거운 작업 과정 후, 튜브는 차가의 정확도와 표면 마감을 향상시키기 위해 콜드 롤링 또는 콜드 드로잉과 같은 콜드 롤링 작업을 수행 할 수 있습니다. 콜드 - 작업은 또한 튜브의 강도와 경도를 증가시킵니다.
튜브 생산의 마지막 단계는 열처리입니다. 튜브를 특정 온도로 가열 한 다음 내부 응력을 완화하고 기계적 특성을 개선하며 부식 저항을 향상시키기 위해 제어 속도로 냉각시킵니다.
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결론
우리 튜브에 사용 된 티타늄의 기원은 18 세기 요소의 발견에서 현대 - 날 생산 공정에 이르기까지 길고 복잡한 여행입니다. 티타늄의 기원과 생산을 이해하면이 놀라운 금속과 우리가 생산할 수있는 고품질 튜브의 독특한 특성을 이해하는 데 도움이됩니다.
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참조
- John R. Davis의 "Titanium : 기술 안내서"
- David A. Palmer의 "티타늄 화학"
- George E. Totten의 "티타늄 야금"
