ホーム » 製造ガイド » 機械加工 » チタンのアプリケーション

チタンのアプリケーション

Posted by: castingdie 2021-07-30 チタンのアプリケーション はコメントを受け付けていません

チタンは、化学記号Tiおよび原子番号22の銀白色遷移金属である化学元素である。それは、軽量、高強度、良好な金属光沢および良好な耐食性(海水、ニトロ塩酸および塩素を含む)によって特徴付けられる。 その安定した化学的性質、良好な耐熱性、低温抵抗性、耐酸性、耐アルカリ性、高強度および低密度のために、それは「空間金属」と呼ばれる。 1791年、ウィリアム・グレゴールはイギリスのコーンウォールでチタンを発見しました。 Klaprothのギリシャ神話でタイタンと命名されました。

チタンは分散して抽出することが難しいため、希少金属と見なされます。 しかし、その相対的な存在は、すべての要素の中で1/10です。 チタン鉱石は主にイルメナイトとルチルを含み、地球の地殻やリソスフェアに広く分布しています。 チタンはほとんどの生物、岩、水域、土壌にも存在します。 主要鉱石からチタンを抽出するには、Kroll法またはHunter法を使用する必要があります。 最も一般的なチタン、二酸化チタン化合物は、白色顔料を製造するために使用される。 他の化合物には、四塩化チタン(TiCl4)(煙または空気の手紙の製造のための触媒として)および三塩化チタン(TiCl3)(触媒ポリプロピレンの製造のためのもの)
チタンは、鉄、アルミニウム、バナジウムまたはモリブデンなどの他の元素と合金化して、高強度軽合金を形成することができる。それはあらゆる面で幅広いアプリケーションを持っています。 これらには、航空宇宙(ジェットエンジン、ミサイル、宇宙船)、軍事、産業用アプリケーション(化学および石油製品、淡水化および製紙)自動車、農業食品、医薬品(プロテーゼ、整形外科用インプラント、歯科器具、フィラー)、台所用品、スポーツ用品、ジュエリー、携帯電話など

チタンの2つの最も有用な特性は、耐食性および金属中の重量対重量比が最も高いことである。 非合金状態では、チタンの強度はいくつかの鋼の強度に匹敵するが、45%も軽い。 46Ti(8.25%),47Ti(7.44%),48Ti(73.72%),49Ti(5.41%),50Ti(5.18%)のチタンの化学的および物理的性質の2つの同位体および5つの同位体が存在する ジルコニウムに似ているのは、同じ価数の電子を持ち、周期表の同じファミリーに属しているためです。

地球の地殻では、チタンの埋蔵量は鉄、アルミニウム、マグネシウムに次ぐ第4位です。比導電率が低く、比強度が高く、靭性が良く、耐疲労性があり、耐食性があり、熱伝導率が低く、耐低温性が低く、その商業価値は1950年代に認識され、航空宇宙や航空宇宙などのハイテク分野で使用されました。化学、石油、電気、海水淡水化、建設、生活必需品などの産業の継続的な推進により、チタンはますます注目を集めており、「モダンメタル」と「戦略的金属」と呼ばれ、防衛装備のレベルアップに欠かせない重要な戦略材料です。
ある国のチタン産業の規模を測定するための2つの重要な指標があります。
スポンジチタン生産とチタン生産、スポンジチタン生産は原材料生産能力を反映しており、チタン生産は深い加工能力を反映しています。チタン産業は、中国、米国、独立国家、日本、欧州に5つの主要な生産・消費主体を形成しています。中国のチタン産業は、1954年に始まった実験的な研究、産業生産の固定小数点レイアウト、アプリケーションのプロモーションと継続的な技術の進歩が徐々に開発された。特に、21世紀の初めから、国のニーズに牽引され、改革と開放によって推進され、中国のチタン産業は大きな進歩を遂げました。

