Titán je pozoruhodný kov známy svojou vysokou pevnosťou, nízkou hustotou a vynikajúcou odolnosťou proti korózii. Najmä čisté titánové tyče sú široko používané v rôznych priemyselných odvetviach vrátane letectva, medicíny a chemického spracovania. Ako popredný dodávateľ čistých titánových tyčiniek sa ma často pýtajú na výrobný proces. V tomto blogovom príspevku vás krok za krokom prevediem tým, ako sa vyrába čistá titánová tyčinka.
Krok 1: Extrakcia titánovej rudy
Výroba tyče z čistého titánu začína ťažbou titánovej rudy. Najbežnejšou titánovou rudou je ilmenit (FeTiO₃), ktorý obsahuje asi 30 - 60 % oxidu titaničitého (TiO₂). Ďalšou významnou rudou je rutil, ktorý je vysoko kvalitným zdrojom TiO₂ s čistotou až 98%.
Ruda sa zvyčajne ťaží z povrchových baní. Akonáhle je ruda vyťažená, je rozdrvená a rozomletá na jemný prášok. Tento prášok sa potom podrobí rôznym procesom zušľachťovania na zvýšenie koncentrácie oxidu titaničitého. Napríklad magnetická separácia môže byť použitá na odstránenie železných nečistôt z ilmenitu a gravitačná separácia môže pomôcť oddeliť rutil od iných minerálov.
Krok 2: Konverzia na chlorid titaničitý
Po zušľachtení sa ruda bohatá na titán premení na chlorid titaničitý (TiCl4). Dosahuje sa to procesom nazývaným chlorácia. Oxid titaničitý v rude reaguje s plynným chlórom (Cl2) v prítomnosti redukčného činidla, zvyčajne koksu (uhlík). Chemická reakcia môže byť vyjadrená ako:
Ti02 + 2Cl2 + 2C -> TiCl4 + 2CO
Reakcia prebieha pri vysokých teplotách (okolo 900 - 1000°C) vo fluidnom reaktore. Výsledný chlorid titaničitý je prchavá kvapalina, ktorú možno ľahko oddeliť od ostatných reakčných produktov destiláciou.
Krok 3: Redukcia na titánovú hubku
Ďalším krokom je redukcia chloridu titaničitého na kovový titán. Zvyčajne sa to robí pomocou procesu Kroll, ktorý bol vyvinutý v 40. rokoch 20. storočia a je stále najpoužívanejšou metódou výroby titánu.
V procese Kroll reaguje chlorid titaničitý s horčíkom (Mg) v uzavretom nerezovom reaktore pri teplote asi 800 - 900 °C. Chemická reakcia je nasledovná:
TiCl4+ 2Mg -> Ti + 2MgCl2
Vedľajší chlorid horečnatý sa odstráni vákuovou destiláciou a zanechá za sebou poréznu hubovitú hmotu čistého titánu nazývanú titánová huba. Táto titánová huba obsahuje asi 99,5 % čistého titánu.
Krok 4: Tavenie a tvorba ingotov
Titánová huba sa potom roztaví za vzniku pevného ingotu. Toto sa zvyčajne vykonáva v elektrickej oblúkovej peci alebo vo vákuovej oblúkovej pretavovacej peci (VAR). Proces VAR je preferovaný, pretože môže produkovať vysokokvalitné, homogénne titánové ingoty.
V procese VAR sa titánová huba vloží do vodou chladeného medeného téglika. Medzi titánom a spotrebnou elektródou vyrobenou z titánu sa zapáli elektrický oblúk. Teplo z oblúka roztaví titán, a keď sa roztopí, nečistoty vystúpia na povrch a môžu sa odstrániť. Roztavený titán tuhne v tégliku a vytvára hustý jednotný ingot.
Krok 5: Kovanie a valcovanie
Keď je ingot vytvorený, podstúpi sériu procesov kovania a valcovania, aby sa z neho vytvarovala tyč. Kovanie je proces, pri ktorom sa ingot zahreje na vysokú teplotu (zvyčajne okolo 900 - 1100 °C) a následne sa zbíja alebo lisuje do požadovaného tvaru. Tento proces pomáha rozbiť veľké zrná v ingote a zlepšiť mechanické vlastnosti titánu.
Po kovaní sa titán valcuje do tyče. Valcovanie zahŕňa prechod titánu medzi sériou valcov, aby sa zmenšila jeho hrúbka a zväčšila sa jeho dĺžka. Počet valcovacích prechodov a redukčný pomer závisia od konečnej veľkosti a vlastností tyče.
Krok 6: Tepelné spracovanie
Tepelné spracovanie je dôležitým krokom pri výrobe tyčí z čistého titánu. Používa sa na zmiernenie vnútorných napätí, zlepšenie mikroštruktúry a zlepšenie mechanických vlastností tyče.
Existuje niekoľko typov procesov tepelného spracovania, ktoré možno použiť pre titán, vrátane žíhania, spracovania v roztoku a starnutia. Žíhanie zahŕňa zahriatie tyče na špecifickú teplotu a jej podržanie po určitú dobu, po ktorej nasleduje pomalé ochladzovanie. Tento proces pomáha zmäkčiť titán a zlepšiť jeho ťažnosť.
Roztoková úprava je proces, pri ktorom sa tyčinka zahreje na vysokú teplotu (zvyčajne nad beta - transusovú teplotu) a potom sa rýchlo ochladzuje. Tento proces sa používa na rozpustenie legujúcich prvkov v titánovej matrici a vytvorenie presýteného tuhého roztoku. Starnutie sa potom uskutočňuje pri nižšej teplote, aby sa vyzrážali legujúce prvky a zlepšila sa pevnosť tyče.
Krok 7: Obrábanie a konečná úprava
Po tepelnom spracovaní môže byť titánová tyč podrobená ďalším obrábacím operáciám, aby sa dosiahli požadované rozmery a povrchová úprava. Na odstránenie prebytočného materiálu a vytvorenie hladkého povrchu možno použiť obrábacie procesy ako sústruženie, frézovanie a brúsenie.
Nakoniec sa tyčinka skontroluje na kvalitu. Nedeštruktívne testovacie metódy, ako je ultrazvukové testovanie, röntgenové testovanie a testovanie magnetickými časticami, sa môžu použiť na zistenie akýchkoľvek vnútorných defektov v tyči. Tyč je tiež kontrolovaná na presnosť rozmerov a kvalitu povrchu.
Dostupné produkty
Ako dodávateľ ponúkame široký sortiment tyčí z čistého titánu vrOkrúhla titánová tyč Gr4,B348 titánová tyč, aKovaná titánová tyč. Tieto tyče sú dostupné v rôznych veľkostiach a triedach, aby vyhovovali špecifickým potrebám našich zákazníkov.
Kontakt pre nákup
Ak máte záujem o kúpu čistých titánových tyčí pre váš projekt, neváhajte nás kontaktovať. Máme tím odborníkov, ktorí vám môžu poskytnúť podrobné informácie o našich produktoch vrátane špecifikácií, cien a dodacích lehôt. Zaviazali sme sa poskytovať vysoko kvalitné produkty a vynikajúce služby zákazníkom.
Referencie
- "Titanium: A Technical Guide" od Johna C. Williamsa
- "Výroba titánu" od GEF Lundin
- "Metalurgia titánových zliatin" od R. Boyera, G. Welscha a EW Collingsa
