O que é titânio?
Propriedades
- Símbolo Atômico: Ti
- Número atômico: 22
- Categoria do Elemento: Metal de Transição
- Densidade: 4.506 / cm3
- Ponto de fusão: 3034 ° F (1668 ° C)
- Ponto de ebulição: 5949 ° F (3287 ° C)
- Dureza de Moh: 6
Características
Ligas contendo titânio são conhecidas por sua alta resistência, leve e excepcional resistência à corrosão .
Apesar de ser tão forte quanto o aço, o titânio é cerca de 40% mais leve, o que, junto com sua resistência à cavitação e à erosão, o torna um metal estrutural essencial para engenheiros aeroespaciais.
O titânio também é formidável em sua resistência à corrosão por meios de água e químicos. Ele faz isso formando uma fina camada de dióxido de titânio (TiO2) em sua superfície que é extremamente difícil para esses materiais penetrarem.
Ter um baixo módulo de elasticidade significa que o titânio também não é muito flexível, mas retorna à sua forma original após a flexão, resultando em sua importância para moldar as ligas de memória.
O titânio é não magnético e biocompatível (não tóxico, não alergênico), o que levou ao seu uso crescente no campo da medicina.
História
O uso de metal de titânio, de qualquer forma, só se desenvolveu de fato após a Segunda Guerra Mundial.
Na verdade, o titânio não foi isolado como metal até que o químico americano Matthew Hunter o produziu reduzindo o tetracloreto de titânio (TiCl4) com sódio em 1910; Um método agora conhecido como o processo Hunter.
A produção comercial, no entanto, só veio depois que William Justin Kroll mostrou que o titânio também poderia ser reduzido de cloreto usando magnésio na década de 1930.
O processo da Kroll continua sendo o método de produção comercial mais importante até hoje.
Depois que um método de produção de baixo custo foi desenvolvido, o primeiro uso principal do titânio foi em aeronaves militares. Aeronaves e submarinos militares soviéticos e americanos (por exemplo, submarinos soviéticos Alfa e Mike Class e o USAF F100 Super Saber e Lockheed A-12) projetados nas décadas de 1950 e 1960 começaram a fazer uso de ligas de titânio. No início dos anos 1960, as ligas de titânio também começaram a ser usadas por fabricantes de aeronaves comerciais.
O campo da medicina, particularmente implantes dentários e próteses, despertou para a utilidade do titânio após os estudos do médico sueco Per-Ingvar Brånemark, datados da década de 1950, mostrarem que o titânio não desencadeia resposta imunitária negativa em humanos, permitindo que o metal se integre nos nossos corpos. denominado osseointegração .
Produção
Embora o titânio seja o quarto elemento metálico mais comum na crosta terrestre (atrás do alumínio , ferro e magnésio), a produção de metal de titânio é extremamente sensível à contaminação, particularmente pelo oxigênio, o que explica seu desenvolvimento relativamente recente e alto custo.
Os principais minérios utilizados na produção primária de titânio são a ilmenita, que responde por cerca de 90% da produção, e o rutilo, que responde pelos 10% restantes.
Cerca de 6,3 milhões de toneladas de concentrado mineral de titânio foram produzidas em 2010, embora apenas uma pequena fração (cerca de 5%) de concentrado de titânio produzido a cada ano acabe em metal de titânio. Em vez disso, a maioria é usada na produção de dióxido de titânio (TiO2), um pigmento branqueador usado em tintas, alimentos, remédios e cosméticos.
Na primeira etapa do processo da Kroll, o minério de titânio é triturado e aquecido com carvão metalúrgico em uma atmosfera de cloro para produzir tetracloreto de titânio (TiCl4). O cloreto é então capturado e enviado através de um condensador, que produz um líquido de cloreto de titânio que é mais 99% puro.
O tetracloreto de titânio é então enviado diretamente para vasos contendo magnésio fundido. A fim de evitar a contaminação por oxigênio, isso é tornado inerte através da adição de gás argônio.
Durante o processo de destilação conseqüente, que pode levar vários dias, o recipiente é aquecido a 1832 ° F (1000 ° C). O magnésio reage com o cloreto de titânio, retirando o cloreto e produzindo titânio elementar e cloreto de magnésio.
O titânio fibroso que é produzido como resultado é referido como esponja de titânio. Para produzir ligas de titânio e lingotes de titânio de alta pureza, a esponja de titânio pode ser derretida com vários elementos de liga usando um feixe de elétrons, arco de plasma ou fusão a arco de vácuo.
Na esperança de reduzir os custos de extração de titânio, os processos eletrolíticos e outros processos para a produção de metal de titânio continuam sendo ativamente pesquisados.
Devido à sua natureza estratégica, as estatísticas sobre a produção de titânio metálico podem ser difíceis de encontrar. No entanto, estima-se que a produção mundial total de esponjas de titânio foi de cerca de 150.000 toneladas em 2010. Os maiores países produtores são a China, o Japão, a Rússia, o Cazaquistão e os Estados Unidos. Grandes produtores de esponjas de titânio incluem VSMPO (Rússia), Titanium Metals Corp. (EUA), RTI Intl. (EUA), Fushun Jinming Titanium Industry (China), Luoyang Sunrui Wayi Titanium Co. (China) e Osaka Titanium Technology Co. (Japão).
Aplicações
As ligas metálicas de titânio são utilizadas principalmente nas seguintes indústrias:
- Aeroespacial
- Militares
- Médico
- Químico
- Artigos esportivos
Nas últimas décadas, os fabricantes de aeronaves se voltaram cada vez mais para o titânio como componente estrutural chave. Desde seus primeiros usos no início dos anos 60, o conteúdo médio de titânio nas linhas aéreas comerciais da Boeing aumentou de aproximadamente 2% do peso corporal para aproximadamente 15%. Mais...
Fontes
> Vídeo TIMET: O Processo Kroll. Disponível no site da International Titanium Association: http://www.titanium.org
O US Geological Survey: Titânio. http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/titanium/
Vulcan, Tom. 2010. Titanium: O Metal dos Deuses . Hardassetinvestor.com.
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