2016年は中国の「第十五次5カ年計画」の初年度です。 今年は、中国のチタンスポンジとチタン加工材料の生産は、慣性で成長し続けています。 中国非鉄金属工業会のチタン、ジルコニウムおよびニオブ支店の統計によると、2016年に中国の14のスポンジチタン生産者の合計生産量は74,952トンで、前年同期より12.4%増加しました。 30社の統計によると、中国は2016年に合計60,962トンのチタン加工材料を生産し、33.0%の増加となった。
チタンの強度は大きく、純チタンの引張強度は180kg / mm2に達することがあります。 いくつかの鋼はチタン合金より強度が高いが、チタン合金は高級鋼よりも比強度(引張強度および密度比)が高い。 チタン合金は耐熱性、低温靭性、破壊靱性が優れているため、航空機用エンジン部品やロケット・ミサイル構造部品として使用されています。

チタン合金は、燃料および酸化剤貯蔵タンクおよび高圧容器としても使用することができる。
チタン合金は、自動ライフル、モルタルの基材、および砲弾を持たない発射管の製造に使用されてきた。
石油産業では、各種の容器、反応器、熱交換器、蒸留塔、配管、ポンプ、バルブなどが主に用いられている。
チタンは、電極および発電所のコンデンサーおよび環境汚染防止装置として使用できます。
チタンニッケル形状記憶合金は計装に広く使用されている。
医療では、チタンは人工骨や様々な器具として使用できます。
チタンは、製鋼用の脱酸素剤でもあり、ステンレス鋼と合金鋼の成分です。
二酸化チタンは、顔料およびコーティングのための良好な原料である。
炭化チタン、水素化チタンは硬質合金材料の新しいタイプです。
窒化チタンは金に似ており、装飾に広く使用されています。

チタンおよびチタン合金は、航空宇宙産業で広く使用されており、「宇宙金属」として知られている。また、造船、化学工業、機械部品製造、通信機器、硬質合金の分野でも広く使用されています。
さらに、チタン合金は人体との良好な適合性も有するため、人工骨としても使用することができる。
チタン耐食性
硝酸ジルコニウムと水酸化ジルコニウムは原子力産業で使用されており、高温高圧下で耐食性化学薬品として使用されていますが、その反応性は溶液中のナトリウムに次ぐものです。
次に、活性水酸化ジルコニウム溶液を水酸化チタン溶液に添加することにより、チタンが硝酸ジルコニウムをはじくことが分かった(図示)。

この図には、上部ジルコニウム硝酸塩と下部水酸化チタンとが明確に層をなしていることが分かる。
我々は、水酸化チタンの密度が硝酸ジルコニウムの密度よりも低いことを知っているが、依然として顕著な層間剥離を維持し、硝酸ジルコニウムの上層にとどまり、チタンの耐食性を証明している。
実験によると、チタンは海底で20〜50年間浸食されることはありません。

緊急治療
皮膚に触れた場合:汚染された衣服を脱がせ、石鹸と水で皮膚を完全に洗う。
目に入った場合(粉末):まぶたを持ち上げ、流水または生理食塩水ですすいでください。治療。
吸入(粉末):新鮮な空気のある場所から速やかに呼吸する。気道を開いたままにする。呼吸が困難な場合は、酸素を与えます。呼吸が停止したら、直ちに人工呼吸を行う。治療。
飲み込んだ場合:多量の水を飲み、嘔吐を引き起こす。治療。
呼吸器の保護:粉塵に曝される可能性があり、自己プライミングフィルターを着用しなければならない。
目の保護具(粉末):安全眼鏡を着用する。
物理的保護:穿通ガス防護服。
手の保護具:浸潤すると保護手袋を着用する。
その他の防護措置:職場では、喫煙、飲食は禁止されています。仕事後にシャワーを浴びる。個人衛生に注意してください。

漏出時の措置:汚染された区域の隔離とアクセス制限。 火を断つ。 応急措置要員には、防塵マスク(フルフェイスマスク)を着用し、保護服を着用することを推奨します。 こぼしに直接触れないでください。
少量の漏れ:粉塵を避け、きれいなシャベルで乾いた、きれいな、覆われた容器に集める。 リサイクルリサイクル。
多くのリーク:プラスチックシートとキャンバスで覆われています。 転送を再利用するには、火花の発生しないツールを使用してください。
危険な燃焼生成物:酸化チタン。
消火方法:乾燥粉末と乾燥砂で消火する。 水、泡または二酸化炭素を使用しないでください。 高温または強い燃焼が起こると、水を使用して救助すると爆発する可能性があります。

