TITANIUM

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TITANIUM
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티타늄 소개

티타늄 소개

티타늄이란

주기율표 4족에 속하는 금속 원소로 은회색을 띠고, 가볍고 강도가 크며, 내식성이 있는
금속으로 티타늄은 자전거 부품에서 우주선의 부품까지 다양하게 쓰인다.
티타늄은 널리 분포하며, 지각의 0.44%를 구성하고 있다. 티탄 금속은 실제로 모든
암석·모래·점토와 그 밖의 토양에서 결합된 형태로 발견된다.
동식물·천연수·심해(深海)·운석·별에서도 존재한다.
순수한 티타늄은 연성이 좋고 철 무게의 반이며, 알루미늄보다는 2배정도 무겁고 연마하면
광택이 매우 좋다. 열전도도와 전기전도도가 매우 낮고 상자성을 띈다.
티탄은 여러 환경에서 표면에 불용성 산화막이 생기기 때문에 내식성이 뛰어나며 해수에
3년이상 담가두어도 부식되지 않는다. 또한 강도가 크고 밀도가 작으며 내식성이 뛰어난
금속이므로 항공기·우주선·미사일·선박의 부품으로 쓰이고 신체조직 및 뼈와 반응하지
않기 때문에 인공 장기로도 쓰인다.
현재 실생활 및 산업전반에 걸쳐 사용되고 있으며 앞으로도 가장 각광받는 신소재이다.

무독성

티타늄은 심장벨브, 인공뼈등 신체조직의 이식에 사용 될 만큼 인체에 무해한 금속으로 최근에 의료 및 장신구 분야에 많이 사용되고 있다.

경금속

티타늄의 비중은 4.54로서 동이나 니켈의 50%에 해당하고, 스테인레스의 약 60%로 대단히 가볍기 때문에 구조물의 중량을 경량화 할 수 있다.

고강도

순수티타늄의 강도는 30~75kgt/mm2 이며 합금티타늄의 경우는 60~160kgt/mm2로 500℃까지는 여타의 금속재료중 최대의 비강도를 갖는다.

내식성

티타늄은 정상적으로 사용시 응력부식, 피로부식, 입간부식, 혹은 전기부식을 받지 않는다. 백금에 필적 할만한 내식성을 가지고 있으며, 고온, 고압, 강부식성환경에서는 불가결의 재료로서 사용되고 있다.

사용분야
석유화학, 항공, 우주, 원자력, 스포츠, 형상기억합금, 액세서리, 의료, 정밀기기, 일용품, 에너지이용, 원자력폐기물, 해양개발, 자동차, 토목, 건축

순수 티타늄 및 티타늄 합금 제품별 규격

순수티타늄

합금티타늄

티타늄합금표

티타늄 및 합금 알림표

기타 : 50Nb & 53.3Nb (초전도), 55Ni(형상기억합금), 56Ni(초탄성), TiAI, Ti3AI(금속간화합물, 내열성) 주) ※1. STA:용체화시효처리, SR:응력제거소둔, ST:용체화처리 ※2. 규격, 제품향상, Size, 가공, 열처리등에 따라 달라질 수 있음 ※3. SI단위 (N/mm²)

타금속과 물리적 성분 비교

타 금속재료와의 물리적 성질 비교

순수 티타늄 및 티타늄 합금의 인장성질

Design Control

효율적인 설계 비용 조절을 위한 실제적인 관건은 가볍고 강한 내식성 재료를 사용하는 것이다.

준수사항

최소 비용으로 최대의 효과를 얻을 수 있는 기성의 표준제품 사양을 조사

재료의 두께가 최소가 될 수 있는 설계 절약을 사용

내식 특성을 완전히 이용

재료의 두께가 두꺼워짐이 불가피 할 경우 티타늄을 Solid로 사용하는 설계보다 Lining이나 Cladding 방법의 활용을 고려

설계의 초기 단게에 공급자와 제조자의 의견을 청취

금기사항

단순히 기존의 설계를 티타늄을 사용하는 것으로 대체

티타늄 Project 비용을 위한 예산을 무게, 특히 Steel이나 다른 합금의 무게에 의해서 산정

거의 사용되지 않는 합금이나 형태를 지정

Machining

효율적인 가공을 위한 관건은 티타늄의 특이한 기계적 설질 및 표면상태를 파악하는 것이다, 티타늄 분말과 기계가공을 관리하는데 화재안전 수칙이 적용되어야 한다.

준수사항

가공물의 견고한 장착, 정확한 속도, 이송 그리고 공구를 사용할 것

충분한 윤활제 사용

Roller 받침대와 Running Center를 사용

정기적으로 기계로부터 칩을 제거

Titanium칩을 담기 위한 뚜껑 있는 용기를 비치

금기사항

티타늄을 무딘 공구에 마찰시키거나 다른 금속으로부터 오염시키는것

티타늄 분말과 칩을 인화성 폐기물과 혼합하는 것

티나늄 분말 근처에서 점화하거나 용접하는 것

Fabrication

효율적인 제작을 위한 관건은 작업장내 환경을 최적의 상태로 유지한 후 청결하게 작업을 수행하는데 있다.

준수사항

용접을 위한 올바른 준비를 하고 모든 거친 면들을 제거

용접이나 열처리 전에 윤할유, 기름, 페인트, 먼지 등을 제거

보풀 없는 천에 아세톤을 묻혀서 닦거나 스테인레스나 티타늄 브러쉬를 이용하여 깨끗이 함

용접 전 티타늄 표면 건조

올바른 등급의 깨끗하고 건조된 용접봉 사용

금기사항

수소사 첨가될 수 있는 분위기에서의 티타늄 열처리(수소를 흡수하면 재질이 취성으로 됨)

세정액으로 메탄을 사용(메탄올은 건조시 응력 균열을 발생시킴)

sulpho-chlorinated나 sulphurised 세정액 사용

연강(mild steel)브러쉬 사용

티타늄을 타 금소과 용접하려고 하는 행위

500℃ 이하로 냉각될 때까지 용접점, 열영향부 그리고 금속에 적절한 불활성 가스 커버를 사용하지 않고 용접하는 것

Surface Treatment

성공적인 표면처리의 관건은 해결할 문제점의 인식과 적당한 처리방법을 결정하는 것이다.

준수사항

어떠한 부작용도 설계와 적용상의 원인때문이라는 것을 명심할 것

코팅을 위한 전처리(에칭, 산처리) 작업이 선택된 코팅방법에 적합한 것인지 확인

전처리시표면 매끄럽기의 정도를 지정 할 것

금기사항

표면이 오염된 채로 코팅할때 하는 것

적정 검사와 유지 사간을 초과하는 것

과도하게 닮았거나 표면의 손상이 보이는 부품의 재사용

Installation

효율적인 설치를 위한 관건은 티타늄의 특이한 기계적 성질 및 표면상태를 파악하는 것이다.

준수사항

버팀목과 지지대에서 티타늄의 영률은 낮은쪽을 취함

미끄럼 접촉하는 티타늄 부품이나 베어링 표면은 표면처리를 할 것

동적으로 유발된 스파트가 명백히 해로운 영역에 대해서는 노출된 티타늄 구조물의 외부표면을 칠할 것

금기사항

티타늄에 티타늄보다 바로 낮은 단계의 내식성을 가지는 금속을 붙여서 연결하는 것 (galvanuc corrosion의 가능성을 줄이기 위함)

니켈합금표

내식성테이터

Note A : Resistant (max, erosion rate of 0.127mm/year) B : Pracfcally resistant (an erosion rate of 0.127-1.27mm/year) C : Imesisfible (an erosion rate of 1.27 and over)