毒性データベース
急性毒性:チタン、二酸化チタン、炭化チタンは毒性が低い。 ラットに二酸化チタン20~50mgで1回カニューレを挿入し、ウサギに400mgを注射した後に肺に特異的な反応はなかった。 亜急性毒性および慢性毒性:水素化チタンの気管内注入後6および12カ月でラットにのみ肺線維症が認められた。 ラットはTiO2粉塵を13日間1日2回5日間吸入した。 吸入が停止してから7ヶ月後、肺に病的反応はなかった。 しかし、二酸化チタンの吸入を繰り返すことにより、モルモットにおいて線維症および好酸球の浸潤が観察された。 チタン金属の気管内注入は肺線維症を引き起こさなかった。 ラット気管に水素化チタン、炭化チタン、ホウ化チタンおよび窒化チタンを単回注射した後、軽度の肺線維症が観察された。 また、水素化チタンを16ヶ月間吸入したラットにおいても、軽い線維化が観察された。

代謝:人体は1日あたり約300マイクログラムのチタンを消費し、その大部分は糞便中に排泄され、その約3%が血液に吸収される。 体に入るチタンは、脾臓、副腎、線条筋、肺、皮膚、肝臓に蓄積します。 体内に吸収されたチタンは、主に尿を通して排泄されます。 正常ヒト血漿中のチタン濃度は約3μg/ dlであり、尿中のチタン濃度は約10μg/ Lである。

中毒メカニズム:チタン、酸化チタン、炭化チタンなどの不溶性チタンは、毒性が低く経口吸収が低く、毒性を示さない。 チタンインプラントに病理学的応答はない。 チタン不溶性化合物の吸入。肺に重大な損傷はなく、最小限の線維化をもたらす。 チタン含有飲料水を用いた動物の長期間の給餌は、成長および発育に影響を与えず、腫瘍も発生しなかった。

発がん性:トリオクチドに溶解したチタン金属の筋肉内注射は、線維肉腫およびリンパ肉腫の増加をもたらす。 有機スズ注射、注射部位の線維肉腫、肝臓癌および脾臓悪性リンパ腫。 チタンブロックは発癌性ではなく、患者がチタン人工関節を2週間組み立てた後に腫瘍細胞は現れなかった。
爆発の危険性:本製品は引火性で刺激性がある。

救急医療図書館
流入経路:吸入、摂取。
人為的な害:
 
吸入すると上気道が刺激され、咳、胸の圧迫感または痛みを引き起こすことがある。 長期間にわたって二酸化チタンの粉塵を吸入した労働者の肺には変化はなかった。 チタン金属の製造中、四塩化チタンおよびその加水分解生成物への暴露は、眼および上気道粘膜に対する刺激効果を有する。 慢性的な影響は慢性気管支炎につながります。 TiO 2は閃光による火傷の皮膚保護剤として使用されており、接触性皮膚炎、アレルギーおよび経皮吸収は見出されていない。チタンチタンナイトライド中のチタンチタネートおよび塩化チタンのスパッタリングおよび吸入は、100℃で、皮膚の火傷および瘢痕形成、ならびに咽頭、声帯および気管粘膜鬱血を引き起こす可能性がある。瘢痕形成は喉の瘢痕につながる。
チタンチタンクロライドへの短期曝露は、結膜炎および角膜炎の原因となり得る。 加えて、四塩化チタンを吸入すると、気管支内ポリープが広がることがある。

処理原理:
四塩化チタンに触れたら、できるだけ早く柔らかい紙や布で皮膚を拭き取ってください。次いで、水中で四塩化チタンから大量の熱および塩酸が放出されるのを防ぐために水ですすぎ、火傷の範囲を悪化させ、膨張させる。四塩化チタンの吸入は、直ちに5%重炭酸ナトリウム溶液を吸入して四塩化チタンの加水分解によって生成した塩酸を中和するべきである。酸素を吸入し、呼吸を開いたままにしておきます。
静かに残り、十分なグルココルチコイドを与えるために早期に酸素消費を減らし、二次感染と抗気管支痙攣薬、喀痰対症療法を防ぐために抗生物質を与える。肺水腫を予防するための密接な観察。